CN104325148B - 一种冷喷涂用低阻力球形金属粉末的制备方法及球形金属粉末 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种冷喷涂用低阻力球形金属粉末的制备方法及球形金属粉末，首先采用惰气雾化的方法制备出粒度在4～45微米之间的球形金属粉末；将制备得到的球形金属粉末高速反复撞击在带有相应规格表面凸起的基体上，使得所述球形金属粉末的表面形成凹坑；将上述处理过的球形金属粉末通过气流分级，获得表面带有凹坑的球形金属粉末。该方法通过改善粉末表面形貌，能有效抑制流动分离的发生，提高粉末在喷涂过程中的飞行速率，从而提高涂层致密性。

Description

一种冷喷涂用低阻力球形金属粉末的制备方法及球形金属 粉末

技术领域

本发明涉及冷喷涂技术领域，尤其涉及一种冷喷涂用低阻力球形金属粉末的制备方法及球形金属粉末。

背景技术

冷喷涂是采用低温预热的超音速气流(100～600℃)带动固态颗粒高速飞行，在撞击基体的同时颗粒发生绝热剪切失稳形成涂层。采用该技术进行涂层制备过程中，粉末飞行的速率越高，涂层质量越高，性能越好。

现有技术方案中，冷喷涂用球形粉末在飞行过程中，球体周围易形成层流边界，而层流边界层较易发生流动分离现象，即流线离开球的表面，在球体迎面形成高压区，背面形成较大的低压区，产生很大的压差阻力，这种现象会使粉末加速不充分，飞行的距离变小。

发明内容

本发明的目的是提供一种冷喷涂用低阻力球形金属粉末的制备方法及球形金属粉末，该方法制备的球形金属粉末通过改善粉末表面形貌，能有效抑制流动分离的发生，提高粉末在喷涂过程中的飞行速率，从而提高涂层致密性。

一种冷喷涂用低阻力球形金属粉末的制备方法，所述制备方法包括：

采用惰气雾化的方法制备出粒度在4～45微米之间的球形金属粉末；

将制备得到的球形金属粉末高速反复撞击在带有相应规格表面凸起的基体上，使得所述球形金属粉末的表面形成凹坑；

将上述处理过的球形金属粉末通过气流分级，获得表面带有凹坑的球形金属粉末。

所获得的表面带有凹坑的球形金属粉末在表面均匀分布有300～500个凹坑，且每个凹坑的直径为0.2～2.0μm、深度为0.1～0.6μm。

所述相应规格表面凸起的基体具体包括：

表面突起分布状态为2×10⁵个/mm²的平面基体，其突起高度为0.8μm、直径为1.2μm；或，表面突起分布状态为4×10⁵个/mm²的平面基体，其突起高度为0.8μm、直径为1.2μm；或，表面突起分布状态为1×10⁶个/mm²的平面基体，其突起高度为0.1μm、直径为0.2μm。

所述将制备得到的球形金属粉末高速反复撞击在带有相应规格表面凸起的基体上，具体包括：

利用喷枪和高速气流将冷却充分的球形金属粉末高速反复撞击在带有相应规格表面凸起的基体上，并循环多次。

一种冷喷涂用低阻力球形金属粉末，所述球形金属粉末的球体表面带有凹坑，所述凹坑均匀分布有300～500个。

每个凹坑的直径为0.2～2.0μm、深度为0.1～0.6μm。

所述球形金属粉末的球体粒度在4～45微米之间。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，该方法制备的球形金属粉末通过改善粉末表面形貌，能有效抑制流动分离的发生，提高粉末在喷涂过程中的飞行速率，从而提高涂层致密性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例所提供冷喷涂用低阻力球形金属粉末的制备方法流程示意图；

图2为本发明实施例所提供冷喷涂用低阻力球形金属粉末的结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

在冷喷涂过程中，当球体表面有凹痕时，凹痕能促使湍流转捩发生，湍流边界层不易发生流动分离现象，从而使球体背后的低压区变小，减少阻力，这便使粉末的飞行距离增大，因此改善粉末表面形态，形成一定数量的凹坑，就可以有效的抑制流动分离的发生，提高粉末在喷涂过程中的飞行速率，从而提高涂层致密性，本发明实施例所述制备方法就是基于上述原理。下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本发明实施例所提供冷喷涂用低阻力球形金属粉末的制备方法流程示意图，所述制备方法包括：

