一、预合金粉在金刚石工具中的应用

预合金粉末由于（yú）每个（gè）粉末颗粒都包含组成合金的各种金属元素，因此成分均匀性相（xiàng）当好。由于其共熔点比合金中单元素熔点要低得多（duō），因此预合金粉末（mò）所（suǒ）需的烧结温度低。

目前，制（zhì）备预合金粉（fěn）末（mò）的常用方法主要有以下几种：

(1)雾化法

预合金粉末高压雾化法（fǎ）是按照设计好的胎体配比，在烧（shāo）结（jié）之前预先将各种成分的金属熔炼成合金，然后雾（wù）化喷粉，得到所需粒度的胎体粉末（mò）。雾化（huà）法按雾化介质可分为水雾化和气雾化，气体雾化可用空（kōng）气、氮气或氩（yà）气等（děng）气体。气体雾化冷却速度快、粉末晶粒细（xì）、粉末收得率高、成本低。由于水（shuǐ）比气体的粘度大且冷却能力强，水雾化法特别适于熔（róng）点较高的金（jīn）属与合金。

(2)共沉淀法

共沉淀法即是在含有两种或多种金属离子的溶液中，加（jiā）入沉淀剂、表面改性剂（jì），通（tōng）过强化工（gōng）艺条（tiáo）件，使各种金属离子几乎同时沉淀而获得成分均匀的沉淀物，再（zài）将沉淀物通过加热分解、还原、破碎、过筛等工序处理（lǐ）后，最终得到所需粉末的方法。

共沉淀法是制备含有两种以上金属元（yuán）素的复合（hé）粉料的重要方法。由于化学共沉淀法各组分预先可在（zài）溶液中达到分子（zǐ）间的均（jun1）匀混合，因此制（zhì）品的成分均匀稳定，另外其他参（cān）数(如粒度、粒形等)也易于控制。制取的粉料具有粒度细、粒度分布范围窄（zhǎi）、成分分布（bù）均匀、纯度高、烧结活性（xìng）好等优点（diǎn）。

二、高导热封装材料（liào）：“金刚石+金属”复合材料（liào）

铜和（hé）铝等金（jīn）属材料导热性能良好，但热膨胀系数高（gāo），温度变（biàn）化引起的热应力会诱发电（diàn）子元器件产生脆性裂（liè）纹，降低元器件整体的（de）可靠性。金刚石具有很好的综合热物理性能，其室温下的热导率为700～2200W/（m·K），热膨胀系（xì）数（shù）为0.8×10-6/K。根据混（hún）合法则，将金刚石颗粒（lì）加入Ag、Cu、Al等高导热金属（shǔ）基（jī）体中制备的金刚石/金属基复合材料，有望成为一种兼具低热膨胀系（xì）数和高热导率的新型电子封装材料。

带有铜涂层的金刚石/铜复合材料

以金（jīn）刚石作为增强相的铜/金刚（gāng）石（Cu/diamond）基复合材料在理论（lùn）上热导率可达1000W·m-1·K-1，是第三代封（fēng）装材料的5倍。这类金刚石/金属复合材（cái）料被（bèi）称为第四（sì）代电子封装材料。目前，金刚石／铜金属基复合材料目前生产效率还较低，生产（chǎn）工艺还较复杂，成本过高，还未能大规模的使用。但综合的看它的材料特性属性，确实（shí）是“真香”。

对复合材料的制备而言，组元之间相（xiàng）互浸润是进行复合的（de）必要先行条件，是影响界面（miàn）结构及界面（miàn）结合状态的重要因素。金刚石和Cu的界面互不润湿状况导（dǎo）致（zhì）界面热阻很（hěn）高（gāo）。因此，通过各种技术手段对（duì）两者的界面进行改性研究十（shí）分关键。目前，主要有两种方法改善金刚石与Cu基之间的界面问题： 1）金刚石表面改性处理，例如在增强（qiáng）相表层镀Mo、Ti、W、Cr等活（huó）性（xìng）元素可改善金刚石界面特性，从而提高其热传导性能。 2）铜基体的合（hé）金化处（chù）理，在材料（liào）的复合加工之前，对金属铜进行预合金化处理，这（zhè）样可制得热（rè）导率普遍较高的复合材料（liào）。 在铜基体中掺杂活性元素不仅可有效降低金刚石与铜之间（jiān）的润湿角，还能在反应后于金刚石/Cu界面（miàn）间生成可固溶于铜基的碳化物层，这样材料界面间存在的多数间隙得到修饰填充（chōng），从而提高了导热性能。

三、制备方法

粉末冶金（jīn）法、放电等离子烧结法和液相渗透法是目（mù）前制（zhì）备金刚石/铜复合材料最理想的工艺，除这三（sān）种（zhǒng）方法外，制备金刚石/铜复合材料的方法还有很多，例如化（huà）学沉积（jī）法、机械合金化法、喷射沉积法、铸造法等。

1.粉末冶金法

粉末冶金法（fǎ）是一种（zhǒng）直（zhí）接混合金属粉末，在一定条件下制备复合材料的（de）冶金方法.该法的主要生产工艺是先将所需金属粉末和颗粒增强体等混合均匀，再将混（hún）料倒（dǎo）入成型模具中，最后在真空或气体保护下烧结成预制备的材料。

