[发明专利]一种适用于大气等离子喷涂的金属-陶瓷复合粉末的喷雾造粒制备方法

说明书

本发明属于颗粒制造技术领域，涉及一种用于大气等离子喷涂的金属‑陶瓷复合粉末的喷雾造粒制备方法。本发明以钴粉和氧化铝为原料，使用PVA为粘结剂，PEI为分散剂，经过浆料制备、球磨分散、喷雾造粒、过筛烘干。其操作简单，成本低廉，成型的复合粉末复合程度均匀，粒径分布均匀，球形度高，最终实现了适用大气等离子喷涂的Co‑Al₂O₃复合粉末的制备，并且温度控制精准，很好的节省了时间成本，造粒方法也可以进行大规模生产和加工，对喷雾造粒工艺具有一定的参考价值，对合金/陶瓷复合粉末的喷雾造粒工艺具有指导意义。

技术领域

本发明涉及颗粒制造技术领域，涉及一种适用于大气等离子喷涂的金属-陶瓷复合粉末的喷雾造粒制备方法，该方法操作简单，实用性强。

背景技术

原始粉末按照颗粒尺寸可分为纳米级(1nm-100nm)，亚微米级(100nm-1μm)和微米级(1μm以上)。热喷涂粉末与其他粉末冶金用粉末不同，它要求粉末粒度细小，分布范围窄，球形度高，流动性好，气体及杂质含量低。因为纳米粉末颗粒尺寸较小，喷涂过程中一方面难以连续的送到热喷涂高温束流中，另一方面热喷涂束流温度较高，在喷涂过程中粉末性能发生变化。此外，粉末颗粒难以形成集中的束流，影响涂层的致密度和化学成分，甚至根本得不到涂层；因此，粉末制备技术的要求也是越来越高，而纳米粉末不能直接用于热喷涂。

用于火焰喷涂的金属粉末一般小于100μm，常用的是50-75μm，等离子喷涂的陶瓷粉末粒度一般是50-100μm，或30-50μm；适用于HVOF的粉末粒度一般在30-50μm，较细的粉末粒度可以达到20μm，有些HVOF设备可实现10μm以下超细粉体的喷涂。正是由于热喷涂对于粉末物性的要求，纳米级和亚微米级粉末不能直接用于喷涂，需要进行粉末颗粒的尺寸增大处理，二次造粒可以改善纳米粉末的物性，喷雾造粒是较好的一种二次造粒的方式。我国的热喷涂技术发展较早，发展比较迅速，在民用和军用方面得到广泛应用在粉末制备方面，目前国内一般是采用雾化工艺，喷雾干燥，以及烧结破碎来制取热喷涂粉末，制粉设备方面已经接近国外先进水平，但是与国外相比，差距主要表现在：制粉工艺稳定性有待提高和粉末的二次处理技术相对匮乏，国外粉末的二次处理技术是制取高性能粉末的关键。

发明内容

有鉴于此，考虑到现有技术存在的问题和不足，本发明提供了一种适用于大气等离子喷涂的金属-陶瓷复合粉末的喷雾造粒制备方法，改良喷雾造粒的工艺技术，提高生产效率。

本发明以钴粉(粒径0.28～42.68μm,D₅₀＝2.25μm)和氧化铝(粒径0.63～40.82μm,D₅₀＝1.65μm)为粉末原料，依次经过浆料制备、球磨分散、喷雾造粒、过筛烘干，最终得到适用大气等离子喷涂的粉末。其操作简单，成本低廉，最终成型粉末粒径分布均匀。

一种适用于大气等离子喷涂的金属-陶瓷复合粉末的喷雾造粒制备方法，具体制备步骤如下：

步骤一：物料的制备；

取质量比为15～19％的PVA粉末溶质加入溶剂水中，待PVA粉末完全溶解在水中后，去除表面的泡沫，制得PVA溶液。

步骤二：浆料的球磨分散；

将粒径0.28～42.68μm,D₅₀＝2.25μm的钴和粒径0.63～40.82μm,D₅₀＝1.65μm的氧化铝的原始粉末称量后加入到尼龙球磨罐中，同时加入占上述原始粉末质量比1.5～4.5％的粘接剂PVA溶液和0.3～0.8％的分散剂PEI，以及占原始粉末质量300～500％的锆球作为介质球，最后加入去离子水球磨；所述原始粉末和去离子水的重量比为原始粉末固含量25～40％，原始粉末中钴粉占总粉末体积分数为15％～30％，球磨后获得粘度为0.1～0.4mpa·s的浆料。

具体的，球磨转速为95～100r/min，球磨时间为16～28个小时。