一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料及其制備方法。由以下成分制備而成：金剛石微粉、銅粉、碳化鈦、硼粉、酚醛樹(shù)脂、聚丙烯酰胺、氫氧化鈉、無(wú)水乙醇、丙酮、稀鹽酸、蒸餾水。其成分與制備方法如下：先將金剛石微粉和稀鹽酸混合攪拌，過(guò)濾后用蒸餾水沖洗干凈，再和氫氧化鈉溶液混合攪拌，過(guò)濾，用蒸餾水沖洗干凈，然后和丙酮混合超聲，過(guò)濾，用蒸餾水沖洗干凈后用無(wú)水乙醇沖洗晾干，再將處理好的金剛石粉體與剩余組分進(jìn)行共混處理，取出后用稀鹽酸清洗，再用蒸餾水清洗，干燥，最后放入燒結(jié)爐模具中燒結(jié)即得。本發(fā)明的導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料具有很高的熱導(dǎo)率，導(dǎo)熱性能優(yōu)越，同時(shí)具有非常高的硬度，不易被損壞，使用壽命長(zhǎng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，具體涉及一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的快速發(fā)展，信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也呈現(xiàn)迅猛發(fā)展的狀態(tài)，電子設(shè)備小型化 和輕質(zhì)化的發(fā)展不斷深入，使得電子器件上單位面積所產(chǎn)生的熱量也越來(lái)越高，而如何散 熱成為了一個(gè)急需解決的問(wèn)題，因?yàn)樗菍?dǎo)致故障最主要的原因。因此，對(duì)于導(dǎo)熱材料要求 具有更高的熱導(dǎo)率來(lái)減少故障率。降低溫度的措施主要有兩種，一是開(kāi)發(fā)新的導(dǎo)熱材料，二 是釆用冷卻系統(tǒng)或散熱裝置來(lái)給電子器件降溫。第二種方法大大增加了成本且電子設(shè)備本 身體積也會(huì)增加，違背了電子設(shè)備小型化和輕質(zhì)化的趨勢(shì)。而第一種方法能從根本上解決 散熱問(wèn)題，同時(shí)還能進(jìn)一步提高其他性能，如硬度。目前，此種材料主要有三種，分別是塑膠 材料、金屬材料和陶瓷材料。塑膠材料不耐高溫，金屬材料無(wú)法絕緣，而陶瓷材料制備復(fù)雜， 因此，研究一種能夠克服其三者缺點(diǎn)的導(dǎo)熱型材料用于電子行業(yè)具有廣闊的前景。
[0003]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 要解決的技術(shù)問(wèn)題:本發(fā)明的目的是提供一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料，具有很高 的熱導(dǎo)率，導(dǎo)熱性能優(yōu)越，同時(shí)具有非常高的硬度，不易被損壞，使用壽命長(zhǎng)。
[0005] 技術(shù)方案:一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料，由以下成分以重量份制備而成:金剛石微 粉40-60份、銅粉10-30份、碳化鈦20-30份、硼粉10-30份、酸醛樹(shù)脂10-20份、聚丙稀酰胺5-1 〇份、氫氧化鈉2-5份、無(wú)水乙醇20-40份、丙酮20-40份、稀鹽酸30-50份、蒸餾水50-100份。
[0006] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料，由以下成分以重量份制備而 成:金剛石微粉45-55份、銅粉15-25份、碳化鈦22-28份、硼粉15-25份、酚醛樹(shù)脂12-18份、聚 丙烯酰胺6-9份、氫氧化鈉3-4份、無(wú)水乙醇25-35份、丙酮25-35份、稀鹽酸35-45份、蒸餾水 60-90份。
