一種納米金屬復合涂層材料的制備方法和裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種納米金屬復合涂層材料的制備方法和裝置，其特征在于第一步將納米金屬粉末和納米金屬化合物粉末在惰性氣體保護箱內混合；第二步將混合好的納米金屬粉末以及納米金屬化合物放到蒸餾水中混合，配置納米金屬復合粉末水基溶液；第三步利用惰性氣體保護造粒裝置進行霧化造粒，得到納米金屬復合涂層材料的顆粒；第四步充分干燥，所得納米金屬復合涂層材料顆粒的粒徑在[44μm、350μm]之間，密封儲存。本發明專利技術能夠使金屬單質在團聚過程中不會發生粉末氧化、燒損問題，實現了包括金屬單質、金屬化合物在內的復合粉末團聚造粒，團聚后粉末強度較高，不易破碎。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種納米涂層材料，尤其涉及一種納米金屬粉末和納米金屬化合物混合的復合涂層材料的制備方法和裝置。
技術介紹
納米技術的研究及應用是當今科技界重點關注的熱點，通過熱噴涂技術可以在不同基材表面獲得納米涂層。借助于傳統的涂層技術，添加納米材料，可使傳統涂層的功能得到提高，技術上勿需增加太大的成本。這種納米添加的復合體系涂層走向市場展示出強勁的應用勢頭。因此利用現有的涂層技術，針對涂層的性能，添加納米材料，都可以獲得納米復合體系涂層。納米涂層的實施對象既可以是傳統材料基體，也可以是粉末顆?；蚴抢w維，用于表面修飾、包覆、改性或增添新的特性。但，由于傳統的涂層技術的劣勢問題，完全的納米材料涂層離商業化尚有相當一段距離，只有在軍事和航天航空上有所應用。中國專利CN103031463A一種制備納米陶瓷顆粒增強鋁基復合材料的裝置及方法，它涉及一種制備金屬基復合材料的裝置及方法，以解決現有制備納米陶瓷顆粒增強鋁基復合材料采用粉末冶金法存在制備工藝路線長，需要的設備多，成本高，以及采用攪拌法存在納米陶瓷顆粒分布不均勻，分層和團聚的問題，它包括電機、齒輪箱、第一齒輪軸、加料斗、擋板、加熱墊板、第一加熱裝置、漿料收集槽、第二加熱裝置、坩堝、蓋板、液壓驅動裝置、氬氣保護裝置、兩個測溫元件、兩個螺桿式攪拌槳和兩臺超聲波裝置，螺桿式攪拌槳的攪拌端伸入設置在齒輪箱下方的坩堝內，超聲波裝置的探頭穿過蓋板伸入坩堝內。本專利技術用于納米陶瓷顆粒增強鋁基復合材料的制備。又中國專利CN101003089涉及一類應用于熱噴涂及粉末冶金領域的超微或納米金屬粉包覆的復合粉末及其制備方法。該類包覆型復合粉以鎳粉、不銹鋼粉等金屬粉末或碳化鎢、碳化鉻等碳化物或鎳鉻合金等合金粉末或鎳鉻硼硅等自熔合金粉末或上述幾類粉末的組合為核心粉末，以一種或數種超微或納米金屬粉如鋁粉、鉬粉或鈷粉在核心粉末表面形成均勻的包覆層，所述超微或納米金屬粉的平均粒徑為20NM～850NM。采用超微或納米金屬粉制備包覆型復合粉末，可以防止粉末成分偏析，改善噴涂工藝適應性，提高粉末放熱性能，增強涂層組織均勻性、減少缺陷，最終提高涂層各項應用性能。根據上述所公開的技術可以實現活性較低、密度較小的氧化物、碳化物納米粉末的團聚造粒。但是包含有金屬粉末在內的復合粉末團聚造粒的技術還存在如下難點：第一當金屬粉體粒徑小到納米級別時，金屬的活性變得極高，非常容易在空氣中與氧氣產生劇烈化學反應，部分納米金屬會產生燃燒的現象。必須采取有效手段避免金屬在制備噴涂材料的過程中發生反應，最大限度保持納米顆粒的活性。第二納米金屬粉末以及納米金屬化合物首先需要在水中制備成均勻、穩定的漿料，然后進行團聚造粒。但是與納米金屬氧化物相比，納米金屬在水中更容易沉在水底部，造成漿料不均勻；又金屬表面活性較高，容易在水基漿料中相互吸附聚集，造成溶液不均勻、不穩定。第三需要噴涂材料的粒徑控制在-325～+45目(44～350μm)范圍內。粒徑過小同樣產生粉末飛揚和燒損問題，粒徑過大也會產生送粉困難問題。第四粉末經霧化后，納米粉體團聚成微米顆粒且粒徑能夠滿足噴涂要求。此時粉末自身的強度很低，在外力的作用下容易產生粉碎。因此本專利技術人經過長期不斷反復的試驗和研究，解決了上述的技術問題。
技術實現思路
