金刚石铜--热压烧结炉针对金刚石铜复合材料在常规烧结工艺下致密度不足、金刚石颗粒分布不均、界面结合力弱等问题设计。设备在高真空环境下同步完成高温加热与轴向压力施压，让铜基体在压力下致密化填充金刚石颗粒间隙，主要加工金刚石铜热沉片、金刚石铜刀具基体、高导热散热衬底等工件。

1、产品概述

　　金刚石铜--热压烧结炉面向金刚石铜（Diamond/Cu）复合材料的真空热压烧结工序开发。做金刚石铜材料的工艺人员都知道一个难点：金刚石和铜之间的润湿性很差，常压烧结时铜液铺不开，金刚石颗粒之间的空隙填不满，烧出来的坯体致密度往往只有90%左右，导热性能上不去。再加上金刚石颗粒轻、铜粉重，混料后装模烧结时容易出现金刚石上浮、下层铜多上层金刚石多的偏聚现象，同一批次不同位置的样品热导率差100W/(m·K)以上是常有的事。

　　这台设备在高真空环境下把金刚石颗粒与铜粉混合体加热到铜的软化温度区间，同时从轴向施加设定压力，让铜基体在压力辅助下流动填充金刚石颗粒间的空隙。和常压烧结相比，热压烧结的致密度可以做到98%以上，金刚石分布均匀性也明显改善。设备主要加工金刚石铜热沉片、金刚石铜刀具基体、微波器件散热衬底、大功率激光二极管热扩散板等需要高导热、低热膨胀系数的复合材料工件。炉膛有效区尺寸600×600×300mm，最大压力150T，常用烧结温度850-950℃，适配研发小批量试样和中批量工件生产。

2、金刚石铜--热压烧结炉主要技术特点

1. 轴向压力闭环控制：压头通过液压系统输出压力，压力区间5-150T连续可调，压头上装压力传感器实时反馈实际压力值。和早期只设定油压不看实际输出的设备相比，这台设备的压力显示就是压头真实作用在模具上的力，工艺人员记录的每一组压力参数都可以复现。针对金刚石铜坯体不同厚度（3mm、5mm、10mm），可以设置不同的保压压力，薄件低压防开裂，厚件高压促致密。

2. 石墨模具适配加热结构：炉膛内配石墨压头和石墨模具套，石墨既做模具又做加热元件。金刚石铜烧结常用的温度区间是850-950℃，这个温度下石墨强度足够，压头不会变形。炉膛内壁配隔热屏，减少热量向外辐射，炉壳外壁温度控制在60℃以下，夏天车间操作不烫手。

3. 多段温控曲线可编程：升温、保温、加压、冷却各阶段的温度和压力可以分段设置。比如金刚石铜烧结典型工艺：室温→600℃（升温段不加压）→900℃（保温10min同时加压50T）→充入氮气快冷→卸压。整个曲线存到PLC里，下次换工件直接调用，不用每次重新设参数。

4. 高真空度减少金刚石石墨化：金刚石在高温有氧环境下容易石墨化，表面生成石墨层后和铜的界面结合力下降。设备采用机械泵+罗茨泵+扩散泵三级抽气，极限真空度6.7×10⁻³Pa，冷炉压升率≤0.5Pa/h。高真空环境下金刚石表面不氧化、不石墨化，和铜基体的界面结合保持良好。

5. 模具快换结构：石墨模具通过快换法兰和压头连接，换不同尺寸的模具不用拆整个炉膛，操作工从侧门伸手进去更换，5-10分钟换完。针对圆形热沉片、方形衬底、长条形刀具基体不同形状的工件，配对应的石墨模具即可。

6. 工艺曲线记录导出：每炉次的温度、压力、真空度曲线自动存储，支持U盘导出Excel格式。做研发的客户需要对比不同批次样品性能和工艺参数的关系，导出曲线后直接在电脑上分析，不用手抄数据。