[0007]上述導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟： 步驟1:將金剛石微粉和稀鹽酸混合，用磁力攪拌機(jī)在溫度55-65°C，轉(zhuǎn)速60-90r/min下 攪拌30-60分鐘； 步驟2:過(guò)濾后用蒸餾水沖洗干凈； 步驟3:和氫氧化鈉溶液混合，用磁力攪拌機(jī)在轉(zhuǎn)速50-80r/min下攪拌10-30分鐘； 步驟4:過(guò)濾，用蒸餾水沖洗干凈； 步驟5:再和丙酮混合，放入超聲波清洗機(jī)中進(jìn)行超聲20-30分鐘； 步驟6:過(guò)濾，用蒸餾水沖洗干凈后用無(wú)水乙醇沖洗晾干； 步驟7:將處理好的金剛石粉體與剩余組分混合，在1000-1300°C真空下進(jìn)行共混處理 70-120分鐘； 步驟8:取出后用稀鹽酸清洗，再用蒸餾水清洗干燥； 步驟9:放入燒結(jié)爐模具中燒結(jié)即得，升溫速率為150 °C /min，升溫至1300-1500 °C，保溫 時(shí)間為6-10分鐘，燒結(jié)壓力為30-50MPa。
[0008] 進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟1中溫度為60°C，轉(zhuǎn)速為70-80r/min，攪拌時(shí)間為40-50分鐘。
[0009] 進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟3中轉(zhuǎn)速為60-70r/min，攪拌時(shí)間為15-25分鐘。
[0010] 進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟5中超聲時(shí)間為25分鐘。
[0011] 進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟7中溫度為1100-1200°C，處理時(shí)間為80-110分鐘。
[0012] 進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟9中溫度為1350-1450°C，保溫時(shí)間為7-9分鐘，燒結(jié)壓力為35-45MPa〇
[0013] 有益效果：本發(fā)明的導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料具有很高的熱導(dǎo)率，最高可達(dá)665W/ (πι·Κ)，導(dǎo)熱性能優(yōu)越，同時(shí)本發(fā)明具有非常高的硬度，其最高值可達(dá)9.6GPa，不易被損壞， 使用壽命長(zhǎng)。
[0014]
【具體實(shí)施方式】
[0015] 實(shí)施例1 一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料，由以下成分以重量份制備而成:金剛石微粉40份、銅粉10 份、碳化鈦20份、硼粉10份、酚醛樹(shù)脂10份、聚丙烯酰胺5份、氫氧化鈉2份、無(wú)水乙醇20份、丙 酮20份、稀鹽酸30份、蒸餾水50份。
[0016] 上述導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料的制備方法為:先將金剛石微粉和稀鹽酸混合，用磁 力攪拌機(jī)在溫度55°C，轉(zhuǎn)速60r/min下攪拌30分鐘，過(guò)濾后用蒸餾水沖洗干凈，再和氫氧化 鈉溶液混合，用磁力攪拌機(jī)在轉(zhuǎn)速50r/min下攪拌10分鐘，過(guò)濾，用蒸餾水沖洗干凈，然后和 丙酮混合，放入超聲波清洗機(jī)中進(jìn)行超聲20分鐘，過(guò)濾，用蒸餾水沖洗干凈后用無(wú)水乙醇沖 洗晾干，再將處理好的金剛石粉體與剩余組分混合，在1〇〇〇 °C真空下進(jìn)行共混處理70分鐘， 取出后用稀鹽酸清洗，再用蒸餾水清洗干燥，最后放入燒結(jié)爐模具中燒結(jié)即得，升溫速率為 150 °C /min，升溫至1300 °C，保溫時(shí)間為6分鐘，燒結(jié)壓力為30MPa。
[0017] 實(shí)施例2 一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料，由以下成分以重量份制備而成:金剛石微粉45份、銅粉15 份、碳化鈦22份、硼粉15份、酚醛樹(shù)脂12份、聚丙烯酰胺6份、氫氧化鈉3份、無(wú)水乙醇25份、丙 酮25份、稀鹽酸35份、蒸餾水60份。
