[發明專利]一種金屬熱噴涂用納米級剛玉料

有效

• 申請號: 201610025686.9
• 申請日: 2016-01-14
• 公開（公告）號: CN106006691B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 許榮輝;李洛利;肖民樂
• 申請（專利權）人: 洛陽三睿寶納米科技有限公司
• 主分類號: C01F7/44
• 分類號: C01F7/44;C04B35/117
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙)41120
• 代理人: 狄干強

技術領域

本發明涉及到金屬熱噴涂涂料領域，具體的說是一種金屬熱噴涂用納米級剛玉料。

背景技術

近年來，隨著熱噴涂技術的不斷發展，氧化鋁逐漸成為熱噴涂技術中最常用的陶瓷材料。氧化鋁，因其熔點高，硬度大，化學性質穩定，故其涂層被廣泛應用于耐磨、耐蝕、耐高溫、絕緣等相關領域。

在研發與使用過程中，陶瓷的脆性一直是困擾其應用的難題，熱噴涂陶瓷涂層也是基于脆性和內裂紋而失效的。然而當陶瓷材料具有納米結構時，其晶界大大增加，并且可以滑動，內裂紋減少，裂紋擴展能力增強；同時納米涂層不具有層狀結構，在使用服役過程中，不會以層狀形式剝落，從而壽命大大延長。

國內外研究結果表明：小于100nm的納米粉末如果直接用來進行熱噴涂，會因為其粉末流動性差，無法輸入等離子中或高速火焰中，即使能勉強送進去一些，這些質量極小的小顆粒難以進入粘性等離子中；此外，由于常規納米粉末具有比表面積大和單個顆粒質量小，尤其是反應燒結活性高的特點，在熱噴涂時物理、化學性能會發生改變，結果是涂層質量很差。

發明內容

為解決常規納米粉末在熱噴涂時物理、化學性能發生改變導致的涂層質量差的問題，本發明提供了一種金屬熱噴涂用納米級剛玉料，該納米級剛玉料屬于燒結陶瓷材料，克服了納米顆粒金屬熱噴涂料的缺點，這種燒結剛玉料顆粒尺寸介于1~100微米，其內部為結合緊密的納米顆粒，具有良好的流動性，能像傳統微米級粉末一樣輸入等離子中，制造出組織結構均勻、性能優良（脆性大大降低，韌性大大提高）、使用壽命長的納米涂層。

本發明為解決上述技術問題采用的技術方案為：一種金屬熱噴涂用納米級剛玉料，由納米晶氧化鋁和其重量1～3%的納米晶氧化鎂混合均勻，然后在1500～1600℃的條件下燒結2-12h，冷卻后粉磨、分級得到；其中，納米晶氧化鋁由納米晶勃姆石在1050～1300℃溫度下煅燒2～8h后得到；納米晶氧化鎂由納米晶氫氧化鎂在350～500℃溫度下煅燒2～8h后得到。

所述納米晶勃姆石煅燒得到納米晶氧化鋁的具體工藝為：納米晶勃姆石先在500～600℃預燒20min～1h，預燒后以200～500℃/min的降溫速率急速冷卻至常溫，得到納米氧化鋁粉體，然后再將得到的納米氧化鋁粉體在1050～1300℃溫度下煅燒2～8h，煅燒結束后以200～500℃/min的降溫速率急速冷卻至常溫，即得到納米晶氧化鋁。

所述納米晶氫氧化鎂的合成方法為：將水溶性Mg²⁺溶液在攪拌條件下加入到氫氧化鈉溶液中，然后在壓力為0.05～0.5MPa、溫度為110～151℃的條件下水熱反應4～10h，自然冷卻后進行陳化，并抽濾得到沉淀，將沉淀清洗、烘干后得到納米級氫氧化鎂晶體；

將得到的納米級氫氧化鎂晶體浸泡在去離子水中6-12h，并超聲波震蕩0～30min，然后抽濾并在130℃條件下烘干即得到納米晶氫氧化鎂。

所述納米晶氫氧化鎂在350～500℃溫度下煅燒2～8h后，再以200～500℃/min的降溫速率急速冷卻至常溫，即得到納米晶氧化鎂。

所述納米晶氧化鋁與納米晶氧化鎂混合均勻后，向其中加入納米晶氧化鋁重量0.5～5%的氟化鋁或氟化銨作為晶體促進劑。

本發明中所用的納米級勃姆石是依照專利號為201210395756.1、專利名稱為一種勃姆石納米晶或納米晶須的制備方法的記載制備出的納米級勃姆石；本發明所述的水溶性Mg²⁺溶液是指溶于水中能夠離解出Mg²⁺離子的鹽類水溶液，如氯化鎂溶液、硝酸鎂溶液等。

由于納米材料本身的顆粒細小，比表面積巨大，因此，極容易出現團聚現象，常規意義上說的納米材料是在透射電鏡（國家標準以透射電鏡為準）下顯示的單個顆粒為幾個到100納米粒徑，但是在馬爾文激光粒度儀上顯示時基本為幾十微米的粒徑，究其原因，是因為納米材料本身的團聚效應，團聚后的納米材料在外觀上顯示已經達到幾十微米的粒徑，這樣使得即使加入納米級的顆粒材料，實際上仍然為微米級，除非經過一系列的處理使團聚的納米顆粒分散；

本發明中，通過對納米級勃姆石進行燒結之后并急速冷卻，這樣制得的納米材料并不會出現團聚現象，也就是說，燒結后形成的氧化鋁顆粒是處于單個納米顆粒分散狀態，并不會表現出團聚現象，這樣就使得其在加入其余物料時仍表現出納米級顆粒的性質，由于顆粒呈現出納米級別，因此，在加入后可以認為是仍處于單相體系，不僅彌散性好、分布均勻，而且結合也更加緊密。