本发明属于复合材料领域，具体涉及一种铜基金刚石冷屏的制备方法。
背景技术：
1、冷屏是制冷型红外探测器的关键零件之一，对于探测器芯片在低温下稳定工作具有重要作用，主要表现为控制探测器的相对孔径，隔离视场外杂散光，降低器件背景热噪声，提高信噪比等，通常呈现异形的复杂结构。另外，冷屏通常粘接在探测器杜瓦组件悬臂梁冷平台上，因此必须具备质轻、壁薄、强度高的特点。对于快启型红外探测器的特殊应用需求，冷屏材料还需具备高热导率的特点。
2、快启型红外探测器用的冷屏目前基本采用电铸铜的方法制备，但是铜本身强度并不高，常常导致冷屏在电铸后续工艺中出现变形、开裂等问题，在实际使用时通常采用局部或整体增厚的方式提高铜冷屏的强度。所以目前铜冷屏在保证强度的前提下，必定会增加一部分重量，相当于探测器增加一部分启动时间。
3、近年来，国内外做冷屏的机构一直在致力于提高铜冷屏的强度。
技术实现思路
1、本发明要解决的技术问题在于提高传统铜冷屏的热导率及强度，目的在于提供一种铜基金刚石冷屏的制备方法，用于提高传统铜冷屏的热导率及强度，以应对制冷型红外探测器更快启动时间、更高可靠性的应用需求。
2、本发明采用高热导率的金刚石颗粒作为增强相，采用电铸的方法制冷铜基金刚石复合材料冷屏，不仅能大大提高冷屏强度，也可以在一定程度上进一步提高冷屏热导率。
3、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
4、一种铜基金刚石冷屏的制备方法，包括：
5、(1)金刚石通过预处理使其带正电荷，在电铸过程中通过静电作用吸附在阴极(冷屏芯模，带负电)表面与铜共同沉积形成铜基金刚石复合材料；
6、(2)选用粒径20～50μm的金刚石颗粒，对于壁厚100～150μm的冷屏，金刚石粒径过小会导致铜与金刚石界面热阻过大以至于达不到提高热导率的效果，金刚石粒径过大会导致金刚石不能有效包裹在铜里面造成冷屏表面粗糙。
7、具体的，包括如下步骤：
8、(1)设计加工用于电铸冷屏的铝合金芯模；
9、(2)电铸前冷屏芯模预处理；
10、(3)金刚石颗粒带正电预处理；
11、(4)电铸冷屏：采用硫酸铜体系溶液电铸，磷铜板作为阳极，温度25℃，电流密度2～7a/dm2，ph＝1，时间3～5小时，采用磁力搅拌的方式搅拌溶液；
12、(5)冷屏电铸后处理。
13、所述步骤(2)电铸前冷屏芯模预处理依次包含以下步骤：
14、①芯模除油清洗：采用有机溶剂对铝合金芯模进行除油，然后采用超声水浴加热去除残留的有机溶剂及油污，温度40℃～60℃，时间30min/次，清洗2～3次；
15、②芯模喷砂：将步骤①中除油后的芯模用石英砂进行喷砂处理，去除表面毛刺等；
16、③芯模除尘清洗：将步骤②中喷砂后的芯模用超声清洗机水洗，温度30℃～50℃，时间20min/次，清洗2～3次，烘干备用；
17、④芯模电铸前化学抛光活化：将步骤③中清洗好的芯模用活化液(体积分数80.5％磷酸、3.5％硝酸、16.5％去离子水)处理1min，活化温度80～90℃，活化后用去离子水冲洗干净，去除表面杂质。
18、所述步骤(3)金刚石颗粒预处理依次包含以下步骤：
19、①选用粒径20～50μm的金刚石颗粒，将其浸泡于盐酸(35～37wt％)中，加热至盐酸沸腾并保持30min，用去离子水超声清洗直至溶液呈中性；
20、②用氢氧化钠溶液(20～30wt％)浸泡金刚石颗粒，加热至氢氧化钠溶液沸腾并保持30min，用去离子水超声清洗直至溶液呈中性，清洗结束后烘干备用；
21、③用10％体积分数硫酸溶液浸泡金刚石颗粒6小时，然后采用阳离子表面活性剂清洗10次以上，时金刚石颗粒带正电荷。
22、所述步骤(4)电铸冷屏溶液组成如下：五水硫酸铜cuso4·5h2o，180～280g/l；硫酸h2so4，40～75g/l；氯离子cl-，0.01～0.08g/l；金刚石颗粒，10～20g/l，添加剂，适量。
23、所述步骤(5)冷屏电铸后处理依次包含以下步骤：
24、①屏修切：按照设计要求修切冷屏开孔等，修切后用超声清洗机水洗，时间3min/次，清洗2～3次；
25、②冷屏脱模：将步骤①中的冷屏放入80℃氢氧化钠溶液(20～30wt％)中浸泡去除铝合金芯模，当不再反应时换去离子水超声清洗，时间3min/次，清洗2～3次，清洗后用氮气吹干。
26、本发明的有益效果：
27、本发明采用高热导率的金刚石颗粒作为增强相，采用电铸的方法制冷铜基金刚石复合材料冷屏，不仅能大大提高冷屏强度，也可以在一定程度上进一步提高冷屏热导率。本发明提高了传统铜冷屏的热导率及强度，能够更好地满足制冷型红外探测器更快启动时间、更高可靠性的应用需求。
1.一种铜基金刚石冷屏的制备方法，其特征在于，选用粒径20～50μm的金刚石颗粒，对所述金刚石颗粒进行预处理使其带正电荷，在电铸过程中，通过静电作用使得金刚石颗粒吸附在带负电的冷屏芯模阴极的表面，并且与铜共同沉积形成铜基金刚石复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2包含以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤2.4中，所述活化液包括体积分数80.5％的磷酸、3.5％的硝酸及16.5％的去离子水。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3.1，所述盐酸的wt％浓度为35～37％。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3.2中，所述氢氧化钠溶液的wt％浓度为20～30％。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3.3中，所述硫酸溶液的体积分数为10％。
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤4中，所述电铸冷屏溶液组成为：五水硫酸铜cuso4·5h2o，180～280g/l；硫酸h2so4，40～75g/l；氯离子cl-，0.01～0.08g/l；金刚石颗粒，10～20g/l，添加剂，适量。
9.根据权利要求1-8任一项所述的制备方法，其特征在于，还包括：步骤5，冷屏电铸后处理。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤5包括：