[發明專利]一種金屬與塑料粉末混合制備涂層的方法及裝置

有效

• 申請號: 200810230248.1
• 申請日: 2008-12-26
• 公開（公告）號: CN101767080A
• 公開（公告）日: 2010-07-07
• 發明（設計）人: 陶永山;金花子;孔令艷;吳杰;梁慎國;崔新宇;陶杰;李鐵藩;熊天英
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B05D1/12
• 分類號: B05D1/12;B05C19/04;B05C19/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 張志偉

技術領域

本發明涉及金屬復合涂層的制備技術，具體地說就是一種金屬與塑料粉末混 合制備涂層的方法及裝置。

背景技術

在現有的技術中，制備涂層的方法很多，制備的涂層包括：金屬涂層、陶瓷 涂層、金屬陶瓷復合涂層、塑料涂層等等。而制備金屬和塑料復合涂層的方法還 未見報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種金屬與塑料粉末混合制備復合涂層的方法及其專 用裝置，該方法可以制備不同組分比例的復合涂層，并且涂層中金屬與塑料均勻 分布，可以在多種材質基材上直接制備涂層，且厚度不受限制；該裝置結構簡單、 操作方便。

為實現上述目的，本發明的技術方案：

一種金屬與塑料粉末混合制備涂層的方法，采用氣體動力噴涂技術，使用金 屬粉末和塑料粉末混合；氣源壓縮氣體分兩路，一路進入送粉器，作為載體將粉 末引入超音速噴嘴；另一路進入加熱器，氣體經過預熱后進入超音速噴嘴，在超 音速噴嘴的進氣口，兩路氣體在進氣口混合形成氣-固雙相流，雙相流在超音速噴 嘴的收縮部分加速至音速，而后通過喉部在超音速噴嘴的擴張部分繼續膨脹加速， 雙相流在噴嘴的出口處達到超音速，氣-固雙相流向基材噴射，將粉末沉積在基材 表面，形成金屬粉末和塑料粉末兩相均勻彌散分布的涂層；其工藝參數為：噴射 距離5～50mm；氣體壓強0.5～5.0MPa；兩路壓縮氣體中，進入送粉器的氣體溫 度為室溫，進入加熱器加熱后的氣體溫度為高于室溫至300℃，兩路壓縮氣體的 氣流流量為10～30g/s，金屬粉末或塑料粉末的粒度為1～300μm。

上述工藝參數中，優選范圍如下：噴射距離15～45mm；氣體壓強1～3MPa； 兩路壓縮氣體中，進入送粉器的氣體溫度為室溫，進入加熱器加熱后的氣體溫度 為100～260℃，兩路壓縮氣體的氣流流量為15～25g/s，金屬粉末或塑料粉末的 粒度為10～50μm。

所用粉末為純的金屬或合金粉末與塑料粉末采用機械混合的方式混合而成。

所述純的金屬粉末為Al、Sn或Cu粉末，合金粉末為不銹鋼或黃銅粉末。

所述塑料粉末為聚苯硫醚、聚四氟、氟4-6或聚酰亞胺粉末。

所述氣體為空氣、氮氣或者氦氣。

本發明中，金屬粉末與塑料粉末的重量比例可以為任意比例混合，金屬粉末 與塑料粉末的優選重量比例為(1～50)∶(1～50)。

一種金屬與塑料粉末混合制備涂層的方法所用裝置，該裝置設有與進氣管相 連的高壓氣源、加熱器、送粉器、超音速噴嘴，所述連接高壓氣源的進氣管分別 經送粉器和加熱器與超音速噴嘴相連接，置于加熱器中的管路部分為螺旋形結構。

本發明中，超音速噴嘴由收縮段、喉部和擴張段三部分組成，噴嘴進氣口的 截面積、喉部、出氣口的截面積必須符合一定的比例，以保證壓縮氣體通過噴嘴 之后能夠達到超音速。本發明超音速噴嘴采用已經公開的專利申請，該專利申請 的發明名稱為冷氣動力噴涂裝置，申請號為01128130.8，公開號為CN1403210A。

與現有技術相比較，本發明具有以下優點：

1.本發明采用氣體動力噴涂技術，僅通過機械均勻混合粉末，就可利用高速 氣流將金屬和塑料粉末直接噴涂于工件表面，通過控制噴涂角度等參數，使粉末 沉積在工件上形成均勻彌散分布的新型復合涂層，能夠實現低溫高速沉積金屬和 塑料粉末形成復合涂層，改變了傳統的制備方法必須先加熱到熔化狀態的做法。

2.本發明能夠在多種材料表面直接制備金屬和塑料粉末混合的復合涂層，例 如，制備封嚴涂層和耐腐蝕涂層等。

3.本發明可以采用金屬和塑料粉末機械混合均勻，不需要粉末的包覆處理作 為原料，因此可以方便的制備任意元素比例的復合涂層，也就是說金屬粉末和塑 料粉末含量可以為任意值，解決了傳統方法在某些元素含量上受限制的問題。

4.本發明所述制備金屬和塑料粉末的復合涂層過程，可以在低于熔點甚至可 以在室溫下進行，避免了某些塑料材料的分解產生有害氣體和低熔點金屬Pb的 揮發，更加符合環保要求。

5.本發明所述方法制備的金屬和塑料粉末復合涂層具有組成相分布均勻，顯 微組織細小的優點。

6、本發明方法簡單、成本低、效率高，可以制備多種復合涂層其專用裝置結 構簡單、實用，操作方便。