[发明专利]一种镀钛金刚石铜复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种镀钛金刚石铜复合材料及其制备方法。镀钛金刚石铜复合材料的配方包括：铜粉和镀钛金刚石粉，各组分的重量份数分别是：97.97‑98.8份的铜粉和1.2‑2.03份镀钛金刚石粉，本发明通过真空蒸发镀膜法在金刚石颗粒表面镀覆钛层并将铜粉和镀钛金刚石粉进行真空热压烧结制成镀钛金刚石铜合金，制备得到的镀钛金刚石铜合金块进行粉碎，粉碎得到的镀钛金刚石铜合金小粒进行球磨，烘干冷却后的镀钛金刚石铜合金粉末利用SLM工艺生产镀钛金刚石铜复合材料，利用微激光光斑融覆层层铺设的金属粉末成型，能实现高精度特征和高复杂近净成形。

技术领域

本发明涉及金属基复合材料技术领域，尤其为一种镀钛金刚石铜复合材料及其制备方法。

背景技术

金刚石颗粒增强金属基复合材料越来越受到人们的重视。然而，金刚石与铜之间的润湿性很差，界面结合较弱，界面热阻增大。上述问题通常有两种解决方案。一种方法是基体合金化，即在铜基体中引入Ti、B、Zr和Cr等合金元素。然而，合金元素的加入量很难得到准确的控制，这可能导致过量元素残留在基体中，从而降低基体的导热系数。另一种是金刚石表面改性，在金刚石颗粒表面引入强碳化物形成元素，如Ti、Cr、W和Mo。这四种金属层不仅是强碳化物形成元素，能与金刚石发生反应，而且能部分溶解在铜基体中。因为碳化物既要有较高的导热系数，又要有合适的热膨胀系数。因此，选择了两种具有上述性能的碳化物：TiC和WC。由于TiC的生成自由能较低，很容易在短时间内形成碳化物，与金刚石形成化学键合。因此选择金属钛镀层。所形成的界面层作为连接铜和金刚石的桥梁，从而提高了复合材料的导热性。

如今市面上大多采用放电等离子烧结(SPS)方式来生产镀钛金刚石铜复合材料，生产效率低下，并且生产出的材料内部孔隙度高，力学性能差，同时难以制作出材料内部的微孔和通道，降低了产品的质量，同时在生产过程中金刚石极易出现石墨化，大大降低了产品的性能。经SPS方式生产的镀钛金刚石铜复合材料成圆柱形，后期需要进行的热学性能测试需要将圆柱体切割成热学测试规定的大小与厚度，但粒径稍微大些的金刚石很难切割，粒径小的金刚石性能相较差些这些都使得SPS方式生产的镀钛金刚石铜复合材料受到局限。

发明内容

本发明的目的在于提供镀钛金刚石铜复合材料及制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种镀钛金刚石铜复合材料，所述镀钛金刚石铜复合材料的原料包括质量份数为97.97-98.8份的铜粉和1.2-2.03份镀钛金刚石粉。

进一步的，所述铜粉为纯度在99.6-99.8％的电解铜粉。

进一步的，所述镀钛金刚石粉的粒径为20-25μm，且镀钛层的厚度在140-250nm之间。

一种如上述的镀钛金刚石铜复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：称取一定质量份数的铜粉和镀钛金刚石粉；

步骤二：投入球磨机中进行球磨，球磨过程中利用氮气进行保护，球磨后制成粒径在20-25μm的混合合金粉末备用；

步骤三：将球磨之后得到的混合合金粉末投入到碳化钨模具中进行真空热压烧结，烧结完成后冷却，得到镀钛金刚石铜合金块备用；

步骤四：将步骤三制备得到的镀钛金刚石铜合金块粉碎至5-10mm的小粒；

步骤五：将步骤四粉碎得到的镀钛金刚石铜合金小粒利用球磨机进行球磨粉碎，球磨时充入氮气进行保护，得到25μm混合均匀的镀钛金刚石铜合金粉末备用；

步骤六：将步骤五制成的镀钛金刚石铜合金粉末利用400目的振动筛进行筛分，留下细致且均匀的镀钛金刚石铜合金粉末，随后将筛分过后的镀钛金刚石铜合金粉末烘干冷却后取出备用；