CN105458276A - 一种制备活性金属复合硼粉的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备活性金属复合硼粉的方法，首先将线爆复合设备抽真空至-(0.05～0.1)MPa后，充入惰性气体至0.1～0.2MPa；通过送丝机将设定规格的金属丝送入所述线爆复合设备的线爆区，利用电爆炸雾化法对所述金属丝快速熔化及气化；再采用载流气体将气化后的金属蒸汽送入控温冷凝沉积系统，同时将硼粉利用超声脉冲分散装置均匀分散于金属蒸汽中；所述金属蒸汽在温度可控的冷却区逐步沉积于所述硼粉的表面，形成一层厚度可控的金属薄膜，获得活性金属复合硼粉。利用该方法制备的活性金属复合硼粉颗粒分散性好，金属层厚度均匀可控，复合过程可连续进行，适合于产业化生成。

Description

一种制备活性金属复合硼粉的方法
技术领域
本发明涉及新材料制备技术领域，尤其涉及一种制备活性金属复合硼粉的方法。
背景技术
活性金属复合硼粉是新一代无定形硼粉产品，包括硼镁复合粉、硼铝复合粉、硼钛复合粉、硼镁铝复合粉及硼镁钛复合粉等产品，作为具有良好点火性能的高能燃料，表现出点火温度低、燃烧效率高、燃烧残渣少等优良的性能，已在诸多高能领域获得广泛应用。由于金属复合硼粉表面活性高，容易与空气直接接触发生氧化，从而影响复合粉的点火和燃烧性能，因此，活性金属复合硼粉制备过程中必须采取有效的防氧化保护技术；同时采用金属与硼粉复合，由于硼粉易团聚，实现金属在硼粉单颗粒上的均匀复合非常困难。
现有技术中在活性金属复合硼粉的制备方面也开展了部分工作，例如采用多弧离子镀膜技术(PVD)制备了铝包覆硼复合粉，但由于超细硼粉大量团聚，导致金属难以均匀复合于硼粉表面，而且该方法受靶材限制，对硼粉表面复合不同金属通用性差，制备成本高，效率低，难以实现批产化制备；或者是利用混合球磨法制备铝硼复合粒子，该方法将硼粉、镁粉及助剂经过长时间研磨，可以实现硼粉与金属微冶金结合，但复合均匀性和微观弥散程度均不理想，而且针对超细硼这种易团聚粘性物质，不仅球磨过程会出现大量物料沉积导致复合失败，而且球磨碎屑核球磨助剂都会引入下游产品中，影响产品应用性能。
发明内容
本发明的目的是提供一种制备活性金属复合硼粉的方法，利用该方法制备的活性金属复合硼粉颗粒分散性好，金属层厚度均匀可控，复合过程可连续进行，适合于产业化生成。
一种制备活性金属复合硼粉的方法，所述方法包括：
首先将线爆复合设备抽真空至-(0.05～0.1)MPa后，充入惰性气体至0.1～0.2MPa；
通过送丝机将设定规格的金属丝送入所述线爆复合设备的线爆区，利用电爆炸雾化法对所述金属丝快速熔化及气化；
再采用载流气体将气化后的金属蒸汽送入控温冷凝沉积系统，同时将硼粉利用超声脉冲分散装置均匀分散于金属蒸汽中；
所述金属蒸汽在温度可控的冷却区逐步沉积于所述硼粉的表面，形成一层厚度可控的金属薄膜，获得活性金属复合硼粉。
所述金属丝为燃烧活性高的金属材料，具体包括：各种规格尺寸的镁丝、铝丝、钛丝、锆丝、镍丝和合金丝中的一种或多种；且优选金属丝的直径为0.2～0.5mm。
所述硼粉中硼的质量含量为85～99％；且中位粒径为0.1～8μm。
所获得的活性金属复合硼粉中的金属含量能调节，且优选金属含量为3～20％。
所述惰性气体为氩气或者氮气；
所述载流气体为氩气或者氮气。
所述冷却区的冷却温度为300～800℃。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，利用该方法制备的活性金属复合硼粉颗粒分散性好，金属层厚度均匀可控，复合过程可连续进行，适合于产业化生成。
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制备活性金属复合硼粉的方法流程示意图；
图2为本发明所举实例制备活性金属复合硼粉的工艺过程示意图；
图3为本发明所举实例中硼镁复合粉的X衍射图。
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。
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制备活性金属复合硼粉的方法流程示意图，所述方法包括：
步骤11：首先将线爆复合设备抽真空至-(0.05～0.1)MPa后，充入惰性气体至0.1～0.2MPa；
在该步骤中，该线爆复合设备可以包含高压放电爆炸系统、超声脉冲分散装置、控温冷凝沉积系统、真空系统、冷却循环系统及物料收集系统等。
所述金属丝为燃烧活性高的金属材料，具体包括：各种规格尺寸的镁丝、铝丝、钛丝、锆丝、镍丝和合金丝中的一种或多种；且优选金属丝的直径为0.2～0.5mm。
这里，所述惰性气体可以为氩气或者氮气。
步骤12：通过送丝机将设定规格的金属丝送入所述线爆复合设备的线爆区，利用电爆炸雾化法对所述金属丝快速熔化及气化；
步骤13：再采用载流气体将气化后的金属蒸汽送入控温冷凝沉积系统，同时将硼粉利用超声脉冲分散装置均匀分散于金属蒸汽中；
在该步骤中，所述硼粉中硼的质量含量为85～99％；且中位粒径(D50)可以为0.1～8μm。
上述载流气体可以为氩气或者氮气。
步骤14：所述金属蒸汽在温度可控的冷却区逐步沉积于所述硼粉的表面，形成一层厚度可控的金属薄膜，获得活性金属复合硼粉。
在该步骤中，所述冷却区的冷却温度可以为300～800℃。
所获得的活性金属复合硼粉中的金属含量能调节，且优选金属含量为3～20％。
另外，在获得上述活性金属复合硼粉之后，还可以进一步将其通过载流气体输送到物料收集系统，真空包装。
下面以具体的实例对上述制备方法的工艺过程进行详细说明：
实施例1、如图2所示为本发明所举实例制备活性金属复合硼粉的工艺过程示意图，参考图2：
首先将线爆复合设备抽真空至-0.1MPa、充惰性气体至0.2MPa，通过送丝机将直径镁丝送入线爆区；
开启电源，在10KV的电压下将金属丝快速熔化及气化并通过氩气送入控温冷凝沉积系统，同时将硼含量95％硼粉通过超声脉冲分散装置输送到镁蒸气中；
镁蒸气在冷却过程中逐步沉积形成金属薄膜附着在硼粉表面形成镁复合硼粉，经过镁复合后的硼粉通过氩气输送到料仓，真空包装，获得硼镁复合粉。
进一步，通过硼镁复合粉的透射电镜图可知：硼粉表面均匀复合了一层金属镁。如图3所示为本发明所举实例中硼镁复合粉的X衍射图，图3中含明显的硼峰和镁峰。
实施例2、将线爆复合设备抽真空至-0.05MPa、充惰性气体至0.2MPa，通过送丝机将直径铝丝送入线爆区；
开启电源，在10KV的电压下将金属丝快速熔化及气化并通过氩气送入控温冷凝沉积系统；同时将硼含量88％硼粉通过超声脉冲分散装置输送到铝蒸气中；
铝蒸气在冷却过程中逐步沉积形成金属薄膜附着在硼粉表面形成铝复合硼粉，经过铝复合后的硼粉通过氩气输送到料仓，真空包装，获得硼铝复合粉。
实施例3、将线爆复合设备抽真空至-0.1MPa、充惰性气体至0.2MPa，通过送丝机将直径钛丝送入线爆区；
开启电源，在10KV的电压下将金属丝快速熔化及气化并通过氩气送入控温冷凝沉积系统；同时将硼含量99％硼粉通过超声脉冲分散装置输送到钛蒸气中；
钛蒸气在冷却过程中逐步沉积形成金属薄膜附着在硼粉表面形成钛复合硼粉，经过钛复合后的硼粉通过氩气输送到料仓，真空包装，获得硼钛复合粉。
综上所述，利用本发明实施例所述方法制备的活性金属复合硼粉颗粒分散性好，金属层厚度均匀可控，复合过程可连续进行，适合于产业化生成。
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 (6)

