CN100349992C - 六钛酸钾晶须的组合物及用途、热喷涂微球及其制造方法和设备及用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种六钛酸钾晶须的组合物及其用途。它含有：微米级六钛酸钾针状晶须、水溶性粘合剂和水，重量比为1∶0.06-0.25∶0.5-4，并用于制备适于热喷涂工艺的微球。本发明还涉及一种热喷涂微球、制造方法、用途和该方法使用的设备。所述微球平均直径为10-80微米，含有：微米级六钛酸钾针状晶须和水溶性粘合剂，重量比为1∶0.06-0.25。该微球的制造方法依次包括：将六钛酸钾针状晶须、粘合剂和水按照1∶0.06-0.25∶0.5-4的重量比混合；然后送入离心雾化器中，经旋转的离心雾化喷头喷射到热空气气氛中，脱除水份，形成固态微球。该固态微球用于热喷涂，形成性能优良的热喷涂涂层。所述设备体系包括：送风机、加热器、储料槽、离心雾化器、干燥塔。

Description

六钛酸钾晶须的组合物及用途、热喷涂微球及其制造方法和设备及用途

技术领域

本发明涉及一种含有六钛酸钾晶须的组合物及其用途，还涉及一种用于热喷涂的含有六钛酸钾晶须的微球及其制造方法、专用于该方法的设备，和该微球的用途。

背景技术

冶金工业是我国一大产业。冶金工业中需要大量的辊子，例如炉辊(CAL.CGL)、热轧辊、冷轧辊、导辊、支撑辊等。这些辊子需要在苛刻的加工条件和加工环境中使用，经常处于高温、高压、高速或腐蚀环境中。因此，这些辊子需要具有很高的耐高温、耐磨损、耐腐蚀性能。另外，由于这些辊子用于加工高表面质量的金属制品，例如汽车用钢板，还需要具有很高的表面性能，例如高光滑度。因此，这些辊子表面通常都必需利用热喷涂技术(等离子喷涂、高速火焰喷涂等)，喷涂一层金属或陶瓷粉，形成耐磨损、耐高温、耐腐蚀、高表面光滑度的涂层，以加工出合格产品，并延长辊子的寿命，如表1所示。

以前我国钢厂选用高级的特殊喷涂材料MCrAlY和WC/Co12、WC/Co17及NiCr-碳化物的复合涂层，由等离子喷涂或超音速火焰喷涂技术，形成热喷涂涂层。选用高级的材料是必要的、合理的，但是它们的成本昂贵，工艺复杂，而且这些材料在物理性能上都不能同时满足耐磨损、耐高温、耐腐蚀的要求。也有钢厂选用陶瓷(Al₂O₃、Cr₂O₃)、金属化陶瓷(Co基WC和Ni基WC)，形成热喷涂涂层。这些材料也不能满足上述高标准的综合要求。因此，需求一种新的适用于热喷涂的材料。

六钛酸钾晶须是世界上新一代的高性能复合材料。它是一种细小的纤维状的微米级材料，图1示出了六钛酸钾晶须的外部形态。这种材料具有优良的力学性能和物理性能，具有高强度、高模量、耐磨、耐高温、高耐酸碱性、防腐蚀、高稳定性、隔热、吸音和轻质的特点，如表2所示。

                表1    炉辊和导辊等部件的热喷涂应用

部件名称	喷涂材料	喷涂方法	涂层厚度(mm)	涂层硬度	最高工作温度(℃)	中间层材料	结合强度(MPa)
								炉辊(CAL，CGL)	50％SiO-ZrO2CoCrAlY-Al2O3CoCrAlY-Y2O3+CrB2	等离子喷涂爆炸喷涂	1	HV400HV700HV1000			40100100
镀锌导辊(CGL)	Co-WC	HVOF	1	HV1300
								炉辊(APL)	5.5BN/Ni-14Cr-8Fe-3.5Al21Bentonite/Ni-4Cr-4Al20SiO2/80CoNiCrAlY44SiO2-28CaO-17MgO-MnO	火焰喷涂火焰喷涂火焰喷涂火焰喷涂	1/2.51/2.50.20.2
炉辊(CAL)	Co-Ni-Cr-Al-Ta-Y-(Al2O3-Cr2O3)Co-ZrO2SiO2	等离子喷涂		350DPH300	1100100	CoNiCrAlTaY	100
								炉辊(CAL)	Co基-氧化物-碳化物金属陶瓷Cr3C2-25NiCrZrO2-SiO2Cr3C2-20NiCrAl2O3-50Cr2O3ZrO2-8％Y2O3	等离子喷涂等离子喷涂等离子喷涂等离子喷涂等离子喷涂等离子喷涂		700DHP300700DHP300775DHP300270DHP300	1050950900950	无无NiCrAlYNiCrAlY	10095957.42

                    表2    六钛酸钾晶须的物理性质

化合物名称	六钛酸钾晶须	化学分子式	K2Ti6O13
				外观	白色针状晶体	比热(KJ/Kg·K)	0.22
平均纤维长度	＜20μm	导热系数(W/m·k)	0.0894(35℃)
				纤维直径	0.1-1μm		0.017(800℃)
真比重(g/cm3)	3.3	热膨胀系数(×10-6)	6.8
				莫氏硬度	4	最高使用温度(℃)	1200
熔点(℃)	1350-1370	电阻率(Ωcm)	3.3×1015
				拉伸强度(MPa)	7	介电常数(100KHz/s)	ε：3.5-3.7tgδ：0.06-0.09
拉伸弹性模(GPa)	280以上	耐酸、碱特性	符合GB1731.1736

六钛酸钾晶须的这些优良的特性，决定了它的多种用途。例如，它可以用于汽车工业、电子电气、精密机械、化工、冶金、建材。对于冶金工业来说，它具有的这些优良的性能，尤其是耐高温、高强度、高耐磨等特性，与冶金工业中对各种辊子的涂层的要求也相当接近。但是，在现有技术中，它大都是作为填充物和复合材料来使用的，它不能直接用于喷涂，形成表面涂层。这是因为在任何一种喷涂设备中，都需要将被喷涂的物质经过高温熔融后再高速喷射到工件表面上，形成涂层。但是六钛酸钾晶须是针状的晶体结构，无流动性，在喷涂过程中送粉不能流畅，送到喷嘴上时断时续，不能形成连续喂料，由此不能形成涂层。另外，六钛酸钾晶须的尺寸太小，在喷涂设备的高温、高压、高速条件下，绝大多数晶须会飞散出去，无法沉积，也不能形成涂层。由此，必需对现有的六钛酸钾晶须进行改造，使之能够用于热喷涂工艺。

发明内容

本发明的发明人找到了一种合适的方法，能够将现有的微米级六钛酸钾针状晶须制成一种微球，使之适用于热喷涂，从而解决了现有技术中存在的诸多上述问题。具体地说，首先，本发明的发明人采用现有的微米级六钛酸钾晶须，配成一种新组合物；又通过一种新方法和一种专用于该方法的新设备体系，将该组合物制成了适于热喷涂的微球。

本发明的第一方面，涉及一种含有六钛酸钾的组合物，它含有：微米级六钛酸钾针状晶须、水溶性粘合剂和水，所述六钛酸钾针状晶须与水溶性粘合剂的重量比为1∶0.06-0.25，它与水的重量比为1∶0.5-4。

在本发明组合物的一个优选实施方式中，它还含有微米级的三氧化二铝粉，所述六钛酸钾针状晶须与三氧化二铝的重量比为1∶0.01-0.05，所述三氧化二铝粉平均直径为1-20微米。

本发明的第二方面涉及上述组合物的用途，它用于制备适于热喷涂工艺的微球。该组合物还可以用于涂敷金属表面，经100-1000℃温度热处理后，形成保护性涂层。此外，该组合物还可以用于形成隔热用的砖状部件。

本发明的第三方面涉及一种用于热喷涂的微球，该微球平均直径为10-80微米，它含有：微米级六钛酸钾针状晶须和水溶性粘合剂，所述六钛酸钾针状品须与水溶性粘合剂的重量比为1∶0.06-0.25。

本发明的第四方面涉及一种制造上述热喷涂微球的方法，它依次包括如下步骤：

(1)将微米级六钛酸钾针状晶须、水溶性粘合剂和水按照这样的比例混合：六钛酸钾针状晶须与水溶性粘合剂的重量比为1∶0.06-0.25，与水的重量比为1∶0.5-4，由此形成糊状混合物；

(2)将步骤(1)中得到的混合物送入位于高2-5米的干燥塔的顶部的离心雾化器中，经离心雾化喷头喷出，并喷射到干燥塔内的100-450℃热空气气氛中，形成雾状微球；该离心雾化喷头的离心旋转速度为12000-25000转/分钟，雾化喷头的喷孔的孔径为0.1-2.0mm；

