【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及金屬基復合材料及先進電子封裝熱管理材料，尤其涉及一種經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料及其制備工藝。
技術介紹
1、隨著現代科技的飛速發展，特別是電子封裝、航空航天等領域對材料性能的要求日益嚴苛，金屬基復合材料因其獨特的性能優勢而備受關注。其中，碳化硅顆粒增強鋁基復合材料以其低密度、高熱導率、低熱膨脹系數以及良好的力學性能等特點，成為極具潛力的新型材料之一，被廣泛應用于航天航空、汽車制造、電子儀器等工業領域。
2、現有的碳化硅顆粒增強鋁基復合材料在制備過程中面臨諸多挑戰。由于sic顆粒與al基體之間的潤濕性較差，同時界面差異大，這導致在制備過程中容易出現界面結合不良的問題，會產生排除現象，使復合粉體凝固后，易出現分層的現象，影響材料的整體性能。同時，高溫燒結時二者容易發生界面反應，生成如al4c3?等脆性相。al4c3?不僅會降低復合材料的強度和韌性，而且其吸潮性會使復合材料在潮濕環境下性能惡化，進而限制了材料的廣泛應用。
3、為了解決上述問題，目前的常見做法是對碳化硅顆粒進行表面改性，以改善潤濕性、減少界面反應、提高熱導率?，F有的對碳化硅顆粒進行表面改性的方法包括表面氧化處理、鍍覆金屬涂層。然而，表面氧化處理雖能在一定程度上改善潤濕性，但氧化層厚度難以精準控制，過厚的氧化層可能阻礙al液與sic的接觸，影響潤濕性，且氧化過程可能引入雜質。鍍覆金屬涂層（如化學鍍鎳）工藝復雜、成本高，還存在鍍覆不均勻和環境污染等問題。
4、如，申請公開號為cn116732506a的中國專
5、因此，有必要尋求更為有效的制備工藝，制備出導熱性能和機械力學性能優異，使用壽命長的鎳包覆碳化硅增強鋁基復合材料。
技術實現思路
1、本專利技術的主要目的在于提供一種導熱性能和機械力學性能優異，使用壽命長的經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料及其制備工藝。
2、為達到以上目的，本專利技術提供一種經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料的制備工藝，包括如下步驟：
3、步驟s1、壓制成型：將經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅顆粒以及鋁粉放入模具進行壓制成型，獲得初坯；
4、步驟s2、復壓：將經過步驟s1制成的初坯置于惰性氣體保護條件下的復壓燒結爐中，在低于鋁熔點50℃到高于鋁熔點200℃范圍內的溫度條件下連續復壓，獲得鎳包覆碳化硅增強鋁基復合材料。
5、優選的，步驟s1中所述經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅顆粒、鋁粉的質量之比為(0.26-2.5):1。
6、優選的，步驟s1中所述壓制成型的方式為冷壓成型或溫壓成型。
7、優選的，步驟s1中所述壓制成型的具體工藝參數為：壓強70-200mpa，溫度260-660℃，保溫時間3-5min，冷卻方式為隨爐冷卻。
8、優選的，步驟s1中所述模具為經淬火加回火處理的普通cr12mov鋼模具。
9、優選的，步驟s1中所述經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅顆粒的制備方法，包括如下步驟：
10、步驟d1：將碳化硅粉末在95-105℃條件下恒溫干燥0.5-0.8h，干燥后進行球磨0.5h，采用真空等離子清洗活化工藝對球磨后的碳化硅粉末進行活化處理；
11、步驟d2：采用磁控濺射方法在活化的碳化硅粉末表面上先濺射過渡包覆層，再濺射金屬鎳，直至鍍層總厚度為2-20μm。
12、優選的，步驟d1中所述碳化硅粉的平均粉末粒徑為50nm-50μm。
13、優選的，步驟d1中所述活化處理和步驟d2中所述濺射金屬鎳的過程中碳化硅粉末均處于超聲振動、機械振動、機械攪拌、多相流化中一種或多種狀態疊加環境中。
14、優選的，步驟d1中所述活化處理的具體參數為：保護氣氛為ar，工作氣壓為0.5-1.0pa，干燥時間為5-30min，溫度為室溫，功率為200-600w，偏壓為80-200v。
15、優選的，步驟d2中所述過渡包覆層是由cr、nicr、sial中的至少一種復合或層疊而成；所述過渡包覆層的厚度為0.1-1μm。
16、優選的，步驟d2中所述濺射過渡包覆層的具體參數為：工作氣氛為ar，工作氣壓為0.2-2.0pa，磁控濺射功率為500-2500w，濺射時間為10-120min，真空室加熱溫度為50℃以下；所述濺射金屬鎳的具體參數為：工作氣氛為ar，工作氣壓為0.2-2.0pa，磁控濺射功率為500-2500w，濺射時間為10-120min，真空室加熱溫度為50℃以下。
17、優選的，步驟s2中所述惰性氣體為氮氣、氦氣、氖氣、氬氣中的任意一種。
18、優選的，步驟s2中所述復壓的壓力為5-25mpa，壓力加載時間為5-30min。
19、本專利技術的另一個目的，在于提供一種采用上述一種經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料的制備工藝制成的經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料。
20、由于上述技術方案的運用，本專利技術具有以下有益效果：
21、（1）本專利技術提供的經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料的制備工藝，以鋁為基體，磁控濺射制備的鎳包覆碳化硅作為增強相，采用磁控濺射干法包覆技術在碳化硅表面沉積鎳層以獲得鎳包覆碳化硅顆粒，將鋁粉與制備好的鎳包覆碳化硅顆粒按預定比例混合，經混粉、冷壓或者溫壓壓制成型后，運用惰性氣體保護條件下的復壓技術進行成型；磁控濺射工藝能在碳化硅表面形成高質量鎳層，顯著提升碳化硅與鋁基體的界面結合性能，有效抑制界面反應，大幅提高復合材料的熱導率。復壓技術可確保該類型鋁基復合材料在實現高體積分數碳化硅含量的情況下兼顧達到高致密度的效果，該工藝可以克服碳化硅/鋁基復合材料的傳統粉末冶金制備技術的不足；該工藝通常在相對較低的溫度下進行，可避免高溫對碳化硅粉體造成的損傷，減少粉體性能的劣化，有利于保持碳化硅的原有性能。
