[發明專利]從熱障涂層噴涂廢粉中分離粘結層、陶瓷層粉末的方法

有效

• 申請號: 201810190688.2
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN108435525B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 李強;談耀宏
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: B07B1/00
• 分類號: B07B1/00;B03C1/02
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊;林文弘

本發明公開了一種從熱障涂層噴涂廢粉中分離粘結層粉末和陶瓷層粉末的方法。首先將收集到的廢粉通過不同目數的振動篩，篩分在不同的粒徑分布范圍內的粉末顆粒，按照粘結層和陶瓷層粉末粒徑范圍，將大顆粒和微細顆粒除去；之后根據不同粉末顆粒具有不同的磁性，利用磁選儀順磁分離對剩余的粉末顆粒進行分離，分離后為磁性材料和非磁性材料；接著對非磁性材料同樣使用抗磁分離法，分為抗磁性材料和非抗磁材料。其中抗磁性材料即為高純的粘結層材料，非抗磁性材料為陶瓷層材料。該方法將熱障涂層制備過程中產生的噴涂廢粉進行分離，不但可以降低涂層制備成本，而且對環境友好，經濟價值顯著，可應用于熱障涂層粉末分離，具有重要的工程應用價值。

技術領域

本發明屬于涂層粉末分離領域，具體涉及一種從熱障涂層噴涂廢粉中分離粘結層粉末和陶瓷層粉末的方法。

背景技術

熱障涂層是使用在先進航空發動機、燃氣輪機等葉片上的一層高溫防護涂層。對航空發動機而言，熱障涂層具有提高工作溫度和抗腐蝕能力、減少冷卻空氣量、延長工作壽命、降低耗油率以及簡化結構等特點，因此早已成為航空發動機熱端部件重要的高溫防護技術。通常熱障涂層都是由頂層的陶瓷層，中間的粘結層組成，利用大氣等離子噴涂（APS）或者電子束物理氣相沉積(EB-PVD)等技術制備。

據測算，中國民用航空發動機、軍用航空發動機、艦用燃氣輪機、工業用燃氣輪機以及航空發動機轉包業務市場空間合計約 2.7 萬億元，對應平均每年市場空間約 1350億元，航空發動機國內市場空間巨大。未來 20 年軍用航空發動機的市場空間合計有望接近 5600 億元。

隨著整個航發市場及燃氣輪機市場的不斷發展，在熱障涂層制備過程中噴涂粉的浪費問題也引起了人們廣泛的關注。常見的8YSZ熱障涂層，粘結層材料為MCrAlY(M為Fe、Co、Ni或者Ni-Co)，陶瓷層為釔穩定氧化鋯陶瓷，在等離子焰流的高溫下，熔融的粘結層粉末和陶瓷層粉末以一定的速度沖擊高溫合金基體，并在基體上發生撞擊，鋪展，少部分發生飛濺，凝固形成層片，層片不斷地堆積最終形成涂層。層片在涂層上沉積的過程中，部分粘結層材料發生氧化，生成各種粘結層氧化物，部分陶瓷層材料和粘結層材料并沒有沉積到工件上。不管是大氣等離子噴涂（APS）還是采用電子束物理氣相沉積（EB-PVD），涂層的沉積率一直在40%-70%之間，沒有沉積到葉片上的粉末就被抽風機抽走，最終以廢粉處理。這種處理方式增加了制備成本的同時，也極大地引起了原材料的浪費。所以廢粉的回收分離就極具經濟價值。

一般噴涂廢粉中所含成分有：粘結層粉末，陶瓷層粉末，粘結層和陶瓷層粉末大尺寸重融顆粒，氧化的粘結層粉末，熔融顆粒飛濺形成的小顆粒，其他小碎屑顆粒等（在抽風機通道中混入）。這些大小粒徑不一的粉末顆粒都雜亂的無序堆積，最終形成大量的噴涂廢粉。

專利CN204891517U中提到的粉末回收裝置只是簡單的回收粉末，但沒有對其進行分離。CN206122033U專利只是對噴涂過剩粉末回收利用，并不是對大量的廢粉進行處理。

因此，探究一種從熱障涂層噴涂廢粉中分離粘結層粉末和陶瓷層粉末的方法不但可以降低涂層制備成本，而且對環境友好，經濟價值顯著。

一切物質都具有磁性，任何空間都存在磁場，區別在于磁場的強弱不同。每種粉體材料都有不同的磁性，不同材料磁化的難易程度用磁化率來表示，根據物質磁化率的不同，對磁性物質進行分類，有：抗磁性材料、順磁性材料、鐵磁性材料、反鐵磁性材料、亞鐵磁性材料。在磁場作用下，正自旋和負自旋的傳導電子具有不同的能量，這就導致在費米面附近有少量的傳導電子自旋倒向，從而產生微弱的順磁性效應。通過順磁或者抗磁，可以進行連續的磁性物質分離，磁體傾斜放置，在重力的作用下，粒子沿著滑道向遠端滑行，穿越磁欄分離器的粒子流在反磁力和非磁力的作用下發生分離，磁力垂直于磁場方向，使得磁性敏感粒子從重力作用下的路徑的中偏離出來。磁性敏感粒子沿著磁欄發生偏離，而磁性不敏感粒子穿過滑道，進入分離器內。如磁選儀、高梯度磁分離器等。本發明運用不同材料的磁性差異進行粉體材料分離。

發明內容