(3)微球在所述高度为2-5米的干燥塔内下落，在下落过程中脱除水份，形成固态微球。

本发明的第五方面涉及上述热喷涂微球的用途，它用于热喷涂，形成热喷涂涂层。

本发明的第六方面涉及一种热喷涂涂层，它含有六钛酸钾和水溶性粘合剂，所述六钛酸钾与水溶性粘合剂的重量比为1∶0.06-0.25；该涂层厚150微米-2毫米。

本发明的第七方面涉及一种专用于本发明热喷涂微球的制造方法中的设备体系，它包括：送风机、加热器、储料槽、离心雾化器、干燥塔；其中送风机、加热器和干燥塔依次连接，送风机将空气送入加热器，形成的热风再由加热器送入干燥塔内；储料槽与离心雾化器连接，离心雾化器位于干燥塔顶部，而且离心雾化器的雾化喷头伸入在干燥塔内，位于干燥塔的顶部附近；其中所述干燥塔的高度为2-5米，所述离心雾化喷头的雾化喷孔的孔径为0.1-2.0mm。

附图的简要说明

图1是本发明所使用的微米级六钛酸钾晶须的扫描电镜照片。

图2是由本发明方法制备的热喷涂微球的扫描电镜照片。

图3是本发明的六钛酸钾热喷涂涂层的剖面示意图，其涂层内的孔隙率为2％以下。

图4是具有由本发明热喷涂微球形成的六钛酸钾热喷涂涂层的镀锌导辊样棒的实物照片。

图5是专用于本发明热喷涂微球的制造方法中的设备示意图。

具体实施方式

在本发明的第一方面，涉及一种组合物，它含有：微米级六钛酸钾针状晶须、水溶性粘合剂和水。所述六钛酸钾针状晶须与水溶性粘合剂的重量比为1∶0.06-0.25。

如果水溶性粘合剂的用量过多，超过0.25重量份(相对于1重量份六钛酸钾)，它与六钛酸钾晶须、水形成的糊状浆料很粘，难于进行雾化。如果其用量过少，低于0.06重量份(相对于1重量份六钛酸钾)，形成的糊状浆料就很松散，难于形成微球。

六钛酸钾针状晶须与水溶性粘合剂的重量比优选1∶0.08-0.20，更优选1∶0.10-0.17。在这些优选范围内，当水溶性粘合剂的重量份数较高时，形成的糊状浆料就较粘，但是最终形成的微球尺寸就较大；当其重量份数较低时，形成的糊状浆料就较松散，但是最终形成的微球尺寸就较小。从最终形成适于热喷涂的微球尺寸的角度考虑，六钛酸钾与水溶性粘合剂的重量份最优选1∶0.125。

在本发明的组合物中，六钛酸钾晶须与水的重量比为1∶0.5-4。如果水的用量过多，超过4重量份(相对于1重量份六钛酸钾)，雾化后的干燥工序所需的时间过长，由此大大降低形成微球的效率。如果水的用量过少，低于0.5重量份(相对于1重量份六钛酸钾)，形成的糊状浆料太稠，难于雾化并形成微球。

六钛酸钾晶须与水的重量比优选1∶0.5-3，更优选1∶0.5-2。在这些优选范围内，当水的重量份数较高时，雾化和成球较容易、较快，但是雾化后的干燥工序所需的时间就较长；当水的重量份较低时，雾化和成球相对较慢，但是雾化后的干燥工序所需的时间就较短，由此生产效率能够提高。从雾化、成球和干燥工序综合考虑，六钛酸钾与水的重量比最优选1∶1。

在本发明的组合物中，对于所用的水溶性粘合剂没有特别限制，一般的水溶性粘合剂都可以用于本发明中，只要它不与六钛酸钾反应，并影响六钛酸钾的性能。用于本发明的水溶性粘合剂优选选自以下粘合剂中的一种或多种：聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮/乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙基呃唑啉、聚环氧乙烷的酯类、聚环氧乙烷与聚环氧丙烷共聚物的酯类、聚环氧乙烷的氨基甲酸乙酯类、和聚环氧乙烷与聚环氧丙烷共聚物的氨基甲酸乙酯类。

更优选的水溶性粘合剂选自以下粘合剂中的一种或多种：聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮/乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚乙基呃唑啉、聚环氧乙烷的酯、聚环氧乙烷与聚环氧丙烷共聚物的酯、聚环氧乙烷的氨基甲酸乙酯。最优选是聚乙烯醇。

在本发明的组合物中，对六钛酸钾针状晶须的尺寸没有特别限制。只要是微米级的六钛酸钾的针状晶须，其尺寸基本都能够用于本发明。尽管如此，从容易购买、或制备适于热喷涂的更好的微球尺寸的角度考虑，其平均长度优选1-20微米，更优选5-20微米，最优选10-20微米；其平均直径优选为0.1-1微米，更优选0.1-0.8微米，最优选0.1-0.3微米。

在本发明的组合物中，还任选含有微米级的三氧化二铝粉。加入三氧化二铝粉，有利于更快、更容易地形成微球。在本发明的糊状浆料中、或后续加工步骤例如雾化、干燥步骤中，三氧化二铝粉能够起到“聚集中心”的作用，促进六钛酸钾晶须聚集在其周围，这样更容易形成微球，而且也容易形成尺寸较大的微球。当该组合物用于制备适于热喷涂的微球时，加入三氧化二铝能够使本发明组合物形成尺寸较大的、例如40-80微米的更好的热喷涂微球。

在本发明的组合物中，如果加入三氧化二铝粉，六钛酸钾针状晶须与三氧化二铝粉的重量比为1∶0.01-0.05。从成本和效果两方面考虑，六钛酸钾针状晶须与三氧化二铝粉的重量比优选为1∶0.01-0.03，更优选1∶0.02。

在本发明中使用的微米级三氧化二铝粉，对于其尺寸没有具体限制。从制备适于热喷涂的微球尺寸的角度考虑，其尺寸优选为：平均直径为1-20微米，优选为1-10微米，更优选5-10微米。

本发明的组合物可以采用本行业内已知的常规方法制备：将微米级六钛酸钾晶须、水溶性粘合剂和水，按照所要求的重量比，在室温下搅拌、并混合均匀即可。

本发明的第二方面，涉及本发明组合物的用途。本发明的组合物能够用于多种用途。

首先，也是在本发明中最重要的，它能够用于制备适于热喷涂工艺的微球(制备方法详见下文)，实现将六钛酸钾晶须形成热喷涂涂层的目的。

其次，它还可以直接涂敷到金属表面上，经100-1000℃温度的热处理后，水份全部蒸发，由此在金属表面上形成保护性涂层。所述金属可以是例如Zn、Co、Cr、Cd、Ni、Al、Y、Cu、Fe、Mg、Ga、Ge、Ag等，也可以是金属合金，例如上述金属的合金。所述涂敷可以采用刷涂、淋涂、幕帘涂敷、辊涂、棒涂等多种方式实施。所述热处理温度可以根据实际需要而具体确定。

再次，它还可以制成砖状部件，用于隔热。制备砖状部件的工序是本行业内的普通技术人员所熟知的。例如可以将本发明的组合物加入具有砖形状的模具中，并加热至100-1000℃，脱除水份，使之形成砖状部件。砖状部件的具体尺寸可以根据实际需要来确定。例如通过选择尺寸合适的模具，就能够得到所要求尺寸的砖状部件。

由本发明组合物形成的热喷涂微球，能够形成性能非常好的热喷涂六钛酸钾涂层。这样的涂层具有耐磨损、耐高温、耐酸碱腐蚀、高强度、高模量、高硬度、高光滑度、低表面孔隙率等优点。由该组合物在金属或金属合金表面上形成的其他保护性涂层，也具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀、高强度、高模量、高硬度等优点。这些优良的性能均来自于六钛酸钾成分的优良性能。

由该组合物制成的六钛酸钾砖状部件，具有非常好的隔热性能。这也来自于六钛酸钾成分的优良隔热性能。六钛酸钾的化学式是K₂Ti₆O₁₃，其熔点＞1400℃。六钛酸钾的晶体结构和性能：其晶体结构为隧道式结构。隧道式六钛酸钾的晶体中Ti的配位数为6，以TiO₆八面体通过共面和共棱连接而成连锁的隧道式结构，钾离子K⁺占据于隧道中间，隧道轴与晶须轴平行。由于钾离子K+被包覆于隧道中间，而隔离周边的原子，从而使K⁺离子具有了很高的化学稳定性，也正是由于这种隧道式结构，决定了六钛酸钾的一些特殊性能。其中包括优良的隔热性能、极高的红外反射能力。除去本身的结构具有隔热性能外，同时又对红外线有较高的反射能力，使其成为优良的隔热材料，可具有ZrO₂的特殊性能。