本專利技術一種納米金屬復合涂層材料的制備方法和裝置的目的在于提供一種在生產納米金屬涂層粉末避免燃燒，同時在制作納米金屬漿料時進行均勻分散的制備方法。本專利技術一種納米金屬復合涂層材料的制備方法和裝置的另一目的在于提供一種在生產納米金屬涂層粉末階段加熱干燥時的一種裝置，避免納米金屬涂層粉末在加熱干燥中的燃燒。一種納米金屬復合涂層材料的制備方法，第一步將納米金屬粉末和納米金屬化合物粉末在惰性氣體保護箱內混合；第二步將混合好的納米金屬粉末以及納米金屬化合物放到蒸餾水中混合，配置納米金屬復合粉末水基溶液；第三步利用惰性氣體保護造粒裝置進行霧化造粒，得到納米金屬復合涂層材料的顆粒；第四步充分干燥，所得納米金屬復合涂層材料顆粒的粒徑在[44μm、350μm]之間，密封儲存；粉末與水的質量比為[50％，55％]；加入質量比為[3％，5％]的粘結劑，配制成納米復合粉末水基漿料；首先將漿料放入混料筒中，混料筒中放入200顆d＝6mm的鋼球，混合過程中混料筒以75r/min的速度勻速轉動，混合的時間為30min；進行霧化造粒時首先利用遠紅外履帶加熱器對造粒系統進行整體加熱，當溫度達到340℃時進行恒溫；然后開啟惰性氣體保護進氣管實施惰性氣體保護，排開納米造粒系統罐體內的空氣；最后將罐內的空氣基本排除干凈后，將納米漿料注入到納米造粒霧化器中，開啟惰性氣體保護高壓氣管進行納米漿料霧化；一種納米金屬復合涂層材料的制備裝置包括支撐結構、罐體、納米漿料霧化器、高壓惰性氣體進氣管以及惰性氣體進氣管；所述的支撐結構包括超綱底座和角鋼支架，角鋼支架與槽鋼底座垂直固定連接；角鋼支架之間架設罐體，罐體底設有開口，對應支撐結構的槽鋼底座；在罐體的頂部與納米漿料霧化器垂直連接，納米漿料霧化器的出口插入罐體內部，插入部分進行密封。在納米漿料霧化器的頂部設置貫通連接有高壓惰性氣體進氣管。在納米漿料霧化器的兩側分別連接有惰性氣體進氣管，惰性氣體連接的出氣孔在罐體內部。在罐體的周圍設置有遠紅外履帶加熱裝置或者在罐體的周圍纏繞有電阻加熱絲，對罐體內部進行加熱；高壓惰性氣體進氣管為系統提供壓力為[10Mpa，15Mpa]的惰性氣體，從而為水基納米復合漿料進行霧化提供動力；霧化噴嘴噴霧的液滴的粒徑[40μm～400μm]；遠紅外履帶加熱裝置為罐體內部提供溫度[300℃，350℃]且有惰性氣體保護的粉末干燥環境。采用上述的技術手段，本專利技術與現有技術相比，將納米金屬復合粉末在惰性氣體保護箱內按所需比例充分混合，同時選用恰當的分散劑并在溶液中適量加入，同時在漿料中加入磨球以保證漿料均勻、穩定。之后利用惰性氣體保護造粒裝置進行霧化造粒，選用恰當的霧化方式以保證團聚造粒粉末粒徑滿足噴涂要求。團聚造粒的粉末顆粒內部由納米粉體組成，表面的納米粉體暴露在空氣中仍然會產生燃燒問題，因此，需要采取有效措施，保證納米粉末在干燥的過程中不燃燒。同時，能夠使金屬單質在團聚過程中不會發生粉末氧化、燒損問題，實現了包括金屬單質、金屬化合物在內的復合粉末團聚造粒，團聚后粉末強度較高，不易破碎。造粒過程中，高壓氬氣通過高本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種納米金屬復合涂層材料的制備方法，其特征在于第一步將納米金屬粉末和納米金屬化合物粉末在惰性氣體保護箱內混合；第二步將混合好的納米金屬粉末以及納米金屬化合物放到蒸餾水中混合，配置納米金屬復合粉末水基溶液；第三步利用惰性氣體保護造粒裝置進行霧化造粒，得到納米金屬復合涂層材料的顆粒；第四步充分干燥，所得納米金屬復合涂層材料顆粒的粒徑在[44μm、350μm]之間，密封儲存。

【技術特征摘要】
1.一種納米金屬復合涂層材料的制備方法，其特征在于第一步將納米金屬粉
末和納米金屬化合物粉末在惰性氣體保護箱內混合；第二步將混合好的納米金
屬粉末以及納米金屬化合物放到蒸餾水中混合，配置納米金屬復合粉末水基溶
液；第三步利用惰性氣體保護造粒裝置進行霧化造粒，得到納米金屬復合涂層
材料的顆粒；第四步充分干燥，所得納米金屬復合涂層材料顆粒的粒徑在[44
μm、350μm]之間，密封儲存。
2.根據權利要求1所述的一種納米金屬復合涂層材料的制備方法，其特征在
于：粉末與水的質量比為[50％，55％]。
3.根據權利要求1所述的一種納米金屬復合涂層材料的制備方法，其特征在
于加入質量比為[3％，5％]的粘結劑，配制成納米復合粉末水基漿料。
4.根據權利要求2或者3任意一項所述的一種納米金屬復合涂層材料的制備
方法，其特征在于首先將漿料放入混料筒中，混料筒中放入200顆d＝6mm的
鋼球，混合過程中混料筒以75r/min的速度勻速轉動，混合的時間為30min。
5.根據權利要求1所述的一種納米金屬復合涂層材料的制備方法，其特征在
于進行霧化造粒時首先利用遠紅外履帶加熱器對造粒裝置進行整體加熱，當溫
度達到340℃時進行恒溫；然后開啟惰性氣體保護進氣管實施惰性氣體保護，
排開納米造粒系統罐體內的空氣；最后將罐內的空氣基本排除干凈后，將納米
漿料注入到納米造粒霧化器中，開啟惰性氣體保護高壓氣管進行納米漿料霧
化。
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【專利技術屬性】
技術研發人員：劉曉明，辛勇，高云鵬，
申請(專利權)人：內蒙古電力集團有限責任公司內蒙古電力科學研究院分公司，
類型：發明
國別省市：內蒙古;15