3、适用范围

· 金刚石铜（Diamond/Cu）复合材料热沉片烧结

· 金刚石铜刀具基体、磨具胎体热压烧结

· 微波器件、大功率LED散热衬底制备

· 金刚石铝（Diamond/Al）复合材料烧结

· 金属基复合材料研发试样：W-Cu、Mo-Cu、Cu-Mo层状材料

4、常规技术参数表（厂商实测参数）

5、真实工艺 / 项目案例

案例1：某新材料公司-金刚石铜热沉片批量烧结
客户做金刚石铜热沉片，用于大功率激光器散热。之前用常压烧结炉，坯体致密度91%，热导率420W/(m·K)，客户要求做到500以上。换用金刚石铜热压炉后，在920℃保温15min、加压60T条件下烧结，致密度做到98.5%，热导率实测530W/(m·K)，达到客户要求。批次稳定性也改善了，同炉5片样品热导率偏差控制在15W/(m·K)以内。

案例2：某刀具厂-金刚石铜磨具胎体烧结
客户做金刚石砂轮刀头，铜基金属粉配金刚石颗粒，之前用热压烧结炉但压力显示不准，油压打上去实际到模具的力只有设定值的七成。设备带压力闭环反馈后，设定80T实际输出就是80T，刀头硬度和把持力一致性提升，客户废刀率从8%降到3%。

案例3：某研究所-Diamond/Al复合材料研发
客户做金刚石铝复合材料试样，需要多组温度、压力正交试验。设备支持工艺曲线自由编辑，技术人员配合客户完成24组试验，筛选出880℃、40T、10min的工艺窗口，帮客户缩短了半年的研发周期。

6、企业服务

1. 工艺前期评估
收到客户工件图纸、材料配比、性能要求后，技术人员评估炉型是否匹配，确认有效区尺寸、压力范围、温控曲线是否覆盖客户工艺窗口。客户可寄样免费试烧，验证烧结效果后再定设备。

2. 石墨模具配套
根据客户工件形状（圆形、方形、异形）和尺寸，配套加工石墨模具和压头，模具材质选用等静压石墨，密度1.85g/cm³以上，耐用性好。

3. 现场安装调试
设备到场后工程师完成就位、水路气路接线、真空校准、温控调试，用客户材料完成首炉试烧，确认工艺参数后交付。

4. 操作培训与售后
免费培训设备操作、曲线编辑、日常维护、常见故障排查。易损件（石墨发热体、隔热屏、密封件、热电偶）原厂直供，质保期内免费上门维修。

7、常见问题（FAQ）

Q1：金刚石铜热压烧结炉和普通真空热压炉有什么区别？

　　普通真空热压炉主要做粉末冶金件、陶瓷件的加压烧结，压力区间和温场设计针对的是硬质合金、陶瓷材料。金刚石铜热压炉针对金刚石铜复合材料的工艺特点做了优化：压力控制精度更高（5T可调），真空度要求更严（防止金刚石高温石墨化），石墨模具结构适配铜粉流动特性，温控曲线预设了金刚石铜烧结常用的温度段。

Q2：一炉能烧多少片金刚石铜热沉片？

　　有效区600×600mm，按直径50mm的圆形热沉片算，一层可以放60-80片，具体看装料方式和模具叠层。如果客户工件尺寸特殊，可以定制炉膛尺寸和有效区。

Q3：金刚石在高温下会不会石墨化？

　　金刚石在600℃以上有氧环境中会开始石墨化，表面生成石墨层。设备高真空环境下（6.7×10⁻³Pa），氧气含量极低，金刚石表面不氧化。烧结温度控制在950℃以下，保温时间控制在15-20min，不会出现明显石墨化。

Q4：设备到货后多久能投产？

　　设备到场后，工程师安装调试约2-3天，完成真空校准、温控校验、首炉试烧。操作工培训1-2天。一般从货到厂到正式生产不超过一周。