在本发明的第三方面，涉及一种适于热喷涂的微球。该微球平均直径为10-80微米，它含有：六钛酸钾针状晶须和水溶性粘合剂；所述六钛酸钾针状晶须与水溶性粘合剂的重量比为1∶0.06-0.25。图2示出了本发明热喷涂微球的外部形态。

在本发明的适于热喷涂的微球中，微球平均直径为10-80微米。具有这样的直径范围的微球就能够顺利地进行热喷涂。但是，为了使热喷涂更顺利，取得更好的热喷涂效果，微球平均直径优选10-70微米，更优选10-60微米，最优选10-55微米。

影响微球平均直径的因素有许多，例如水溶性粘合剂的含量、微米级三氧化二铝粉的使用及其用量、和制备微球的加工工艺条件(见下文)等等。如上所述，水溶性粘合剂的含量较高、或加入微米级三氧化二铝粉，有助于形成尺寸较大的微球。

在本发明微球中，六钛酸钾针状晶须与水溶性粘合剂的重量比优选为1∶0.08-0.20，更优选1∶0.10-0.17，最优选1∶0.125。在本发明的微球中，还任选含有微米级的三氧化二铝粉。如果含有所述的三氧化二铝，微球中六钛酸钾针状晶须与三氧化二铝粉的重量比为1∶0.01-0.05。从成本和效果两方面考虑，六钛酸钾针状晶须与三氧化二铝粉的重量比优选为1∶0.01-0.03，更优选1∶0.02。在本发明微球中使用的微米级三氧化二铝粉，对于其尺寸没有具体限制。从更适于热喷涂的角度考虑，其尺寸优选为：平均直径为1-20微米，优选为1-10微米，更优选5-10微米。

本发明对于微球中使用的水溶性粘合剂没有特别的限制。一般的水溶性粘合剂都可以用于本发明微球中，只要它不与六钛酸钾反应，并影响六钛酸钾的性能。用于本发明的水溶性粘合剂优选选自以下粘合剂中的一种或多种：聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮/乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙基呃唑啉、聚环氧乙烷的酯类、聚环氧乙烷与聚环氧丙烷共聚物的酯类、聚环氧乙烷的氨基甲酸乙酯类、和聚环氧乙烷与聚环氧丙烷共聚物的氨基甲酸乙酯类。

更优选的水溶性粘合剂选自以下粘合剂中的一种或多种：聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮/乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚乙基呃唑啉、聚环氧乙烷的酯、聚环氧乙烷与聚环氧丙烷共聚物的酯、聚环氧乙烷的氨基甲酸乙酯。最优选的水溶性粘合剂是聚乙烯醇。

在本发明的微球中，对六钛酸钾针状晶须的尺寸没有特别限制。只要是微米级的六钛酸钾的针状晶须，其尺寸基本都适用于本发明的微球。尽管如此，从容易购买、或更适于热喷涂的角度考虑，其平均长度优选1-20微米，更优选5-20微米，最优选10-20微米；其平均直径优选为0.1-1微米，更优选0.1-0.8微米，最优选0.1-0.3微米。

在本发明的第四方面，涉及一种制造适于热喷涂的微球的方法，该方法依次包括如下步骤：

(1)配料并混合：将微米级六钛酸钾针状晶须、水溶性粘合剂和水按照这样的比例混合：六钛酸钾针状晶须与水溶性粘合剂的重量比为1∶0.06-0.25，与水的重量比为1∶0.5-4，由此形成糊状混合物；

(2)雾化：将步骤(1)中得到的混合物送入位于高2-5米的干燥塔的顶部的离心雾化器中，经离心雾化喷头喷出，并喷射到干燥塔内的100-450℃热空气气氛中，形成雾状微球，该离心雾化喷头的离心旋转速度为12000-25000转/分钟，雾化喷头的喷孔的孔径为0.1-2.0mm；

(3)干燥：微球在所述高度为2-5米的干燥塔内下落，在下落过程中完全脱除水份，形成固态微球。

在本发明的方法中，干燥塔内的热空气气氛的温度为100-450℃，它的作用是干燥或烘干被雾化的微球，使微球中的水份完全脱除或蒸发。低于该温度范围，即热空气温度低于100℃，就不能充分干燥雾化后的微球，微球中的水份不能充分、全部蒸发；而高于该温度范围，即热空气温度高于450℃，雾化微球的水份会过早、过快地蒸发掉，这样，造成形成的固态球的尺寸较大，难于形成本发明所要求的10-80微米的固态微球。100-450℃热空气气氛有利于形成本发明所要求尺寸的微球。

在本发明的100-450℃热空气温度范围内，温度较高，所需的能耗也高，从能耗和使微球充分干燥两方面考虑，热空气气氛的温度范围优选150-400℃更优选200-350℃，最优选300℃。

在本发明的方法中，干燥塔的高度对于形成干燥的微球也很重要。如果干燥塔的高度低于2米，雾化微球在干燥塔内的下落时间太短，即：在塔内100-450℃热空气气氛中干燥的时间太短，那么微球内的水份就不能全部脱除或蒸发。如果干燥塔的高度超过5米，雾化微球的下落时间太长，生产效率会下降，而且塔的成本也增高。干燥塔高2-5米，既能够保证本发明的雾化微球完全脱除水份，形成所要求尺寸的微球，又能够提高生产效率、降低成本。从充分干燥微球、生产效率和成本诸方面考虑，干燥塔的高度优选2-4米，更优选2.5-3.5米、最优选3米。

在本发明的方法中，离心雾化器的离心旋转速度为12000-25000转/分钟。离心旋转速度低于或高于该范围，都不能使本发明的组合物糊状物料顺利地雾化，更不能形成所要求直径10-80微米的微球。

在本发明的12000-25000转/分钟的离心转速范围内，在具体实施方式中，离心转速要根据所要求的微球直径和糊状物料的稠度等来调节。当所要求的微球直径较小，或糊状物料较烯例如含水量较高时，可以采用较高的转速；当所要求的微球直径较大，或糊状物料较稠时，可以采用较低的转速。在本发明的方法中，离心转速优选15000-20000转/分钟，更优选16000-19000转/分钟，最优选18000转/分钟。

在本发明的方法中，喷孔孔径为0.1-2.0mm。如果所要求的微球直径较大，就要使用尺寸较大的喷孔孔径，如果所要求的微球直径较小，就要使用尺寸较小的喷孔孔径。在本发明的方法中，喷孔孔径优选0.1-1.0mm，更优选0.1-0.5mm，再优选0.1-0.3mm。

在本发明的方法中，它还可以包括除尘：在步骤(3)所述的微球下落过程中，采用除尘装置，将微球进行除尘。所述除尘装置可以是选自旋风分离器、干式除尘器、湿式除尘器中的至少一种。

在本发明的方法中，它还可以包括筛选步骤(4)：将步骤(3)中得到的微球采用100-500目的振动筛网进行筛选，极少量超标的尺寸＞80微米的微球，被筛选掉；并将超标的粒子粉碎、研磨。然后，这些被粉碎、研磨过的物料可以重新使用，重复本发明方法的各步骤，重新制备微球。

另外，还可以再采用目数不同的筛子，进一步将范围在直径10-80微米的微球细分成不同级别，用于形成不同等级的热喷涂涂层。例如，采用100-400目的筛网能够筛选出40-80微米的较粗微球；采用400-500目的筛网能够筛选出10-40微米的较细微球，这些较细微球可以用于形成更精细、性能更好的涂层。

在本发明的第五方面，涉及本发明微球的一种用途，它用于热喷涂工艺，形成热喷涂涂层。本发明的微球可以采用例如氧-乙炔火焰喷涂、等离子喷涂等方式，并采用合适种类的喷枪，进行热喷涂。图3示出了本发明六钛酸钾热喷涂涂层的剖面，其中涂层内的黑点为孔隙，涂层内的孔隙率＜2％。

在本发明的第六方面，涉及一种热喷涂涂层。本发明的热喷涂涂层含有六钛酸钾和水溶性粘合剂，所述六钛酸钾与水溶性粘合剂的重量比为1∶0.06-0.25；该涂层厚150微米-2毫米，优选厚200微米-1毫米，更优选300微米-0.5毫米。

在本发明的热喷涂涂层中，所述六钛酸钾针状晶须与水溶性粘合剂的重量比优选为1∶0.10-0.17，最优选1∶0.125。其中所述的水溶性粘合剂优选选自以下粘合剂中的一种或多种：聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮/乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙基呃唑啉、聚环氧乙烷的酯类、聚环氧乙烷与聚环氧丙烷共聚物的酯类、聚环氧乙烷的氨基甲酸乙酯类、和聚环氧乙烷与聚环氧丙烷共聚物的氨基甲酸乙酯类。水溶性粘合剂最优选聚乙烯醇。

