一种铜铝合金包覆金刚石复合体的制备方法

本发明涉及超硬材料应用技术领域，更具体的涉及一种铜铝合金包覆金刚石复合体的制备方法。

背景技术：

金刚石作为可商业应用的最硬的材料，其具有超高的硬度、绝缘及超高热传导性能等优点，使其复合材料及制品多用于材料加工及电子封装散热基板等领域。众所周知，金刚石与金属之间存在较大的性质差异，使得金刚石与铜、硬质合金等金属界面存在严重的界面接触问题，限制了金刚石的进一步应用空间及缩短了金刚石制品的使用寿命。目前工业上主要通过盐浴镀、电镀、化学镀及气相沉积等方法对金刚石表面进行处理，在一定程度上改善了金刚石与金属之间的界面结合，但是仍存在结合力差，主要是物理结合且造价较高等问题。为此，研发新的金属包覆金刚石复合体能够大力推动超硬材料及电子封转行业的发展。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供铜铝合金包覆金刚石复合体的制备方法，用以改善现有技术中存在金刚石与金属之间界面结合性差的问题。

本发明提供一种铜铝合金包覆金刚石复合体的制备方法，首先将铝粉与铜盐按照一定的摩尔比例混合后水热反应得到铜包覆铝粉复合材料ca1；然后将ca1、金刚石按照一定的质量比例混合均匀得到fca1混合物料，将fca1在非氧化气氛条件下共烧，随炉冷却至室温取出，经过筛、清洗处理，得到铜铝合金包覆金刚石复合体。

优选地，所用铜盐为水溶性铜盐包括硝酸铜、硫酸铜及氯化铜。

优选地，将可溶性铜盐添加去离子水配制成0.3mol·l^-1的溶液，然后铝粉与铜盐按照mol(al:cu)=(8~10:3)混合。

优选地，水热反应温度在80~120℃，水热反应保温时间为30~90min。

优选地，将ca1、金刚石按照质量比为m(ca1:金刚石)=(2~9:1)混合均匀得到fca1混合物料。

优选地，将fca1混合物料放入刚玉坩埚，在非氧化气氛条件下660~800℃共烧并保温1~3h后随炉冷却至室温取出，经过筛、清洗处理得到铜铝合金包覆金刚石复合体。

优选地，非氧化气氛条件为真空或者是通入惰性气体。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明提供了一种铜铝合金包覆金刚石复合体的制备方法，利用水热法制备的铜包覆铝合金材料作为金刚石表面改性剂，在与金刚石共烧过程中改性剂中的铝与金刚石发生原位反应生成碳化物并形成铝包覆层，进一步改性剂中的铜与铝包覆层形成合金相，使金刚石表面原位生长出铜铝合金层，能够有效改善金刚石与金属的界面接触。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1样品的sem图。

图2为本发明实施例1样品的xrd图。

图3为本发明实施例2样品的sem图。

图4为本发明实施例2样品的xrd图。

图5为本发明实施例3样品的sem图。

图6为本发明实施例3样品的xrd图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种铜铝合金包覆金刚石复合体的制备方法，通过以下方式实现：

将铝粉与铜盐按照一定的摩尔比例混合后水热反应得到铜包覆铝粉复合材料ca1；然后将ca1、金刚石按照一定的质量比例混合均匀得到fca1混合物料，将fca1在非氧化气氛条件下共烧，随炉冷却至室温取出，经过筛、清洗处理，得到铜铝合金包覆金刚石复合体。

在本发明实施例中，所用铜盐为水溶性铜盐包括硝酸铜、硫酸铜及氯化铜。

在本发明实施例中，将可溶性铜盐添加去离子水配制成0.3mol·l^-1的溶液，然后铝粉与铜盐按照mol(al:cu)=(8~10:3)混合。

在本发明实施例中，水热反应温度在80~120℃，水热反应保温时间为30~90min。

在本发明实施例中，将ca1、金刚石按照质量比为m(ca1:金刚石)=(2~9:1)混合均匀得到fca1混合物料。

在本发明实施例中，将fca1混合物料放入刚玉坩埚，在非氧化气氛条件下660~800℃共烧并保温1~3h后随炉冷却至室温取出，经过筛、清洗处理得到铜铝合金包覆金刚石复合体。

在本发明实施例中，非氧化气氛条件为真空或者是通入惰性气体。

本发明通过简单的设备在相对较低的温度条件下得到了铜铝合金包覆金刚石复合体。

实施例1

首先，将硝酸铜添加去离子水配制成0.3mol·l^-1的溶液c1，按照铝粉与铜盐摩尔比为mol(al:cu)=mol(8:3)将铝粉添加在溶液c1中，然后将混合有铝粉的溶液c1放入反应釜中在80℃水热反应，保温时间为90min，得到铜包覆铝粉复合材料ca1；然后将ca1、金刚石按照质量比为m(ca1:金刚石)=(3:1)混合均匀得到fca1混合物料，将fca1在真空条件下800℃共烧并保温1h后随炉冷却至室温取出，经过筛、清洗处理得到铜铝合金包覆金刚石复合体。图1给出了采用该实施例1技术制备的铜铝合金包覆金刚石复合体的sem分析图，由图可知金刚石表面生长了一层具有金属颗粒状的物相。图2给出了采用该实施例1技术制备的铜铝合金包覆金刚石复合体的xrd图，由xrd分析可知金刚石表面生长的为铜铝合金；

实施例2

首先，将硫酸铜添加去离子水配制成0.3mol·l^-1的溶液c1，按照铝粉与铜盐摩尔比为mol(al:cu)=mol(10:3)将铝粉添加在溶液c1中，然后将混合有铝粉的溶液c1放入反应釜中在120℃水热反应，保温时间为30min，得到铜包覆铝粉复合材料ca1；然后将ca1、金刚石按照质量比为m(ca1:金刚石)=(2:1)混合均匀得到fca1混合物料，将fca1在真空条件下720℃共烧并保温2h后随炉冷却至室温取出，经过筛、清洗处理得到铜铝合金包覆金刚石复合体。图3给出了采用该实施例2技术制备的铜铝合金包覆金刚石复合体的sem分析图，由图可知金刚石表面生长了一层具有金属颗粒状的物相。图4给出了采用该实施例2技术制备的铜铝合金包覆金刚石复合体的xrd图，由xrd分析可知金刚石表面生长的为铜铝合金；

实施例3

首先，将氯化铜添加去离子水配制成0.3mol·l^-1的溶液c1，按照铝粉与铜盐摩尔比为mol(al:cu)=mol(9:3)将铝粉添加在溶液c1中，然后将混合有铝粉的溶液c1放入反应釜中在100℃水热反应，保温时间为60min，得到铜包覆铝粉复合材料ca1；然后将ca1、金刚石按照质量比为m(ca1:金刚石)=(9:1)混合均匀得到fca1混合物料，将fca1在真空条件下660℃共烧并保温3h后随炉冷却至室温取出，经过筛、清洗处理得到铜铝合金包覆金刚石复合体。图5给出了采用该实施例3技术制备的铜铝合金包覆金刚石复合体的sem图；图6给出了采用该实施例3技术制备的铜铝合金包覆金刚石复合体的xrd图，由xrd分析可知金刚石表面生长的为铜铝合金。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。