步骤11：采用惰气雾化的方法制备出粒度在4～45微米之间的球形金属粉末；

步骤12：将制备得到的球形金属粉末高速反复撞击在带有相应规格表面凸起的基体上，使得所述球形金属粉末的表面形成凹坑；

在该步骤中，所述相应规格表面凸起的基体可以为如下参数：

表面突起分布状态为2×10⁵个/mm²的平面基体，其突起高度为0.8μm、直径为1.2μm；或，表面突起分布状态为4×10⁵个/mm²的平面基体，其突起高度为0.8μm、直径为1.2μm；或，表面突起分布状态为1×10⁶个/mm²的平面基体，其突起高度为0.1μm、直径为0.2μm。

上述参数的基体外，本领域技术人员能够想到的其他规格表面凸起的基体均可以实现本发明。

另外，在制备过程中，可以利用喷枪和高速气流将冷却充分的球形金属粉末高速反复撞击在带有相应规格表面凸起的基体上，并循环多次。

步骤13：将上述处理过的球形金属粉末通过气流分级，获得表面带有凹坑的球形金属粉末。

经过上述处理后，所获得的表面带有凹坑的球形金属粉末在表面均匀分布有300～500个凹坑，且每个凹坑的直径为0.2～2.0μm、深度为0.1～0.6μm。

基于上述制备方法，本发明实施例还提供了一种冷喷涂用低阻力球形金属粉末，如图2所示为本发明实施例所提供冷喷涂用低阻力球形金属粉末的结构示意图，所述球形金属粉末包括球体1和凹坑2，其中：

球体1表面带有凹坑2，所述凹坑2均匀分布有300～500个。

具体实现中，每个凹坑2的直径为0.2～2.0μm、深度为0.1～0.6μm；且该球形金属粉末的球体1的粒度在4～45微米之间。

该球形金属粉末的具体制备方法见上述方法实施例所述。

下面将结合具体实施例对上述本发明制备方法及制备的球形金属粉末做进一步说明：

实施例1、

首先采用惰气雾化的方法制备出粒度在10～25μm之间的球形镍粉。

取表面突起分布状态为2×10⁵个/mm²的平面基体，其突起高度为0.8μm、直径为1.2μm。采用口径为5mm的喷枪、压力为4MPa高速气流将冷却充分的粉末反复撞击在该基体上，循环次数为5次。

再将处理过的粉末通过气流分级，获得10～25μm的粉末成品。

实施例2、

首先，采用惰气雾化的方法制备出粒度在20～45μm之间的球形铜粉。

取表面突起分布状态为4×10⁵个/mm²的平面基体，其突起高度为0.8μm、直径为1.2μm。采用口径为5mm的喷枪、压力为2MPa高速气流将冷却充分的粉末反复撞击在硬质合金基材上，循环次数为3次。

再将处理过的粉末通过气流分级，获得20～45μm的粉末成品。

实施例3、

首先，采用惰气雾化的方法制备出粒度在4～10μm之间的球形铝合金粉。

取表面突起分布状态为1×10⁶个/mm²的平面基体，其突起高度为0.1μm、直径为0.2μm。采用口径为5mm的喷枪、压力为2MPa高速气流将冷却充分的粉末反复撞击在硬质合金基材上，循环次数为3次。

再将处理过的粉末通过气流分级，获得4～10μm的粉末成品。

综上所述，利用本发明所述制备方法对球形金属粉末进行特殊处理，使其表面形成凹坑，有利于抑制在飞行过程中粉末周边气流分离的发生，从而提升粉末在冷喷涂过程中的飞行速率，提高涂层质量及性能。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种冷喷涂用低阻力球形金属粉末的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

采用惰气雾化的方法制备出粒度在4～45微米之间的球形金属粉末；

将制备得到的球形金属粉末高速反复撞击在带有相应规格表面凸起的基体上，使得所述球形金属粉末的表面形成凹坑，其中，所述相应规格表面凸起的基体具体包括：

表面凸起分布状态为2×10⁵个/mm²的平面基体，其凸起高度为0.8μm，直径为1.2μm；或，表面凸起分布状态为4×10⁵个/mm²的平面基体，其凸起高度为0.8μm，直径为1.2μm；或，表面凸起分布状态为1×10⁶个/mm²的平面基体，其凸起高度为0.1μm，直径为0.2μm；

将所得到的球形金属粉末通过气流分级，获得表面带有凹坑的球形金属粉末，其中，所获得的表面带有凹坑的球形金属粉末在表面均匀分布有300～500个凹坑，且每个凹坑的直径为0.2～2.0μm、深度为0.1～0.6μm。

2.根据权利要求1所述冷喷涂用低阻力球形金属粉末的制备方法，其特征在于，所述将制备得到的球形金属粉末高速反复撞击在带有相应规格表面凸起的基体上，具体包括：

利用喷枪和高速气流将冷却充分的球形金属粉末高速反复撞击在带有相应规格表面凸起的基体上，并循环多次。