本发明热喷涂涂层的主要成分是六钛酸钾，该六钛酸钾涂层具有非常意外好的性能，例如其表面硬度能够达到900Hv以上，表面孔隙率小于2％，该涂层与基材例如金属的结合强度达到25MPa以上，光滑度Ra低于0.3，而且耐1000℃以上的高温。在一个优选的具体实施方式中，本发明热喷涂涂层的表面硬度为900-1100Hv，表面孔隙率为1-2％，该涂层与基材的结合强度为25-35MPa，光滑度Ra为0.05-0.3，耐1000-1400℃的高温。这些优良的性能均归因于涂层中的主要成分六钛酸钾。

这样的六钛酸钾热喷涂涂层不仅耐磨、耐高温、耐磨损、耐腐蚀、与基材的结合强度高、而且表面非常光滑。它非常适用于例如冶金行业中使用的各种辊子的涂层，例如导辊、沉没辊、支撑辊、炉辊。众所周知，冶金行业中使用的各种辊子需要具有苛刻的性能，例如需要具备很高的耐磨损、耐高温、耐酸碱腐蚀、光滑度等性能，这样，它们才能加工出合格产品。而本发明的六钛酸钾热喷涂涂层就完全符合这些苛刻要求。图4示出了一个镀锌导辊样棒，其直径较粗的部分的表面上具有由本发明热喷涂微球形成的一层六钛酸钾热喷涂涂层。该涂层非常细腻、均匀、光滑，表面光滑度低于0.3。

在本发明的第七方面，涉及一种专用于本发明微球的制造方法中的设备体系，它包括：送风机、加热器、储料槽、离心雾化器、干燥塔。其中送风机、加热器和干燥塔依次连接，将空气由送风机送入加热器，再将加热器中形成的热风由加热器送入干燥塔内；储料槽与离心雾化器连接，离心雾化器位于干燥塔顶部，而且离心雾化器的雾化喷头伸入在干燥塔内，位于干燥塔的顶部附近；所述干燥塔的高度为2-5米，所述雾化喷头的喷孔的孔径为0.1-2.0mm。

所述的离心雾化喷头实际上是一个圆盘，沿其周边有许多喷孔，均匀地排列在周边。在本发明的一个具体实施方式中，使用的圆盘的外径是：20-50mm，其周边喷孔的孔径为0.1-2.0mm。对于本发明的专用于微球制造方法的设备体系来说，离心雾化喷头的圆盘外径不重要，重要的是选择合适的喷孔孔径。0.1-2.0mm的孔径适于制成直径为10-80微米的微球。

在本发明设备体系的一个优选实施方式中，所述的储料槽与离心雾化器的相对关系布置成：使储料槽内的物料能够依靠重力流入离心雾化器中。

在另一个优选实施方式中，本发明的设备体系还优选包括一个供料泵，安装在储料槽与离心雾化器之间，以便将物料由储料槽方便地输送到离心雾化器中。

本发明的上述设备体系还优选包括除尘装置，除尘装置可以是旋风分离器、干式除尘器或湿式除尘器中的一种或多种的组合。除尘装置位于干燥塔外部，并连接到干燥塔的中部与底部之间的位置处。

本发明的设备体系还优选包括振动筛网，位于干燥塔的下部，筛选收集在干燥塔底部的微球。振动筛网的目数是100-500目，这样的筛网能够筛选出极少量超标的尺寸＞80微米的微球。

本发明的设备体系是专为实施本发明的微球制造方法而设计的，该体系的各装置例如送风机、加热器、储料槽、离心雾化器、干燥塔的有机组合，使本发明的方法能够顺利地实施，并制备出合格的适于热喷涂的直径10-80微米的微球。尤其干燥塔和离心雾化器是形成10-80微米微球的最关键设备，其中干燥塔高度2-5米、雾化喷头的喷孔孔径0.1-2.0mm，是最关键的设备参数。

实施例

实施例1

将微米级六钛酸钾晶须、聚环氧乙烷的氨基甲酸乙酯和水按照重量比1∶0.25∶0.5，在混合机内混合均匀，形成糊状混合物。所述微米级六钛酸钾晶须的平均长度为20微米，平均直径为1微米。将形成的糊状混合物加入砖形的模具内，填满模具的模腔，并在1000℃加热30分钟，形成砖状部件。该部件用于隔热，不传递热量。

实施例2

将微米级六钛酸钾晶须、聚乙烯醇和水按照重量比1∶0.06∶4，在混合机内混合均匀，形成糊状混合物。所述微米级六钛酸钾晶须的平均长度为1微米，平均直径为0.1微米。将形成的糊状混合物加入砖形的模具内，填满模具的模腔，并在100℃加热5小时，形成砖状部件。该部件用于隔热，不传递热量。

实施例3

将微米级六钛酸钾晶须、聚环氧乙烷和水按照重量比1∶0.20∶0.8，在混合机内混合均匀，形成糊状混合物。所述微米级六钛酸钾晶须的平均长度为10微米，平均直径为0.8微米。采用刷涂的方式，将形成的糊状混合物涂敷到金属锌的表面上，并在200℃加热4小时，形成锌的保护性涂层。

实施例4

将微米级六钛酸钾晶须、聚乙烯醇和水按照重量比1∶0.17∶2，在混合机内混合均匀，形成糊状混合物。所述微米级六钛酸钾晶须的平均长度为5微米，平均直径为0.3微米。采用的淋涂的方式，将形成的糊状混合物涂敷到金属铜的表面上，并在400℃加热2小时，形成铜的保护性涂层。

实施例5

将微米级六钛酸钾晶须、聚乙烯醇和水按照重量比1∶0.125∶1，在混合机内混合均匀，形成糊状混合物。所述微米级六钛酸钾晶须的平均长度为5微米，平均直径为0.2微米。采用的幕帘涂敷的方式，将形成的糊状混合物涂敷到金属铬的表面上，并在300℃加热2小时，形成铬的保护性涂层。

实施例6

(1)微球的制备

在一个储料槽内将微米级六钛酸钾针状晶须、聚乙烯醇和水按照这样的比例混合：六钛酸钾针状晶须与聚乙烯醇的重量比为1∶0.125，与水的重量比为1∶1，搅拌均匀，形成糊状混合物。所述微米级六钛酸钾针状晶须的平均长度为10微米，平均直径为0.3微米。

将得到的混合物从储料槽送入与储料槽连接的一个离心雾化器中，储料槽的水平位置高于离心雾化器。所述离心雾化器位于一个高3米的干燥塔的顶部，而且离心雾化器的雾化喷头伸入在干燥塔内，位于干燥塔的顶部附近。干燥塔内具有300℃热空气气氛，所述热空气这样形成：采用一个送风机将空气风送入与送风机相连的加热器中，空气风在加热器内被加热至300℃，并送入与加热器相连的干燥塔内。

被送入离心雾化器中的混合物料经离心雾化喷头喷出，并喷射到干燥塔内的300℃热空气气氛中，形成雾状微球。离心雾化喷头的离心旋转速度为18000转/分钟，雾化喷头的喷孔的孔径为0.15mm。

雾状微球在高3米的干燥塔内下落，在下落过程中由热空气气氛脱除水份，形成平均直径为30微米的固态微球。

(2)制备热喷涂涂层

采用制备得到的微球和氧-乙炔火焰喷枪，在冶金镀锌导辊上进行热喷涂，形成厚150微米的涂层。该涂层的表面硬度为900Hv，表面孔隙率为1％，与基材的结合强度为35MPa，光滑度Ra为0.05，耐1400℃的高温。

实施例7

(1)微球的制备

在一个储料槽内将微米级六钛酸钾针状晶须、聚乙烯醇、水、微米级三氧化二铝粉按照这样的比例混合：六钛酸钾针状晶须与聚乙烯醇的重量比为1∶0.1，与水的重量比为1∶0.5，与三氧化二铝粉的重量比为1∶0.02。将物料搅拌均匀，形成糊状混合物。所述微米级六钛酸钾针状晶须的平均长度为15微米，平均直径为0.8微米，微米级三氧化二铝粉的平均直径为10微米。

将得到的混合物从储料槽送入与储料槽连接的一个离心雾化器中，储料槽的水平位置高于离心雾化器。所述离心雾化器位于一个高3.5米的干燥塔的顶部，而且离心雾化器的雾化喷头伸入在干燥塔内，位于干燥塔的顶部附近。干燥塔内具有350℃热空气气氛，所述热空气这样形成：采用一个送风机将空气风送入与送风机相连的加热器中，空气风在加热器内被加热至350℃，并送入与加热器相连的干燥塔内。

被送入离心雾化器中的混合物料经离心雾化喷头喷出，并喷射到干燥塔内的350℃热空气气氛中，形成雾状微球。离心雾化喷头的离心旋转速度为15000转/分钟，雾化喷头的喷孔的孔径为0.5mm。

