[发明专利]一种金属-碳化硅多孔复合材料及制备方法

说明书

本发明涉及一种金属‑碳化硅多孔复合材料的制备方法，所述方法是将碳化硅和一定量金属粉体混合，并采用金属粉末注射成型技术制备成金属‑碳化硅多孔复合材料。按照本发明制备的金属(优选为不锈钢)‑碳化硅多孔复合材料，其密度和气孔分布非常均匀，气孔率可直接通过高分子粘结剂的配比进行调整，气孔率在25‑55％之间可调，工艺的可控性好，预制体弯曲强度可达30Mpa‑60Mpa，渗铝的良品率高。由于注射成型压力均匀，烧结不易变形，金属‑碳化硅多孔复合材料的成型体表面光滑，具有更好的形状设计裕度，大大节省了渗铝后的铝碳化硅的加工成本，可获得更高的产品良率。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其是一种可作为铝合金浸渗工艺的多孔预制体的金属-碳化硅多孔复合材料。

背景技术

铝碳化硅材料是一种轻质的、低膨胀系数、高导热金属-陶瓷复合材料。在芯片封装，功率电子器件导热散热方面具有广泛应用。铝碳化硅通常是用多孔的碳化硅预制体骨架进行铝合金浸渗后得到。

目前市面常见的铝碳化硅浸渗预制体即碳化硅多孔材料，一般是碳化硅粉体通过干压成型后，在较低温度下烧结得到的，因干压模具存在压力分布不均匀等缺点，该方法得到的碳化硅多孔材料常常存在密度和气孔分布不均匀、力学强度低、表面粗糙等实际问题，给最终制备的铝碳化硅制品带来额外的后续加工流程和良率低等问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种金属-碳化硅多孔复合材料，将碳化硅和一定量金属粉体混合，并采用金属粉末注射成型技术制备成金属-碳化硅多孔复合材料，其解决了现有方法制备的碳化硅多孔材料存在的密度和气孔分布不均匀、力学强度低、表面粗糙等技术问题。以制备的金属-碳化硅多孔复合材料为铝合金浸渗工艺的多孔预制体，可以大大简化后续处理工序和提高的产品良率。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一方面，本发明提供一种金属-碳化硅多孔复合材料的制备方法，所述方法是将碳化硅和一定量金属粉体混合，并采用金属粉末注射成型技术制备成金属-碳化硅多孔复合材料。

根据本发明较佳实施例，所述制备方法包括如下步骤：

S1:配料及混炼：将10％-25％的不锈钢粉体、50％-68％的碳化硅粉体及15％-30％的高分子粘结剂加入密炼机中密炼混匀，挤出造粒；

S2:在加热塑化状态下用注射成形机注入模腔内固化成型，然后采用化学试剂浸泡方法或热分解方法将成型坯中的高分子粘结剂脱除，经真空烧结后，得到不锈钢钢碳化硅多孔复合材料。

上述方法制备的不锈钢钢碳化硅多孔复合材料，其气孔率可直接通过高分子粘结剂的配比进行调整，气孔率在25％-55％之间可调，工艺的可控性好。所得多孔预制体弯曲强度可达30Mpa-60Mpa，渗铝的良品率高。由于注射成型压力均匀，烧结不易变形，不锈钢钢碳化硅多孔复合材料的成型体较光滑，大大节省了渗铝后的铝碳化硅的加工成本。

根据本发明较佳实施例，其中，所述金属粉体为17-4PH不锈钢粉体、316不锈钢粉体、316L不锈钢粉体、304不锈钢粉体、304L不锈钢粉体、410L不锈钢粉体或420L不锈钢粉体。

根据本发明较佳实施例，其中，所述高分子粘结剂为聚乙烯、聚丙烯、聚氧化乙烯及聚甲醛中的一种或几种。

根据本发明较佳实施例，其中，所述热分解方法将高分子粘结剂脱除的加热温度是300℃-500℃。加热温度根据高分子粘结剂的热分解温度相关，通过加热使高分子粘结剂热分解成小分子气体实现脱除。