1.一种制备活性金属复合硼粉的方法，其特征在于，所述方法包括：
首先将线爆复合设备抽真空至-(0.05～0.1)MPa后，充入惰性气体至0.1～0.2MPa；
通过送丝机将设定规格的金属丝送入所述线爆复合设备的线爆区，利用电爆炸雾化法对所述金属丝快速熔化及气化；
再采用载流气体将气化后的金属蒸汽送入控温冷凝沉积系统，同时将硼粉利用超声脉冲分散装置均匀分散于金属蒸汽中；
所述金属蒸汽在温度可控的冷却区逐步沉积于所述硼粉的表面，形成一层厚度可控的金属薄膜，获得活性金属复合硼粉。
2.根据权利要求1所述制备活性金属复合硼粉的方法，其特征在于，
所述金属丝为燃烧活性高的金属材料，具体包括：各种规格尺寸的镁丝、铝丝、钛丝、锆丝、镍丝和合金丝中的一种或多种；且优选金属丝的直径φ为0.2～0.5mm。
3.根据权利要求1所述制备活性金属复合硼粉的方法，其特征在于，
所述硼粉中硼的质量含量为85～99％；且中位粒径为0.1～8μm。
4.根据权利要求1所述制备活性金属复合硼粉的方法，其特征在于，
所获得的活性金属复合硼粉中的金属含量能调节，且优选金属含量为3～20％。
5.根据权利要求1所述制备活性金属复合硼粉的方法，其特征在于，
所述惰性气体为氩气或者氮气；
所述载流气体为氩气或者氮气。
6.根据权利要求1所述制备活性金属复合硼粉的方法，其特征在于，
所述冷却区的冷却温度为300～800℃。
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