雾状微球在高3.5米的干燥塔内下落，在下落过程中由热空气气氛脱除水份，形成平均直径为60微米的固态微球。

将得到的微球采用100目的振动筛网进行筛选，少量超标的尺寸＞80微米的微球，被筛选掉；并将超标的粒子粉碎、研磨。

(2)制备热喷涂涂层

采用制备得到的微球和氧-乙炔火焰喷枪，在冶金支撑辊上进行热喷涂，形成厚0.5mm的涂层。该涂层的表面硬度为1000Hv，表面孔隙率为1％，与基材的结合强度为33MPa，光滑度Ra为0.1，耐1300℃的高温。

实施例8

(1)微球的制备

如图5所示，在一个储料槽4内将微米级六钛酸钾针状晶须、聚乙烯醇、水、微米级三氧化二铝粉按照这样的比例混合：六钛酸钾针状晶须与聚乙烯醇的重量比为1∶0.1，与水的重量比为1∶0.5，与三氧化二铝粉的重量比为1∶0.02。将物料搅拌均匀，形成糊状混合物。所述微米级六钛酸钾针状晶须的平均长度为15微米，平均直径为0.8微米，微米级三氧化二铝粉的平均直径为10微米。

将得到的混合物由供料泵5从储料槽4送入与储料槽连接的一个离心雾化器6中。所述离心雾化器位于一个高3.5米的干燥塔7的顶部，而且离心雾化器6的雾化喷头9伸入在干燥塔内，位于干燥塔的顶部附近。干燥塔内具有350℃热空气气氛，所述热空气这样形成：采用一个送风机2将经过滤风罩1过滤的空气风送入与送风机相连的加热器3中，空气风在加热器内被加热至350℃，并送入与加热器相连的干燥塔内。

被送入离心雾化器中的混合物料经离心雾化喷头喷出，并喷射到干燥塔内的350℃热空气气氛中，形成雾状微球。离心雾化喷头的离心旋转速度为15000转/分钟，雾化喷头的喷孔的孔径为0.5mm。

雾状微球在高3.5米的干燥塔内下落，在下落过程中由热空气气氛脱除水份，形成平均直径为60微米的固态微球。在雾化微球的下落过程中，采用一个除尘装置进行除尘，该除尘装置是旋风分离器8，位于干燥塔外部，并连接到干燥塔的中部与底部之间的位置处。

将得到的微球采用100目的振动筛网进行筛选，少量超标的尺寸＞80微米的微球，被筛选掉；并将超标的粒子粉碎、研磨。

(2)制备热喷涂涂层

采用制备得到的微球和氧-乙炔火焰喷枪，在冶金支撑辊上进行热喷涂，形成厚0.5mm的涂层。该涂层的表面硬度为1000Hv，表面孔隙率为1％，与基材的结合强度为35MPa，光滑度Ra为0.1，耐1300℃的高温。

实施例9

(1)微球的制备

在一个储料槽内将微米级六钛酸钾针状晶须、聚乙烯醇、水、微米级三氧化二铝粉按照这样的比例混合：六钛酸钾针状晶须与聚乙烯醇的重量比为1∶0.25，与水的重量比为1∶3，与三氧化二铝粉的重量比为1∶0.05。将物料搅拌均匀，形成糊状混合物。所述微米级六钛酸钾针状晶须的平均长度为20微米，平均直径为0.8微米，微米级三氧化二铝粉的平均直径为20微米。

将得到的混合物从储料槽送入与储料槽连接的一个离心雾化器中，储料槽的水平位置高于离心雾化器。所述离心雾化器位于一个高5米的干燥塔的顶部，而且离心雾化器的雾化喷头伸入在干燥塔内，位于干燥塔的顶部附近。干燥塔内具有450℃热空气气氛，所述热空气这样形成：采用一个送风机将空气风送入与送风机相连的加热器中，空气风在加热器内被加热至450℃，并送入与加热器相连的干燥塔内。

被送入离心雾化器中的混合物料经离心雾化喷头喷出，并喷射到干燥塔内的450℃热空气气氛中，形成雾状微球。离心雾化喷头的离心旋转速度为12000转/分钟，雾化喷头的喷孔的孔径为2.0mm。

雾状微球在高5米的干燥塔内下落，在下落过程中由热空气气氛脱除水份，形成平均直径为80微米的固态微球。

将得到的微球采用100目的振动筛网进行筛选，少量超标的尺寸＞80微米的微球，被筛选掉；并将超标的粒子粉碎、研磨。

(2)制备热喷涂涂层

采用制备得到的微球和氧-乙炔火焰喷枪，在冶金沉没辊上进行热喷涂，形成厚2mm的涂层。该涂层的表面硬度为1100Hv，表面孔隙率为2％，与基材的结合强度为35MPa，光滑度Ra为0.3，耐1300℃的高温。

实施例10

(1)微球的制备

在一个储料槽内将微米级六钛酸钾针状晶须、聚乙烯醇、水、微米级三氧化二铝粉按照这样的比例混合：六钛酸钾针状晶须与聚乙烯醇的重量比为1∶0.20，与水的重量比为1∶4，与三氧化二铝粉的重量比为1∶0.03。将物料搅拌均匀，形成糊状混合物。所述微米级六钛酸钾针状晶须的平均长度为15微米，平均直径为1微米，微米级三氧化二铝粉的平均直径为15微米。

将得到的混合物从储料槽送入与储料槽连接的一个离心雾化器中，储料槽的水平位置高于离心雾化器。所述离心雾化器位于一个高4米的干燥塔的顶部，而且离心雾化器的雾化喷头伸入在干燥塔内，位于干燥塔的顶部附近。干燥塔内具有400℃热空气气氛，所述热空气这样形成：采用一个送风机将空气风送入与送风机相连的加热器中，空气风在加热器内被加热至400℃，并送入与加热器相连的干燥塔内。

被送入离心雾化器中的混合物料经离心雾化喷头喷出，并喷射到干燥塔内的400℃热空气气氛中，形成雾状微球。离心雾化喷头的离心旋转速度为16000转/分钟，雾化喷头的喷孔的孔径为1.0mm。

雾状微球在高4米的干燥塔内下落，在下落过程中由热空气气氛脱除水份，形成平均直径为70微米的固态微球。

将得到的微球采用100目的振动筛网进行筛选，少量超标的尺寸＞80微米的微球，被筛选掉；并将超标的粒子粉碎、研磨。

(2)制备热喷涂涂层

采用制备得到的微球和氧-乙炔火焰喷枪，在冶金沉没辊上进行热喷涂，形成厚1mm的涂层。该涂层的表面硬度为1100Hv，表面孔隙率为2％，与基材的结合强度为35MPa，光滑度Ra为0.2，耐1300℃的高温。

实施例11

(1)微球的制备

在一个储料槽内将微米级六钛酸钾针状晶须、聚乙烯醇、水、微米级三氧化二铝粉按照这样的比例混合：六钛酸钾针状晶须与聚乙烯醇的重量比为1∶0.17，与水的重量比为1∶2，与三氧化二铝粉的重量比为1∶0.01。将物料搅拌均匀，形成糊状混合物。所述微米级六钛酸钾针状晶须的平均长度为10微米，平均直径为0.5微米，微米级三氧化二铝粉的平均直径为5微米。

将得到的混合物从储料槽送入与储料槽连接的一个离心雾化器中，储料槽的水平位置高于离心雾化器。所述离心雾化器位于一个高3米的干燥塔的顶部，而且离心雾化器的雾化喷头伸入在干燥塔内，位于干燥塔的顶部附近。干燥塔内具有300℃热空气气氛，所述热空气这样形成：采用一个送风机将空气风送入与送风机相连的加热器中，空气风在加热器内被加热至300℃，并送入与加热器相连的干燥塔内。

被送入离心雾化器中的混合物料经离心雾化喷头喷出，并喷射到干燥塔内的300℃热空气气氛中，形成雾状微球。离心雾化喷头的离心旋转速度为17000转/分钟，雾化喷头的喷孔的孔径为0.3mm。

雾状微球在高3米的干燥塔内下落，在下落过程中由热空气气氛脱除水份，形成平均直径为40微米的固态微球。

将得到的微球采用100目的振动筛网进行筛选，少量超标的尺寸＞80微米的微球，被筛选掉；并将超标的粒子粉碎、研磨。

(2)制备热喷涂涂层

采用制备得到的微球和氧-乙炔火焰喷枪，在冶金炉辊上进行热喷涂，形成厚300微米的涂层。该涂层的表面硬度为1000Hv，表面孔隙率为1％，与基材的结合强度为30MPa，光滑度Ra为0.1，耐1400℃的高温。

实施例12

(1)微球的制备

在一个储料槽内将微米级六钛酸钾针状晶须、聚乙烯醇和水按照这样的比例混合：六钛酸钾针状晶须与聚乙烯醇的重量比为1∶0.06，与水的重量比为1∶1.5，搅拌均匀，形成糊状混合物。所述微米级六钛酸钾针状晶须的平均长度为1微米，平均直径为0.1微米。