日本科学家Yoshida利用高温高压的方法，使（shǐ）用粒径为90~110μm的金刚石颗粒，在1420~1470K的温度下，加（jiā）压4.5GPa，退火15min得到金刚石体积分数为70％、热导率为742W/(m·K)的金刚石/铜复合材料，他认为金刚石/铜（tóng）复合（hé）材料的热（rè）导（dǎo）率取决于金刚石的（de）粒度（dù）和体积分数，而其（qí）热膨胀系数仅取决于金刚石的体积（jī）分数（shù）。

2.放电等离子烧结法

放（fàng）电等离子烧结法(Spark plasmasintering，SPS)是瞬间将高能电流脉冲施加到（dào）装有（yǒu）粉末的模具上，让粉末颗粒之间产生放电，使粉末均匀、活化、放（fàng）电等离子烧结法具有烧结时（shí）间短，升温、降温速率快，烧结材料均匀的优点，因此受到广泛关注.

张毓隽等采用放电等离子（zǐ）烧结法制备了热导率为（wéi）305W/(m·K)的金刚石/铜复合材料，并对复合材料的热（rè）导率、致密度、热膨胀系数（shù）进行了研究，当金刚石体积分数不断升高时，复合材料（liào）热膨胀系数不断（duàn）下降，当金刚（gāng）石体积分数大于65％时，复合材料的致密度与热导率明显（xiǎn）下（xià）降。

3.液相渗透法（fǎ）

液（yè）相渗（shèn）透法分为无压渗透法（fǎ）和有压辅助渗透（tòu）法，其中有压辅助渗透法又分为气压辅助渗透（tòu）法和模压辅助（zhù）渗透法。美国的Lanxide公司最早（zǎo）开发出无压渗透法，此方法是将纯（chún）金属或合金（jīn）金属基体放入加热炉中加热到其熔（róng）点以上，使（shǐ）得金（jīn）属液在无压状态下（xià）自发熔渗到增强体颗粒层中制备复合材料。此方法成本低，操作性强，在国内外得到广泛应用。

无压（yā）渗透法和有压辅助渗（shèn）透法均（jun1）能制（zhì）备出（chū）理想的金刚石/铜复合材料。无压渗透法对金刚（gāng）石与铜之间界面润湿性的要求极高，金刚石与铜之间过渡层必须均匀且完整，相（xiàng）较于有压辅助熔渗（shèn），无压渗（shèn）透（tòu）法的熔渗（shèn）时间较长。有压（yā）辅助熔渗制备复合材料致密度更（gèng）易保障，但高压易造成金刚石晶体缺陷进而（ér）影响复合材料热导率。有（yǒu）压辅助熔渗法对压制模具要求（qiú）较高，制备的复合材料形貌相对单一（yī）。无压渗透（tòu）法可通过改变模具形状，制备不同（tóng）形貌的复合材料，气压辅助渗透法相较于传统的模压辅助渗透法，气体压力（lì）分布更为均匀，减少了金刚石颗粒在加压过程中（zhōng）的偏移，所制备的复合材料颗粒分布更为均匀。

北（běi）京科技大学董应虎等（děng）利用无压渗透法制备出金刚石体积分数36％~44％、致密度高达99.3％、热导率为350W/(m·K)的金刚石/铜复合材（cái）料，对各种气氛下无压熔渗制备的复（fù）合材料进行性（xìng）能测试，发现在真空气氛下制备的复（fù）合材料热导率最（zuì）高，高纯氩气气氛下制备的（de）复合材料热导率次之，在高纯度（dù）氢气气氛下制备的复合材料热导率最低，最优无压熔渗温（wēn）度为1300-1400℃，最佳无压熔渗时间为90-110min。

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气体回收系（xì）统是对生产中的废气，如氢气、氩气（qì）和氦气进行回收再利用，采用该系统是一项降低生产成本，节约能源 ，提（tí）高经济效益（yì）的有力措施，下面，迪凯机电（diàn）小编带大家一起来了解气体回收系统中的氢气回收系统、 氩气回收系统及氦气回收系统。

氢气回收系统主要用于（yú）钨钼行（háng）业还原工序排出的废氢，收集废（fèi）氢后进入预（yù）处理系统，经增压后由冷却器冷却，汽水他离器分离水份，然后进入纯（chún）化装置（zhì）主体部分，对氢气进行精制处理，经处理后的氢气中含氧量≤5ppm，H2O≤10ppm，N2≤900ppm。氢气回（huí）收装置分为中压回收和常（cháng）压回收，中压回收氢气的增压由压缩（suō）机进行，而常压回收则（zé）由罗茨风机来（lái）完（wán）成。

氩气回收系统是对区熔单晶硅炉排出的氩气进行回（huí）收处理，通过膜片压缩机稳压器进入氩气（qì）纯化装置主（zhǔ）体部分进行纯化处理，使氩气纯度达到99.999%以上。

氦气回收系统一般（bān）按照用户要求（qiú），以非标准型号（hào）提供，其纯度（dù）为99.999%以上。

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