22、（2）本專利技術提供的經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料，具有優異的導熱性能并兼顧良好的力學性能，可以作為一種性能優異的低成本電子封裝材料，在高功率芯片的電子封裝、航空航天等領域有著巨大的應用前景。
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1.一種經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料的制備工藝，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料的制備工藝，其特征在于，步驟S1中所述經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅顆粒、鋁粉的質量之比為(0.26-2.5):1。
3.根據權利要求1所述的經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料的制備工藝，其特征在于，步驟S1中所述壓制成型的方式為冷壓成型或溫壓成型。
4.根據權利要求1所述的經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料的制備工藝，其特征在于，步驟S1中所述壓制成型的具體工藝參數為：壓強70-200MPa，溫度260-660℃，保溫時間3-5min，冷卻方式為隨爐冷卻；步驟S1中所述模具為經淬火加回火處理的普通Cr12MoV鋼模具。
5.根據權利要求1所述的經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料的制備工藝，其特征在于，步驟S1中所述經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅顆粒的制備方法，包括如下步驟：
6.根據權利要求5所述的經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材
7.根據權利要求5所述的經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料的制備工藝，其特征在于，步驟D1中所述活化處理和步驟D2中所述濺射金屬鎳的過程中碳化硅粉末均處于超聲振動、機械振動、機械攪拌、多相流化中一種或多種狀態疊加環境中；步驟D1中所述活化處理的具體參數為：保護氣氛為Ar，工作氣壓為0.5-1.0Pa，干燥時間為5-30min，溫度為室溫，功率為200-600W，偏壓為80-200V。
8.根據權利要求5所述的經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料的制備工藝，其特征在于，步驟D2中所述過渡包覆層是由Cr、NiCr、SiAl中的至少一種復合或層疊而成；所述過渡包覆層的厚度為0.1-1μm；步驟D2中所述濺射過渡包覆層的具體參數為：工作氣氛為Ar，工作氣壓為0.2-2.0Pa，磁控濺射功率為500-2500W，濺射時間為10-120min，真空室加熱溫度為50℃以下；所述濺射金屬鎳的具體參數為：工作氣氛為Ar，工作氣壓為0.2-2.0Pa，磁控濺射功率為500-2500W，濺射時間為10-120min，真空室加熱溫度為50℃以下。
9.根據權利要求1所述的經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料的制備工藝，其特征在于，步驟S2中所述惰性氣體為氮氣、氦氣、氖氣、氬氣中的任意一種；步驟S2中所述復壓的壓力為5-25MPa，壓力加載時間為5-30min。
10.一種采用權利要求1-9任一項所述的經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料的制備工藝制成的經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料。
...【技術特征摘要】
1.一種經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料的制備工藝，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料的制備工藝，其特征在于，步驟s1中所述經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅顆粒、鋁粉的質量之比為(0.26-2.5):1。
3.根據權利要求1所述的經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料的制備工藝，其特征在于，步驟s1中所述壓制成型的方式為冷壓成型或溫壓成型。
4.根據權利要求1所述的經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料的制備工藝，其特征在于，步驟s1中所述壓制成型的具體工藝參數為：壓強70-200mpa，溫度260-660℃，保溫時間3-5min，冷卻方式為隨爐冷卻；步驟s1中所述模具為經淬火加回火處理的普通cr12mov鋼模具。
5.根據權利要求1所述的經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料的制備工藝，其特征在于，步驟s1中所述經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅顆粒的制備方法，包括如下步驟：
6.根據權利要求5所述的經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料的制備工藝，其特征在于，步驟d1中所述碳化硅粉的平均粉末粒徑為50nm-50μm。
7.根據權利要求5所述的經磁控濺射干法鎳包覆碳化硅增強的鋁基復合材料的制備工藝，其特征在于，步驟d1中所述活化處理和步驟d2中所述濺射金...
【專利技術屬性】
技術研發人員：孫崇鋒，錢旦，杜秉航，張彬，
申請(專利權)人：寧波云涂科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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