[0018] 上述導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料的制備方法為:先將金剛石微粉和稀鹽酸混合，用磁 力攪拌機(jī)在溫度60 °C，轉(zhuǎn)速70r/min下攪拌40分鐘，過(guò)濾后用蒸餾水沖洗干凈，再和氫氧化 鈉溶液混合，用磁力攪拌機(jī)在轉(zhuǎn)速60r/min下攪拌15分鐘，過(guò)濾，用蒸餾水沖洗干凈，然后和 丙酮混合，放入超聲波清洗機(jī)中進(jìn)行超聲25分鐘，過(guò)濾，用蒸餾水沖洗干凈后用無(wú)水乙醇沖 洗晾干，再將處理好的金剛石粉體與剩余組分混合，在1100 °C真空下進(jìn)行共混處理80分鐘， 取出后用稀鹽酸清洗，再用蒸餾水清洗干燥，最后放入燒結(jié)爐模具中燒結(jié)即得，升溫速率為 150 °C /min，升溫至1350 °C，保溫時(shí)間為7分鐘，燒結(jié)壓力為35MPa。
[0019] 實(shí)施例3 一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料，由以下成分以重量份制備而成:金剛石微粉50份、銅粉20 份、碳化鈦25份、硼粉20份、酚醛樹(shù)脂15份、聚丙烯酰胺7.5份、氫氧化鈉3.5份、無(wú)水乙醇30 份、丙酮30份、稀鹽酸40份、蒸餾水75份。
[0020]上述導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料的制備方法為:先將金剛石微粉和稀鹽酸混合，用磁 力攪拌機(jī)在溫度60°C，轉(zhuǎn)速75r/min下攪拌45分鐘，過(guò)濾后用蒸餾水沖洗干凈，再和氫氧化 鈉溶液混合，用磁力攪拌機(jī)在轉(zhuǎn)速65r/min下攪拌20分鐘，過(guò)濾，用蒸餾水沖洗干凈，然后和 丙酮混合，放入超聲波清洗機(jī)中進(jìn)行超聲25分鐘，過(guò)濾，用蒸餾水沖洗干凈后用無(wú)水乙醇沖 洗晾干，再將處理好的金剛石粉體與剩余組分混合，在1150 °C真空下進(jìn)行共混處理95分鐘， 取出后用稀鹽酸清洗，再用蒸餾水清洗干燥，最后放入燒結(jié)爐模具中燒結(jié)即得，升溫速率為 150 °C /min，升溫至1400 °C，保溫時(shí)間為8分鐘，燒結(jié)壓力為40MPa。
[0021] 實(shí)施例4 一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料，由以下成分以重量份制備而成:金剛石微粉55份、銅粉25 份、碳化鈦28份、硼粉25份、酚醛樹(shù)脂18份、聚丙烯酰胺9份、氫氧化鈉4份、無(wú)水乙醇35份、丙 酮35份、稀鹽酸45份、蒸餾水90份。
[0022]上述導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料的制備方法為:先將金剛石微粉和稀鹽酸混合，用磁 力攪拌機(jī)在溫度60°C，轉(zhuǎn)速80r/min下攪拌50分鐘，過(guò)濾后用蒸餾水沖洗干凈，再和氫氧化 鈉溶液混合，用磁力攪拌機(jī)在轉(zhuǎn)速70r/min下攪拌25分鐘，過(guò)濾，用蒸餾水沖洗干凈，然后和 丙酮混合，放入超聲波清洗機(jī)中進(jìn)行超聲25分鐘，過(guò)濾，用蒸餾水沖洗干凈后用無(wú)水乙醇沖 洗晾干，再將處理好的金剛石粉體與剩余組分混合，在1200 °C真空下進(jìn)行共混處理110分 鐘，取出后用稀鹽酸清洗，再用蒸餾水清洗干燥，最后放入燒結(jié)爐模具中燒結(jié)即得，升溫速 率為150 °C /min，升溫至1450 °C，保溫時(shí)間為9分鐘，燒結(jié)壓力為45MPa。
[0023] 實(shí)施例5 一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料，由以下成分以重量份制備而成:金剛石微粉60份、銅粉30 份、碳化鈦30份、硼粉30份、酚醛樹(shù)脂20份、聚丙烯酰胺10份、氫氧化鈉5份、無(wú)水乙醇40份、 丙酮40份、稀鹽酸50份、蒸餾水100份。
