[发明专利]用于添加剂合成的具有复合颗粒的多材料粉末

说明书

本发明涉及多材料粉末，包括具有1μm至100μm的中值粒径分布d50的担体颗粒及具有相对于担体颗粒低10倍至1000倍的中值粒径分布d50的官能化颗粒。根据本发明，担体颗粒和官能化颗粒形成具有核壳结构的复合颗粒，每个复合颗粒具有由担体颗粒形成的核，和覆盖10％至100％的担体颗粒的表面且由至少一个表面层的官能化颗粒形成的壳。本发明还涉及制造该粉末的方法。

技术领域

本发明涉及制造用于不同领域(冶金、塑料加工(plasturgy)等)用于在添加剂合成技术和喷涂表面处理技术中应用的多材料粉末。

背景技术

就本发明而言，术语添加剂合成技术指可以通过粉末的固结获得三维物体的任何技术。具体地，可以作为非限制性实例提及的有：3D打印技术(SLM、SLS等)、注塑技术(PIM、MIM)、粉末喷涂技术(冷喷涂、D-枪等)及常规的压实/烧结技术。

目前存在作为多材料粉末的不同性质的粉末的混合物或者合金粉末，不同性质的粉末的混合物根据制造方法具有或多或少均匀分散的各组分，而合金粉末中，构成合金粉末的多种元素均呈固溶体和/或确定化合物的形式。用于合成这些粉末的方法是相对来说公知的。

尤其，喷涂熔融金属的技术可以获得具有球形形态的致密粉末。但是，通过该技术获得的材料是纯元素，或可混合元素的单相合金，例如，某些钢，镍、铝或者钛的合金。当今这些粉末构成用于添加剂制造应用的多数供给。

共研磨(机械合成)技术可通过在高能量下、辅以研磨珠紧密混合不同性质的粉末来制造多材料粉末，诸如美国专利US 3,816,080、US 3,591,362和US 4,706,894中所述。通过该方法，可获得具有宽组成范围的复合颗粒。但是，通过该实施方案获得的粉末的形貌和/或粒径分布不利于其在添加剂制造中的应用。此外，通过该技术获得的颗粒由或多或少均匀分散的各种组分构成且在表面上不具有官能化的核结构。

喷雾-干燥技术也可通过喷雾并干燥由粉末、溶剂和有机粘合剂构成的悬浮液来制造多功能粉末，诸如美国专利US 5,122,182、US 3,617,358和US 4,915,733中所述。由此通过悬浮液中存在的元素粉末的起粘合剂作用的有机粘合剂获得来自团聚体的复合颗粒。通过该实施方案获得的颗粒具有球形形貌。但是，颗粒的粒内孔隙以及有机粘合剂的存在使这种颗粒不适用于添加剂制造。对于该实施方案，可在喷雾/干燥操作后增加借助多种技术基于颗粒温度升高的去粘和致密化颗粒的步骤。然后，可以获得足够致密且呈球形的复合颗粒，该复合颗粒可以用于喷涂表面处理方法或添加剂合成制造方法。但是，由此获得的颗粒为由非均匀分散的各种组分形成的团聚体且不具有表面上的官能化的核结构。

此外，干燥沉积技术，诸如化学气相沉积(通常用首字母缩略词CVD命名)或物理气相沉积(通常用首字母缩略词PVD命名)，也可用在用于合成多材料粉末的颗粒状基质上。然后，这些技术通常与可以实施使颗粒状基质处于运动中的装置(诸如流化床、旋转反应腔或震动板)的方法结合，诸如美国专利US 7,632,355中具体教导的。用这些方法可在颗粒表面获得沉积物。PVD技术高度受限，原因在于，PVD技术不能对细颗粒(直径小于100μm的颗粒)进行处理。对于这些合理的处理时间PVD技术在官能化速度方面也高度受限。如果考虑毒性及所用前体的成本，在多数情况下，CVD技术在技术上或在经济方面不具有优点。

最后，可通过如美国专利US 6,732,345、US 5,064,463和US 4,309457中所提及的湿化学沉积对担体颗粒进行表面处理来制造多材料颗粒。这种情况下，在颗粒表面可获得沉积物。但是，这些实施方案产生大量的对环境有害的排放且需要使用昂贵且危险的化学试剂，这使这些合成路径的工艺发展大大复杂化。这些技术可在颗粒尺度上联结不同材料。

但是，可能需要在颗粒尺度上不同材料联结的粉末，以实现并便于多种合金、假合金、复合物和金属陶瓷的制造。

发明内容