将得到的混合物从储料槽送入与储料槽连接的一个离心雾化器中，储料槽的水平位置高于离心雾化器。所述离心雾化器位于一个高5米的干燥塔的顶部，而且离心雾化器的雾化喷头伸入在干燥塔内，位于干燥塔的顶部附近。干燥塔内具有100℃热空气气氛，所述热空气这样形成：采用一个送风机将空气风送入与送风机相连的加热器中，空气风在加热器内被加热至100℃，并送入与加热器相连的干燥塔内。

被送入离心雾化器中的混合物料经离心雾化喷头喷出，并喷射到干燥塔内的100℃热空气气氛中，形成雾状微球。离心雾化喷头的离心旋转速度为25000转/分钟，雾化喷头的喷孔的孔径为0.1mm。

雾状微球在高5米的干燥塔内下落，在下落过程中由热空气气氛脱除水份，形成平均直径为10微米的固态微球。

(2)制备热喷涂涂层

采用制备得到的微球和等离子喷涂喷枪，在冶金炉辊上进行热喷涂，形成厚150微米的涂层。该涂层的表面硬度为900Hv，表面孔隙率为1％，与基材的结合强度为25MPa，光滑度Ra为0.2，耐1000℃的高温。

实施例13

(1)微球的制备

在一个储料槽内将微米级六钛酸钾针状晶须、聚乙烯醇和水按照这样的比例混合：六钛酸钾针状晶须与聚乙烯醇的重量比为1∶0.08，与水的重量比为1∶1.5，搅拌均匀，形成糊状混合物。所述微米级六钛酸钾针状晶须的平均长度为5微米，平均直径为0.1微米。

将得到的混合物从储料槽送入与储料槽连接的一个离心雾化器中，储料槽的水平位置高于离心雾化器。所述离心雾化器位于一个高4米的干燥塔的顶部，而且离心雾化器的雾化喷头伸入在干燥塔内，位于干燥塔的顶部附近。干燥塔内具有150℃热空气气氛，所述热空气这样形成：采用一个送风机将空气风送入与送风机相连的加热器中，空气风在加热器内被加热至150℃，并送入与加热器相连的干燥塔内。

被送入离心雾化器中的混合物料经离心雾化喷头喷出，并喷射到干燥塔内的150℃热空气气氛中，形成雾状微球。离心雾化喷头的离心旋转速度为20000转/分钟，雾化喷头的喷孔的孔径为0.1mm。

雾状微球在高4米的干燥塔内下落，在下落过程中由热空气气氛脱除水份，形成平均直径为20微米的固态微球。

(2)制备热喷涂涂层

采用制备得到的微球和等离子喷涂喷枪，在冶金炉辊上进行热喷涂，形成厚200微米的涂层。该涂层的表面硬度为900Hv，表面孔隙率为1％，与基材的结合强度为27MPa，光滑度Ra为0.2，耐1100℃的高温。

实施例14

(1)微球的制备

在一个储料槽内将微米级六钛酸钾针状晶须、聚乙烯醇和水按照这样的比例混合：六钛酸钾针状晶须与聚乙烯醇的重量比为1∶0.1，与水的重量比为1∶1，搅拌均匀，形成糊状混合物。所述微米级六钛酸钾针状晶须的平均长度为5微米，平均直径为0.1微米。

将得到的混合物从储料槽送入与储料槽连接的一个离心雾化器中，储料槽的水平位置高于离心雾化器。所述离心雾化器位于一个高4米的干燥塔的顶部，而且离心雾化器的雾化喷头伸入在干燥塔内，位于干燥塔的顶部附近。干燥塔内具有200℃热空气气氛，所述热空气这样形成：采用一个送风机将空气风送入与送风机相连的加热器中，空气风在加热器内被加热至200℃，并送入与加热器相连的干燥塔内。

被送入离心雾化器中的混合物料经离心雾化喷头喷出，并喷射到干燥塔内的200℃热空气气氛中，形成雾状微球。离心雾化喷头的离心旋转速度为19000转/分钟，雾化喷头的喷孔的孔径为0.18mm。

雾状微球在高4米的干燥塔内下落，在下落过程中由热空气气氛脱除水份，形成平均直径为30微米的固态微球。

将得到的微球采用100目的振动筛网进行筛选，少量超标的尺寸＞80微米的微球，被筛选掉；并将超标的粒子粉碎、研磨。

(2)制备热喷涂涂层

采用制备得到的微球和等离子喷涂喷枪，在冶金炉辊上进行热喷涂，形成厚300微米的涂层。该涂层的表面硬度为900Hv，表面孔隙率为1％，与基材的结合强度为30MPa，光滑度Ra为0.1，耐1200℃的高温。

实施例15

(1)微球的制备

在一个储料槽内将微米级六钛酸钾针状晶须、聚环氧乙烷和水按照这样的比例混合：六钛酸钾针状晶须与聚环氧乙烷的重量比为1∶0.1，与水的重量比为1∶1，搅拌均匀，形成糊状混合物。所述微米级六钛酸钾针状晶须的平均长度为5微米，平均直径为0.1微米。

将得到的混合物从储料槽送入与储料槽连接的一个离心雾化器中，储料槽的水平位置高于离心雾化器。所述离心雾化器位于一个高2米的干燥塔的顶部，而且离心雾化器的雾化喷头伸入在干燥塔内，位于干燥塔的顶部附近。干燥塔内具有400℃热空气气氛，所述热空气这样形成：采用一个送风机将空气风送入与送风机相连的加热器中，空气风在加热器内被加热至400℃，并送入与加热器相连的干燥塔内。

被送入离心雾化器中的混合物料经离心雾化喷头喷出，并喷射到干燥塔内的400℃热空气气氛中，形成雾状微球。离心雾化喷头的离心旋转速度为20000转/分钟，雾化喷头的喷孔的孔径为0.5mm。

雾状微球在高2米的干燥塔内下落，在下落过程中由热空气气氛脱除水份，形成平均直径为50微米的固态微球。

将得到的微球采用100目的振动筛网进行筛选，少量超标的尺寸＞80微米的微球，被筛选掉；并将超标的粒子粉碎、研磨。

(2)制备热喷涂涂层

采用制备得到的微球和等离子喷涂喷枪，在冶金镀锌导辊上进行热喷涂，形成厚300微米的涂层。该涂层的表面硬度为900Hv，表面孔隙率为2％，与基材的结合强度为25MPa，光滑度Ra为0.2，耐1000℃的高温。

实施例16

(1)微球的制备

在一个储料槽内将微米级六钛酸钾针状晶须、聚乙烯醇、水、微米级三氧化二铝粉按照这样的比例混合：六钛酸钾针状晶须与聚乙烯醇的重量比为1∶0.125，与水的重量比为1∶1，与三氧化二铝粉的重量比为1∶0.02。将物料搅拌均匀，形成糊状混合物。所述微米级六钛酸钾针状晶须的平均长度为15微米，平均直径为0.8微米，微米级三氧化二铝粉的平均直径为10微米。

将得到的混合物从储料槽送入与储料槽连接的一个离心雾化器中，储料槽的水平位置高于离心雾化器。所述离心雾化器位于一个高3米的干燥塔的顶部，而且离心雾化器的雾化喷头伸入在干燥塔内，位于干燥塔的顶部附近。干燥塔内具有300℃热空气气氛，所述热空气这样形成：采用一个送风机将空气风送入与送风机相连的加热器中，空气风在加热器内被加热至300℃，并送入与加热器相连的干燥塔内。

被送入离心雾化器中的混合物料经离心雾化喷头喷出，并喷射到干燥塔内的300℃热空气气氛中，形成雾状微球。离心雾化喷头的离心旋转速度为19000转/分钟，雾化喷头的喷孔的孔径为0.2mm。

雾状微球在高3米的干燥塔内下落，在下落过程中由热空气气氛脱除水份，形成平均直径为55微米的固态微球。在雾化微球的下落过程中，采用一个除尘装置进行除尘，该除尘装置是旋风分离器，位于干燥塔外部，并连接到干燥塔的中部与底部之间的位置处。同时，在干燥塔外部还有一个湿式除尘器，与旋风分离器连接。

将得到的微球采用100目的振动筛网进行筛选，少量超标的尺寸＞80微米的微球，被筛选掉；并将超标的粒子粉碎、研磨。

(2)制备热喷涂涂层

将得到的微球采用氧-乙炔火焰喷枪，在冶金镀锌导辊上进行热喷涂，形成厚300微米的涂层。该涂层的表面硬度为1100Hv，表面孔隙率为1％，与基材的结合强度为35MPa，光滑度Ra为0.05，耐1400℃的高温。