[0024] 上述導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料的制備方法為:先將金剛石微粉和稀鹽酸混合，用磁 力攪拌機(jī)在溫度65°C，轉(zhuǎn)速90r/min下攪拌60分鐘，過(guò)濾后用蒸餾水沖洗干凈，再和氫氧化 鈉溶液混合，用磁力攪拌機(jī)在轉(zhuǎn)速80r/min下攪拌30分鐘，過(guò)濾，用蒸餾水沖洗干凈，然后和 丙酮混合，放入超聲波清洗機(jī)中進(jìn)行超聲30分鐘，過(guò)濾，用蒸餾水沖洗干凈后用無(wú)水乙醇沖 洗晾干，再將處理好的金剛石粉體與剩余組分混合，在1300 °C真空下進(jìn)行共混處理120分 鐘，取出后用稀鹽酸清洗，再用蒸餾水清洗干燥，最后放入燒結(jié)爐模具中燒結(jié)即得，升溫速 率為150 °C /min，升溫至1500 °C，保溫時(shí)間為10分鐘，燒結(jié)壓力為50MPa。
[0025] 對(duì)比例1 本實(shí)施例與實(shí)施例5的區(qū)別在于不含有酚醛樹(shù)脂和聚丙烯酰胺。具體地說(shuō)是： 一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料，由以下成分以重量份制備而成:金剛石微粉60份、銅粉30 份、碳化鈦30份、硼粉30份、氫氧化鈉5份、無(wú)水乙醇40份、丙酮40份、稀鹽酸50份、蒸餾水100 份。
[0026] 上述導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料的制備方法為:先將金剛石微粉和稀鹽酸混合，用磁 力攪拌機(jī)在溫度65°C，轉(zhuǎn)速90r/min下攪拌60分鐘，過(guò)濾后用蒸餾水沖洗干凈，再和氫氧化 鈉溶液混合，用磁力攪拌機(jī)在轉(zhuǎn)速80r/min下攪拌30分鐘，過(guò)濾，用蒸餾水沖洗干凈，然后和 丙酮混合，放入超聲波清洗機(jī)中進(jìn)行超聲30分鐘，過(guò)濾，用蒸餾水沖洗干凈后用無(wú)水乙醇沖 洗晾干，再將處理好的金剛石粉體與剩余組分混合，在1300 °C真空下進(jìn)行共混處理120分 鐘，取出后用稀鹽酸清洗，再用蒸餾水清洗干燥，最后放入燒結(jié)爐模具中燒結(jié)即得，升溫速 率為150 °C /min，升溫至1500 °C，保溫時(shí)間為10分鐘，燒結(jié)壓力為50MPa。
[0027] 對(duì)比例2 本實(shí)施例與實(shí)施例5的區(qū)別在于不含有氫氧化鈉和稀鹽酸。具體地說(shuō)是： 一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料，由以下成分以重量份制備而成:金剛石微粉60份、銅粉30 份、碳化鈦30份、硼粉30份、酸醛樹(shù)脂20份、聚丙烯酰胺10份、無(wú)水乙醇40份、丙酮40份、蒸餾 水100份。
[0028] 上述導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料的制備方法為:先將金剛石微粉和丙酮混合，放入超 聲波清洗機(jī)中進(jìn)行超聲30分鐘，過(guò)濾，用蒸餾水沖洗干凈后用無(wú)水乙醇沖洗晾干，再將處理 好的金剛石粉體與剩余組分混合，在1300°C真空下進(jìn)行共混處理120分鐘，取出后用稀鹽酸 清洗，再用蒸餾水清洗干燥，最后放入燒結(jié)爐模具中燒結(jié)即得，升溫速率為150°C/min，升溫 至1500 °C，保溫時(shí)間為10分鐘，燒結(jié)壓力為50MPa。
[0029] 本發(fā)明的各項(xiàng)實(shí)施例與對(duì)比例作的性能指標(biāo)見(jiàn)下表，我們可以看到本發(fā)明的熱導(dǎo) 率很高，最高可達(dá)665W/(m · K)，導(dǎo)熱性能優(yōu)越，同時(shí)本發(fā)明具有非常高的硬度，其最高值可 達(dá)9.6GPa，不易被損壞。
