[發明專利]一種采用等離子氣相沉積工藝制備涂層粉體的方法

有效

• 申請號: 202110442683.6
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113215552B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 言偉雄;袁建陵
• 申請（專利權）人: 株洲弗拉德科技有限公司
• 主分類號: C23C16/44
• 分類號: C23C16/44;C23C16/50;C23C14/22
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 楊千尋;杜梅花

本發明公開了一種采用等離子氣相沉積工藝制備涂層粉體的方法，涂層粉體包括基材和沉積在基材表面的一種或多種涂層材料，涂層粉體的制備方法為：采用等離子增強化學氣相沉積工藝在基材顆粒表面沉積一種或多種涂層材料；等離子增強化學氣相沉積工藝在流態化等離子氣相沉積爐內進行。本發明中的基材粉體在氣相沉積過程中流態化循環運動，涂層材料以納米顆粒形式相對均勻的分布在沉積后的復合粉體中，涂層材料快速在基材顆粒表面生成致密的堆積層，使基材與涂層牢固結合在一起，且復合粉體顆粒之間沒有相互粘結現象，具有良好的分散性。

技術領域

本發明涉及氣相沉積技術領域和涂層粉體技術領域，更具體地，涉及一種采用等離子氣相沉積工藝制備涂層粉體的方法。

背景技術

氣相沉積法是制備包覆復合材料的主要方法之一，它是通過將源氣體通入沉積爐內，在高溫、電場、等離子場等作用下源氣體發生熱分解，使其有效成分沉積在基體材料表面，形成涂層復合材料，具有工藝簡單、適用于規模化生產等特點。

傳統的等離子化學氣相沉積涂層復合材料(PVD涂層復合材料)，一般為尺寸較大的制品，如涂層刀片、涂層薄膜等；對于在微米級粉體材料表面實現涂層包覆，傳統工藝一般采用CVD工藝，而采用PVD工藝制備涂層粉體材料，很少有報道。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中的不足，提供一種制備涂層粉體的方法，該方法采用等離子增強氣相沉積工藝在處于流態化運動狀況的基材表面沉積一種或多種涂層材料，使涂層材料相對均勻的分布在基材中，并牢固粘結在顆粒狀基體材料表面，實現了微米級粉體涂層材料規模化生產目標。本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種粉體氣相包覆工藝，所述涂層粉體包括基材和沉積在基材表面的一種或多種涂層材料；所述基材為粉體狀或顆粒狀材料，所述涂層粉體的制備方法為：采用等離子增強化學氣相沉積工藝在基材顆粒表面沉積一種或多種涂層材料；所述等離子增強化學氣相沉積工藝在流態化等離子氣相沉積爐內進行，所述流態化等離子氣相沉積爐內設有正極板、負極板和攪拌上料機構，所述正極板和負極板之間為沉積區，所述負極板具有振動輸料功能，所述攪拌上料機構用于將粉體混合均勻并將粉體從負極板下方輸送到負極板上方，所述粉體在負極板振動作用和攪拌上料機構作用下在沉積區作跳躍式流態化循環運動，在沉積過程中，涂層材料在單個粉體顆粒表面的分布為隨機分布。

進一步地，所述負極板的振動頻率和振動幅度分別獨立可調，所述攪拌上料機構為旋轉攪拌上料機構，旋轉速度獨立可調，所述粉體在負極板的振動作用和攪拌上料機構的旋轉作用協調配合下，在沉積區作流態化循環運動。

進一步地，所述基材為熔點在600℃以上的單質、化合物或復合材料。

進一步地，所述涂層材料為熔點在600℃以上的單質、化合物或復合材料。

進一步地，所述涂層材料的前驅體為氣體。

進一步地，所述涂層材料的前驅體為單種氣體或多種氣體的混合物。

進一步地，所述正極板的數量在1個以上，每個正極板可單獨接入工作氣體和等離子發生器；所述負極板的振動頻率和振動幅度分別獨立可調。

進一步地，所述等離子增強化學氣相沉積工藝包括以下步驟：

S1.將粉體放入流態化等離子氣相沉積爐中，對沉積爐進行抽真空處理；

S2.對沉積爐進行升溫，并使粉體在負極板振動作用和攪拌上料機構作用下在沉積區作流態化循環運動；

S3.向沉積爐內通入稀釋氣體，接通等離子發生器，隨后加入涂層材料對應的源氣體，使源氣體分解后的固體成分沉積在基材粉體表面，完成粉體氣相沉積。

進一步地，步驟S1中所述沉積爐的真空度為0.01～2托。

進一步地，步驟S3中所述稀釋氣體與源氣體的體積比為0.2～6:1。