实施例17

(1)微球的制备

在一个储料槽内将微米级六钛酸钾针状晶须、聚乙烯吡咯烷酮、水、微米级三氧化二铝粉按照这样的比例混合：六钛酸钾针状晶须与聚乙烯醇的重量比为1∶0.125，与水的重量比为1∶1，与三氧化二铝粉的重量比为1∶0.02。将物料搅拌均匀，形成糊状混合物。所述微米级六钛酸钾针状晶须的平均长度为15微米，平均直径为0.8微米，微米级三氧化二铝粉的平均直径为10微米。

将得到的混合物从储料槽送入与储料槽连接的一个离心雾化器中，储料槽的水平位置高于离心雾化器。所述离心雾化器位于一个高3米的干燥塔的顶部，而且离心雾化器的雾化喷头伸入在干燥塔内，位于干燥塔的顶部附近。干燥塔内具有300℃热空气气氛，所述热空气这样形成：采用一个送风机将空气风送入与送风机相连的加热器中，空气风在加热器内被加热至300℃，并送入与加热器相连的干燥塔内。

被送入离心雾化器中的混合物料经离心雾化喷头喷出，并喷射到干燥塔内的300℃热空气气氛中，形成雾状微球。离心雾化喷头的离心旋转速度为19000转/分钟，雾化喷头的喷孔的孔径为0.2mm。

雾状微球在高3米的干燥塔内下落，在下落过程中由热空气气氛脱除水份，形成平均直径为55微米的固态微球。在雾化微球的下落过程中，采用一个除尘装置进行除尘，该除尘装置是旋风分离器，位于干燥塔外部，并连接到干燥塔的中部与底部之间的位置处。同时，在干燥塔外部还有一个湿式除尘器，与旋风分离器连接。

将得到的微球采用100目的振动筛网进行筛选，少量超标的尺寸＞80微米的微球，被筛选掉；并将超标的粒子粉碎、研磨。

(2)制备热喷涂涂层

将得到的微球采用氧-乙炔火焰喷枪，在冶金沉没辊上进行热喷涂，形成厚200微米的涂层。该涂层的表面硬度为900Hv，表面孔隙率为2％，与基材的结合强度为25MPa，光滑度Ra为0.2，耐1000℃的高温。

实施例18

(1)微球的制备

在一个储料槽内将微米级六钛酸钾针状晶须、聚乙烯吡咯烷酮-乙酸乙烯酯共聚物、水、微米级三氧化二铝粉按照这样的比例混合：六钛酸钾针状晶须与聚乙烯醇的重量比为1∶0.125，与水的重量比为1∶1，与三氧化二铝粉的重量比为1∶0.02。将物料搅拌均匀，形成糊状混合物。所述微米级六钛酸钾针状晶须的平均长度为15微米，平均直径为0.8微米，微米级三氧化二铝粉的平均直径为10微米。

将得到的混合物从储料槽送入与储料槽连接的一个离心雾化器中，储料槽的水平位置高于离心雾化器。所述离心雾化器位于一个高3米的干燥塔的顶部，而且离心雾化器的雾化喷头伸入在干燥塔内，位于干燥塔的顶部附近。干燥塔内具有300℃热空气气氛，所述热空气这样形成：采用一个送风机将空气风送入与送风机相连的加热器中，空气风在加热器内被加热至300℃，并送入与加热器相连的干燥塔内。

被送入离心雾化器中的混合物料经离心雾化喷头喷出，并喷射到干燥塔内的300℃热空气气氛中，形成雾状微球。离心雾化喷头的离心旋转速度为19000转/分钟，雾化喷头的喷孔的孔径为0.2mm。

雾状微球在高3米的干燥塔内下落，在下落过程中由热空气气氛脱除水份，形成平均直径为55微米的固态微球。在雾化微球的下落过程中，采用一个除尘装置进行除尘，该除尘装置是旋风分离器，位于干燥塔外部，并连接到干燥塔的中部与底部之间的位置处。同时，在干燥塔外部还有一个湿式除尘器，与旋风分离器连接。

将得到的微球采用100目的振动筛网进行筛选，少量超标的尺寸＞80微米的微球，被筛选掉；并将超标的粒子粉碎、研磨。

(2)制备热喷涂涂层

将得到的微球采用氧-乙炔火焰喷枪，在冶金沉没辊上进行热喷涂，形成厚200微米的涂层。该涂层的表面硬度为900Hv，表面孔隙率为2％，与基材的结合强度为25MPa，光滑度Ra为0.3，耐1000℃的高温。

实施例19

(1)微球的制备

在一个储料槽内将微米级六钛酸钾针状晶须、聚环氧乙烷-环氧丙烷共聚物、水、微米级三氧化二铝粉按照这样的比例混合：六钛酸钾针状晶须与聚乙烯醇的重量比为1∶0.125，与水的重量比为1∶1，与三氧化二铝粉的重量比为1∶0.02。将物料搅拌均匀，形成糊状混合物。所述微米级六钛酸钾针状晶须的平均长度为15微米，平均直径为0.8微米，微米级三氧化二铝粉的平均直径为10微米。

将得到的混合物从储料槽送入与储料槽连接的一个离心雾化器中，储料槽的水平位置高于离心雾化器。所述离心雾化器位于一个高3米的干燥塔的顶部，而且离心雾化器的雾化喷头伸入在干燥塔内，位于干燥塔的顶部附近。干燥塔内具有300℃热空气气氛，所述热空气这样形成：采用一个送风机将空气风送入与送风机相连的加热器中，空气风在加热器内被加热至300℃，并送入与加热器相连的干燥塔内。

被送入离心雾化器中的混合物料经离心雾化喷头喷出，并喷射到干燥塔内的300℃热空气气氛中，形成雾状微球。离心雾化喷头的离心旋转速度为19000转/分钟，雾化喷头的喷孔的孔径为0.2mm。

雾状微球在高3米的干燥塔内下落，在下落过程中由热空气气氛脱除水份，形成平均直径为55微米的固态微球。在雾化微球的下落过程中，采用一个除尘装置进行除尘，该除尘装置是旋风分离器，位于干燥塔外部，并连接到干燥塔的中部与底部之间的位置处。同时，在干燥塔外部还有一个湿式除尘器，与旋风分离器连接。

将得到的微球采用100目的振动筛网进行筛选，少量超标的尺寸＞80微米的微球，被筛选掉；并将超标的粒子粉碎、研磨。

(2)制备热喷涂涂层

将得到的微球采用氧-乙炔火焰喷枪，在冶金沉没辊上进行热喷涂，形成厚200微米的涂层。该涂层的表面硬度为900Hv，表面孔隙率为2％，与基材的结合强度为25MPa，光滑度Ra为0.3，耐1000℃的高温。

实施例20

(1)微球的制备

在一个储料槽内将微米级六钛酸钾针状晶须、聚环氧乙烷、水、微米级三氧化二铝粉按照这样的比例混合：六钛酸钾针状晶须与聚乙烯醇的重量比为1∶0.125，与水的重量比为1∶1，与三氧化二铝粉的重量比为1∶0.02。将物料搅拌均匀，形成糊状混合物。所述微米级六钛酸钾针状晶须的平均长度为15微米，平均直径为0.8微米，微米级三氧化二铝粉的平均直径为10微米。

将得到的混合物从储料槽送入与储料槽连接的一个离心雾化器中，储料槽的水平位置高于离心雾化器。所述离心雾化器位于一个高3米的干燥塔的顶部，而且离心雾化器的雾化喷头伸入在干燥塔内，位于干燥塔的顶部附近。干燥塔内具有300℃热空气气氛，所述热空气这样形成：采用一个送风机将空气风送入与送风机相连的加热器中，空气风在加热器内被加热至300℃，并送入与加热器相连的干燥塔内。

被送入离心雾化器中的混合物料经离心雾化喷头喷出，并喷射到干燥塔内的300℃热空气气氛中，形成雾状微球。离心雾化喷头的离心旋转速度为19000转/分钟，雾化喷头的喷孔的孔径为0.2mm。

雾状微球在高3米的干燥塔内下落，在下落过程中由热空气气氛脱除水份，形成平均直径为55微米的固态微球。在雾化微球的下落过程中，采用一个除尘装置进行除尘，该除尘装置是旋风分离器，位于干燥塔外部，并连接到干燥塔的中部与底部之间的位置处。同时，在干燥塔外部还有一个湿式除尘器，与旋风分离器连接。

将得到的微球采用100目的振动筛网进行筛选，少量超标的尺寸＞80微米的微球，被筛选掉；并将超标的粒子粉碎、研磨。

(2)制备热喷涂涂层

将得到的微球采用氧-乙炔火焰喷枪，在冶金沉没辊上进行热喷涂，形成厚200微米的涂层。该涂层的表面硬度为900Hv，表面孔隙率为2％，与基材的结合强度为25MPa，光滑度Ra为0.3，耐1000℃的高温。

Claims (44)