[0030] 表1導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料的性能指標(biāo)
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料，其特征在于：由以下成分以重量份制備而成:金剛石微 粉40-60份、銅粉10-30份、碳化鈦20-30份、硼粉10-30份、酸醛樹(shù)脂10-20份、聚丙稀酰胺5-1 〇份、氫氧化鈉2-5份、無(wú)水乙醇20-40份、丙酮20-40份、稀鹽酸30-50份、蒸餾水50-100份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料，其特征在于：由以下成分以重量 份制備而成:金剛石微粉45-55份、銅粉15-25份、碳化鈦22-28份、硼粉15-25份、酚醛樹(shù)脂 12-18份、聚丙烯酰胺6-9份、氫氧化鈉3-4份、無(wú)水乙醇25-35份、丙酮25-35份、稀鹽酸35-45 份、蒸餾水60-90份。3. 如權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料，其特征在于:所述金剛石微粉粒徑 為 30-60μηι。4. 如權(quán)利要求1所述的一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料，其特征在于:所述銅粉粒徑為5-10 μηι〇5. 權(quán)利要求1至2任一項(xiàng)所述的一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料的制備方法，其特征在于： 包括以下步驟： 步驟1:將金剛石微粉和稀鹽酸混合，用磁力攪拌機(jī)在溫度55-65Γ，轉(zhuǎn)速60-90r/min下 攪拌30-60分鐘； 步驟2:過(guò)濾后用蒸餾水沖洗干凈； 步驟3:和氫氧化鈉溶液混合，用磁力攪拌機(jī)在轉(zhuǎn)速50-80r/min下攪拌10-30分鐘； 步驟4:過(guò)濾，用蒸餾水沖洗干凈； 步驟5:再和丙酮混合，放入超聲波清洗機(jī)中進(jìn)行超聲20-30分鐘； 步驟6:過(guò)濾，用蒸餾水沖洗干凈后用無(wú)水乙醇沖洗晾干； 步驟7:將處理好的金剛石粉體與剩余組分混合，在1000-1300°C真空下進(jìn)行共混處理 70-120分鐘； 步驟8:取出后用稀鹽酸清洗，再用蒸餾水清洗干燥； 步驟9:放入燒結(jié)爐模具中燒結(jié)即得，升溫速率為150°C/min，升溫至1300-1500°C，保溫 時(shí)間為6-10分鐘，燒結(jié)壓力為30-50MPa。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述步 驟1中溫度為60 °C，轉(zhuǎn)速為70-80r/min，攪拌時(shí)間為40-50分鐘。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述步 驟3中轉(zhuǎn)速為60-70r/min，攪拌時(shí)間為15-25分鐘。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述步 驟5中超聲時(shí)間為25分鐘。9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述步 驟7中溫度為1100-1200 °C，處理時(shí)間為80-110分鐘。10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種導(dǎo)熱型高硬度復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:所述 步驟9中溫度為1350-1450 °C，保溫時(shí)間為7-9分鐘，燒結(jié)壓力為35-45MPa。
【文檔編號(hào)】C22C26/00GK105970014SQ201610295262
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年5月6日
【發(fā)明人】陳昌
【申請(qǐng)人】陳昌