[发明专利]一种金属与塑料粉末混合制备涂层的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及金属复合涂层的制备技术，具体地说就是一种金属与塑料粉末混 合制备涂层的方法及装置。

背景技术

在现有的技术中，制备涂层的方法很多，制备的涂层包括：金属涂层、陶瓷 涂层、金属陶瓷复合涂层、塑料涂层等等。而制备金属和塑料复合涂层的方法还 未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属与塑料粉末混合制备复合涂层的方法及其专 用装置，该方法可以制备不同组分比例的复合涂层，并且涂层中金属与塑料均匀 分布，可以在多种材质基材上直接制备涂层，且厚度不受限制；该装置结构简单、 操作方便。

为实现上述目的，本发明的技术方案：

一种金属与塑料粉末混合制备涂层的方法，采用气体动力喷涂技术，使用金 属粉末和塑料粉末混合；气源压缩气体分两路，一路进入送粉器，作为载体将粉 末引入超音速喷嘴；另一路进入加热器，气体经过预热后进入超音速喷嘴，在超 音速喷嘴的进气口，两路气体在进气口混合形成气-固双相流，双相流在超音速喷 嘴的收缩部分加速至音速，而后通过喉部在超音速喷嘴的扩张部分继续膨胀加速， 双相流在喷嘴的出口处达到超音速，气-固双相流向基材喷射，将粉末沉积在基材 表面，形成金属粉末和塑料粉末两相均匀弥散分布的涂层；其工艺参数为：喷射 距离5～50mm；气体压强0.5～5.0MPa；两路压缩气体中，进入送粉器的气体温 度为室温，进入加热器加热后的气体温度为高于室温至300℃，两路压缩气体的 气流流量为10～30g/s，金属粉末或塑料粉末的粒度为1～300μm。

上述工艺参数中，优选范围如下：喷射距离15～45mm；气体压强1～3MPa； 两路压缩气体中，进入送粉器的气体温度为室温，进入加热器加热后的气体温度 为100～260℃，两路压缩气体的气流流量为15～25g/s，金属粉末或塑料粉末的 粒度为10～50μm。

所用粉末为纯的金属或合金粉末与塑料粉末采用机械混合的方式混合而成。

所述纯的金属粉末为Al、Sn或Cu粉末，合金粉末为不锈钢或黄铜粉末。

所述塑料粉末为聚苯硫醚、聚四氟、氟4-6或聚酰亚胺粉末。

所述气体为空气、氮气或者氦气。

本发明中，金属粉末与塑料粉末的重量比例可以为任意比例混合，金属粉末 与塑料粉末的优选重量比例为(1～50)∶(1～50)。

一种金属与塑料粉末混合制备涂层的方法所用装置，该装置设有与进气管相 连的高压气源、加热器、送粉器、超音速喷嘴，所述连接高压气源的进气管分别 经送粉器和加热器与超音速喷嘴相连接，置于加热器中的管路部分为螺旋形结构。

本发明中，超音速喷嘴由收缩段、喉部和扩张段三部分组成，喷嘴进气口的 截面积、喉部、出气口的截面积必须符合一定的比例，以保证压缩气体通过喷嘴 之后能够达到超音速。本发明超音速喷嘴采用已经公开的专利申请，该专利申请 的发明名称为冷气动力喷涂装置，申请号为01128130.8，公开号为CN1403210A。

与现有技术相比较，本发明具有以下优点：

1.本发明采用气体动力喷涂技术，仅通过机械均匀混合粉末，就可利用高速 气流将金属和塑料粉末直接喷涂于工件表面，通过控制喷涂角度等参数，使粉末 沉积在工件上形成均匀弥散分布的新型复合涂层，能够实现低温高速沉积金属和 塑料粉末形成复合涂层，改变了传统的制备方法必须先加热到熔化状态的做法。

2.本发明能够在多种材料表面直接制备金属和塑料粉末混合的复合涂层，例 如，制备封严涂层和耐腐蚀涂层等。

3.本发明可以采用金属和塑料粉末机械混合均匀，不需要粉末的包覆处理作 为原料，因此可以方便的制备任意元素比例的复合涂层，也就是说金属粉末和塑 料粉末含量可以为任意值，解决了传统方法在某些元素含量上受限制的问题。

4.本发明所述制备金属和塑料粉末的复合涂层过程，可以在低于熔点甚至可 以在室温下进行，避免了某些塑料材料的分解产生有害气体和低熔点金属Pb的 挥发，更加符合环保要求。

5.本发明所述方法制备的金属和塑料粉末复合涂层具有组成相分布均匀，显 微组织细小的优点。

6、本发明方法简单、成本低、效率高，可以制备多种复合涂层其专用装置结 构简单、实用，操作方便。