1.一种组合物，它含有：微米级六钛酸钾针状晶须、水溶性粘合剂和水，所述六钛酸钾针状晶须与水溶性粘合剂的重量比为1∶0.06-0.25，它与水的重量比为1∶0.5-4。

2.如权利要求1所述的组合物，它还含有微米级的三氧化二铝粉，所述六钛酸钾针状晶须与三氧化二铝的重量比为1∶0.01-0.05，所述三氧化二铝粉平均直径为1-20微米。

3.如权利要求1或2所述的组合物，其中所述的六钛酸钾针状晶须与水溶性粘合剂的重量比为1∶0.08-0.2。

4.如权利要求1或2所述的组合物，其中所述的六钛酸钾针状晶须与水溶性粘合剂的重量比为1∶0.10-0.17。

5.如权利要求1或2所述的组合物，其中所述的六钛酸钾针状晶须与水的重量比为1∶0.5-2。

6.如权利要求2所述的组合物，其中所述六钛酸钾针状晶须与三氧化二铝的重量比为1∶0.01-0.03。

7.如权利要求1或2所述的组合物，其中所述的六钛酸钾针状晶须的平均长度1-20微米，平均直径为0.1-1微米。

8.如权利要求1或2所述的组合物，其中所述的水溶性粘合剂选自以下粘合剂中的一种或多种：聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮/乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙基呃唑啉、聚环氧乙烷的酯类、聚环氧乙烷与聚环氧丙烷共聚物的酯类、聚环氧乙烷的氨基甲酸乙酯类、和聚环氧乙烷与聚环氧丙烷共聚物的氨基甲酸乙酯类。

9.如权利要求1或2所述的组合物，其中所述的水溶性粘合剂选自以下粘合剂中的一种或多种：聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮/乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚乙基呃唑啉、聚环氧乙烷的酯、聚环氧乙烷与聚环氧丙烷共聚物的酯、聚环氧乙烷的氨基甲酸乙酯。

10.如权利要求1或2所述的组合物，其中所述的水溶性粘合剂是聚乙烯醇。

11.一种权利要求1所述的组合物的用途，它用于制备适于热喷涂工艺的微球。

12.一种权利要求1所述的组合物的用途，它用于涂敷金属表面，经100-1000℃温度热处理后，形成保护性涂层。

13.一种权利要求1所述的组合物的用途，它用于形成隔热用的砖状部件。

14.一种用于热喷涂的微球，该微球平均直径为10-80微米，它含有：微米级六钛酸钾针状晶须和水溶性粘合剂，所述六钛酸钾针状晶须与水溶性粘合剂的重量比为1∶0.06-0.25。

15.如权利要求14所述的微球，它还含有微米级的三氧化二铝粉，所述六钛酸钾针状晶须与三氧化二铝的重量比为1∶0.01-0.05，所述三氧化二铝粉平均直径为1-20微米。

16.如权利要求14或15所述的微球，其中所述的六钛酸钾针状晶须与水溶性粘合剂的重量比为1∶0.08-0.2。

17.如权利要求14或15所述的微球，其中所述的六钛酸钾针状晶须与水溶性粘合剂的重量比为1∶0.10-0.17。

18.如权利要求15所述的微球，其中所述六钛酸钾针状晶须与三氧化二铝的重量比为1∶0.01-0.03。

19.如权利要求14或15所述的微球，其中所述的六钛酸钾针状晶须的平均长度1-20微米，平均直径为0.1-1微米。

20.如权利要求14或15所述的微球，其中所述的水溶性粘合剂选自以下粘合剂中的一种或多种：聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮/乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙基呃唑啉、聚环氧乙烷的酯类、聚环氧乙烷与聚环氧丙烷共聚物的酯类、聚环氧乙烷的氨基甲酸乙酯类、和聚环氧乙烷与聚环氧丙烷共聚物的氨基甲酸乙酯类。

21.如权利要求14或15所述的微球，其中所述的水溶性粘合剂选自以下粘合剂中的一种或多种：聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮/乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚乙基呃唑啉、聚环氧乙烷的酯、聚环氧乙烷与聚环氧丙烷共聚物的酯、聚环氧乙烷的氨基甲酸乙酯。

22.如权利要求14或15所述的微球，其中所述的水溶性粘合剂是聚乙烯醇。

23.一种制造权利要求14所述微球的方法，它依次包括如下步骤：

(1)将微米级六钛酸钾针状晶须、水溶性粘合剂和水按照这样的比例混合：六钛酸钾针状晶须与水溶性粘合剂的重量比为1∶0.06-0.25，与水的重量比为1∶0.5-4，由此形成糊状混合物；

(2)将步骤(1)中得到的混合物送入位于高2-5米的干燥塔的顶部的离心雾化器中，经离心雾化喷头喷出，并喷射到干燥塔内的100-450℃热空气气氛中，形成雾状微球；该离心雾化喷头的离心旋转速度为12000-25000转/分钟，雾化喷头的喷孔的孔径为0.1-2.0mm；

(3)微球在所述高度为2-5米的干燥塔内下落，在下落过程中脱除水份，形成固态微球。

24.如权利要求23所述的方法，其中所述干燥塔内热空气气氛的温度为200-350℃。

25.如权利要求23所述的方法，其中所述干燥塔内热空气气氛的温度为300℃。

26.如权利要求23-25中任一项所述的方法，其中所述离心雾化喷头的离心旋转速度为15000-20000转/分钟。

27.如权利要求23-25中任一项所述的方法，其中所述雾化喷头的喷孔的孔径为0.1-1.0mm。

28.如权利要求23-25中任一项所述的方法，其中所述雾化喷头的喷孔的孔径为0.1-0.5mm。

29.如权利要求23-25中任一项所述的方法，其中所述干燥塔的高度为2-4米。

30.如权利要求23-25中任一项所述的方法，其中所述干燥塔的高度为2.5-3.5米。

31.如权利要求23-25中任一项所述的方法，它还包括：在步骤(3)所述的微球下落过程中，采用除尘装置，将微球进行除尘。

32.如权利要求23-25中任一项所述的方法，它还包括筛选步骤(4)：将由步骤(3)得到的微球采用100-500目的振动筛网进行筛选，极少量超标的微球尺寸＞80微米的微球被筛选掉，并将超标的粒子粉碎、研磨。

33.一种权利要求14所述微球的用途，它用于热喷涂，形成热喷涂涂层。

34.一种热喷涂涂层，它含有六钛酸钾和水溶性粘合剂，所述六钛酸钾与水溶性粘合剂的重量比为1∶0.06-0.25；该涂层厚150微米-2毫米。

35.如权利要求34所述的热喷涂涂层，它的表面硬度为900-1100Hv，表面孔隙率为1-2％，该涂层与基材的结合强度为25-35MPa，光滑度Ra为0.05-0.3，耐1000-1300℃的高温。

36.如权利要求34或35所述的涂层，其中所述的六钛酸钾针状晶须与水溶性粘合剂的重量比为1∶0.10-0.17。

37.如权利要求34或35所述的涂层，其中所述的水溶性粘合剂选自以下粘合剂中的一种或多种：聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡咯烷酮/乙酸乙烯酯共聚物、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙基呃唑啉、聚环氧乙烷的酯类、聚环氧乙烷与聚环氧丙烷共聚物的酯类、聚环氧乙烷的氨基甲酸乙酯类、和聚环氧乙烷与聚环氧丙烷共聚物的氨基甲酸乙酯类。

38.如权利要求34或35所述的涂层，其中所述的水溶性粘合剂是聚乙烯醇。

39.一种专用于权利要求23所述方法的设备体系，它包括：送风机、加热器、储料槽、离心雾化器、干燥塔；

其中送风机、加热器和干燥塔依次连接，送风机将空气送入加热器，形成的热风再由加热器送入干燥塔内；

储料槽与离心雾化器连接，离心雾化器位于干燥塔顶部，而且离心雾化器的雾化喷头伸入在干燥塔内，位于干燥塔的顶部附近；

其中所述干燥塔的高度为2-5米，所述离心雾化喷头的雾化喷孔的孔径为0.1-2.0mm。

40.如权利要求39所述的设备体系，其中所述的储料槽与离心雾化器的相对关系布置成：使储料槽内的物料能够依靠重力流入离心雾化器中。

41.如权利要求39所述的设备体系，它还包括供料泵，安装在储料槽与离心雾化器之间，该供料泵用于将储料槽内的物料送入离心雾化器中。

42.如权利要求39-41中任一项所述的设备体系，它还包括除尘装置，该除尘装置位于干燥塔外部，并连接到干燥塔的中部与底部之间的位置处。

43.如权利要求42所述的设备体系，所述除尘装置选自旋风分离器、干式除尘器、湿式除尘器中的至少一种。

44.如权利要求39-41中任一项所述的设备体系，它还包括100-500目的振动筛网，位于干燥塔的下部，筛选收集在干燥塔底部的微球。

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