[发明专利]一种采用等离子气相沉积工艺制备涂层粉体的方法

说明书

本发明公开了一种采用等离子气相沉积工艺制备涂层粉体的方法，涂层粉体包括基材和沉积在基材表面的一种或多种涂层材料，涂层粉体的制备方法为：采用等离子增强化学气相沉积工艺在基材颗粒表面沉积一种或多种涂层材料；等离子增强化学气相沉积工艺在流态化等离子气相沉积炉内进行。本发明中的基材粉体在气相沉积过程中流态化循环运动，涂层材料以纳米颗粒形式相对均匀的分布在沉积后的复合粉体中，涂层材料快速在基材颗粒表面生成致密的堆积层，使基材与涂层牢固结合在一起，且复合粉体颗粒之间没有相互粘结现象，具有良好的分散性。

技术领域

本发明涉及气相沉积技术领域和涂层粉体技术领域，更具体地，涉及一种采用等离子气相沉积工艺制备涂层粉体的方法。

背景技术

气相沉积法是制备包覆复合材料的主要方法之一，它是通过将源气体通入沉积炉内，在高温、电场、等离子场等作用下源气体发生热分解，使其有效成分沉积在基体材料表面，形成涂层复合材料，具有工艺简单、适用于规模化生产等特点。

传统的等离子化学气相沉积涂层复合材料(PVD涂层复合材料)，一般为尺寸较大的制品，如涂层刀片、涂层薄膜等；对于在微米级粉体材料表面实现涂层包覆，传统工艺一般采用CVD工艺，而采用PVD工艺制备涂层粉体材料，很少有报道。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种制备涂层粉体的方法，该方法采用等离子增强气相沉积工艺在处于流态化运动状况的基材表面沉积一种或多种涂层材料，使涂层材料相对均匀的分布在基材中，并牢固粘结在颗粒状基体材料表面，实现了微米级粉体涂层材料规模化生产目标。本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种粉体气相包覆工艺，所述涂层粉体包括基材和沉积在基材表面的一种或多种涂层材料；所述基材为粉体状或颗粒状材料，所述涂层粉体的制备方法为：采用等离子增强化学气相沉积工艺在基材颗粒表面沉积一种或多种涂层材料；所述等离子增强化学气相沉积工艺在流态化等离子气相沉积炉内进行，所述流态化等离子气相沉积炉内设有正极板、负极板和搅拌上料机构，所述正极板和负极板之间为沉积区，所述负极板具有振动输料功能，所述搅拌上料机构用于将粉体混合均匀并将粉体从负极板下方输送到负极板上方，所述粉体在负极板振动作用和搅拌上料机构作用下在沉积区作跳跃式流态化循环运动，在沉积过程中，涂层材料在单个粉体颗粒表面的分布为随机分布。

进一步地，所述负极板的振动频率和振动幅度分别独立可调，所述搅拌上料机构为旋转搅拌上料机构，旋转速度独立可调，所述粉体在负极板的振动作用和搅拌上料机构的旋转作用协调配合下，在沉积区作流态化循环运动。

进一步地，所述基材为熔点在600℃以上的单质、化合物或复合材料。

进一步地，所述涂层材料为熔点在600℃以上的单质、化合物或复合材料。

进一步地，所述涂层材料的前驱体为气体。

进一步地，所述涂层材料的前驱体为单种气体或多种气体的混合物。

进一步地，所述正极板的数量在1个以上，每个正极板可单独接入工作气体和等离子发生器；所述负极板的振动频率和振动幅度分别独立可调。

进一步地，所述等离子增强化学气相沉积工艺包括以下步骤：

S1.将粉体放入流态化等离子气相沉积炉中，对沉积炉进行抽真空处理；

S2.对沉积炉进行升温，并使粉体在负极板振动作用和搅拌上料机构作用下在沉积区作流态化循环运动；

S3.向沉积炉内通入稀释气体，接通等离子发生器，随后加入涂层材料对应的源气体，使源气体分解后的固体成分沉积在基材粉体表面，完成粉体气相沉积。

进一步地，步骤S1中所述沉积炉的真空度为0.01～2托。

进一步地，步骤S3中所述稀释气体与源气体的体积比为0.2～6:1。