[發(fā)明專利]一種熱噴涂用的納米氧化物陶瓷空心球的制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310060381.8
• 申請日: 2013-02-26
• 公開（公告）號: CN103086700A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設計）人: 王云生;陶冶
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇立達高科特種材料有限公司
• 主分類號: C04B35/01
• 分類號: C04B35/01;C04B35/622
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 潘振甦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種熱噴涂用的納米氧化物陶瓷空心球的制備方法，屬于陶瓷空心球領(lǐng)域。

背景技術(shù)

為了保持經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展、降低資源消耗，進入21世紀后我國開始構(gòu)建循環(huán)經(jīng)濟、建設節(jié)約型社會，提出了關(guān)于建設我國循環(huán)經(jīng)濟的“4R”發(fā)展原則（Reduce減量化，Reuse再利用，Recycle再循環(huán)，Remanufacture再制造）。其中再制造是循環(huán)經(jīng)濟中最具活力的部分，而熱噴涂技術(shù)是再制造領(lǐng)域中一項十分重要的技術(shù)。它可以制備耐磨、耐腐蝕、隔熱、導電、絕緣、減磨、潤滑、防輻射等多種功能涂層，廣泛應用于現(xiàn)代工業(yè)，并取得了顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。

熱噴涂材料是熱噴涂技術(shù)的重要基礎(chǔ)，它與熱噴涂工藝、熱噴涂設備共同構(gòu)成了熱噴涂技術(shù)的主體。據(jù)統(tǒng)計，熱噴涂材料的使用消耗占熱噴涂耗材整體的70%以上，因此，開發(fā)、研究更具功能性的熱噴涂材料是極具必要性的。

氧化物及復合氧化物陶瓷材料是熱噴涂材料的重要組成，通常因其具有硬度高、熔點高、熱穩(wěn)定性及化學穩(wěn)定性能好的特點，用作涂層可以有效地提高基體材料的耐磨損、耐高溫、耐熱沖擊、耐腐蝕等性能。陶瓷材料本身的屬性是影響陶瓷涂層性能的一個重要因素，也可以說它是決定涂層功用的基礎(chǔ)，氧化物陶瓷材料最大的熱噴涂工藝特點，是可以直接在大氣環(huán)境中進行噴涂，不需要真空或其他保護氣氛，這在設備制造、改造，噴涂工作間設計和降低成本等方面都有很大好處。因此，氧化物陶瓷成為熱噴涂技術(shù)應用最廣、用量最多的陶瓷噴涂材料。

商用氧化物類陶瓷粉末多為不規(guī)則多棱體或不均勻?qū)嵭那蝮w形狀，等離子噴涂時顆粒中心達到融化或軟化狀態(tài)的比較少，不僅造成粉末沉積率低，而且涂層結(jié)合效果差，內(nèi)部含有較多未熔融顆粒物和顆粒間搭接所形成的開放性空隙及貫穿性空洞，高溫下易導致粘結(jié)層氧化失效，涂層的可靠性和使用壽命降低。相比之下，空心球形氧化物陶瓷粉末因具有特殊的球形和空心結(jié)構(gòu)，不僅流動性好，而且等離子火焰中顆粒溶劑化特性好，粉末沉積率高，同時涂層內(nèi)部氣孔細微彌散且多為封閉式，與外界空氣隔離效果好，顯著降低了粘結(jié)層的氧化和涂層的熱導率，并具有較好的抗熱沖擊性能。因此采用空心球形氧化物陶瓷粉末和優(yōu)化的噴涂工藝能夠明顯改善涂層抗失效能力，顯著提高涂層的使用壽命。

常規(guī)制備氧化物陶瓷空心球的方法一般有聚合制粉法、熔融噴吹法、等離子球化法、模板法等。而熔融噴吹法的缺點在于，所得空心球的粒度一般在0.2～5mm，很難得到更小粒度的氧化物空心球，而且熔融噴吹法的生產(chǎn)能耗極高，不適合規(guī)模性工業(yè)化生產(chǎn)；等離子球化法雖然能得到球體致密、流動性好的空心球體，但是設備前期投資大、生產(chǎn)能耗過大、產(chǎn)量低等缺點難以實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；模板法得到的空心球具有空心度均勻的球體，但是球體致密性差，化學工藝過于復雜，且對環(huán)境有一定的污染性，同樣不適合工業(yè)化生產(chǎn)。

據(jù)報道，申請?zhí)?3819421.X所述的方法是等離子球化制備陶瓷粉末,將噴霧干燥后的陶瓷顆粒用等離子體熔結(jié)成球形致密的空心陶瓷微球,但所述的方法能耗高，且成本過高、產(chǎn)品少，因此并沒有得到大面積的市場推廣；又如專利號為200810047192.6中國地質(zhì)大學（武漢）所述的方法和本發(fā)明專利同屬噴霧造粒法，但所制得的陶瓷粉末為實心顆粒，而不是本發(fā)明所制陶瓷粉末為空心微球。

據(jù)此，本發(fā)明人擬提供一種用于熱噴涂的納米氧化物陶瓷空心球的制備方法，從而引導出本發(fā)明的構(gòu)思。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種用于熱噴涂的納米氧化物陶瓷空心球的制備方法，本發(fā)明提供一種低成本、綠色無污染，產(chǎn)量大，球形度、流動性優(yōu)異，致密性好的氧化物空心球的制備方法，制備的空心球特別適用于熱噴涂。

由本發(fā)明提供的方法，制備用于熱噴涂的納米氧化物陶瓷空心球步驟是：

1、氧化物類陶瓷懸浮液的制備：以氧化物陶瓷粉末為懸浮液原料，添加質(zhì)量為氧化物類陶瓷粉體的0.002～5%的分散劑，0.002～5%的懸浮劑，0.002～4%的粘合劑，0.001～2%的發(fā)泡劑，并與去離子水混合后球磨2～20h；

2、對上述步驟1所獲得的懸浮液進行離心式噴霧造粒；

3、對上述步驟2中所獲得的氧化物陶瓷造粒粉進行過篩分級；

4、對造粒后得到的氧化物空心球進行熱處理，獲得可用于熱噴涂應用的納米氧化物類陶瓷空心球。

所述氧化物陶瓷為納米穩(wěn)定型氧化鋯、氧化鋁、氧化鈦或氧化鉻中一種、二種或兩種以上混合物，純度大于99.9%，納米晶粒≤50nm，球磨后二次團聚微米粉≤2μm，氧化物陶瓷與去離子水的比例為1:1～5。