CN115870493B - 一种低烧损复合粉末及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于热喷涂材料技术领域，具体涉及一种低烧损复合粉末及其制备方法，方法包括以下步骤：1）将可磨耗组分粉末进行表面整形，得到整形粉末；其中，所述整形粉末颗粒的等效直径比为0.40‑0.80；2）将所述整形粉末和粒度不大于20μm的细粒径骨架组分粉末进行均匀混合，再加入粘结剂进行团聚复合，制得一次复合颗粒；其中，所述粘结剂的用量为总原料重量的0.1‑1wt%；3）将所得一次复合颗粒与粒度为20‑80μm的粗粒径骨架组分粉末进行低剪切混合；所述低剪切混合的搅拌转速为100‑200r/min。本发明方法制得的复合粉末组织均匀，可磨耗组分烧损率低，提高热喷涂涂层组织均匀性和孔隙率，并能降低涂层硬度。

Description

一种低烧损复合粉末及其制备方法

技术领域

本发明属于热喷涂材料技术领域，具体涉及一种低烧损复合粉末及其制备方法。

背景技术

可磨耗涂层/耐磨减摩涂层/耐腐蚀涂层广泛用于航空、航天、机械装备制造和维护，此类涂层一般含有保障其强度的金属骨架组分和改善其摩擦学特性的可磨耗组分。采用等离子喷涂或火焰喷涂等热喷涂方法将含有金属骨架组分和可磨耗组分的复合粉末喷涂在零件基体表面，形成可磨耗涂层/耐磨减摩涂层/耐腐蚀涂层。

热喷涂复合粉末的形貌和均匀性对热喷涂工艺的粉末烧损和涂层性能有重要影响，其中，聚苯酯、石墨、氮化硼粉末是复合粉末中典型可磨耗组分粉末，具有耐高温、耐磨、自润滑、耐腐蚀等一系列优良性能，但是普遍存在粉末形貌不规则、表面枝丫和棱角较多、易粘附团聚等不足，形貌不规则的粉末，在喷涂火焰中会受热不均匀，枝丫、尖角处和棱角处最易受热熔化，凹陷部位和芯部熔化较慢，例如，聚苯酯粉末在温度一般高于3500℃、速度大于1000m/s的喷涂焰流中，极易发生烧损、分散等，导致其热喷涂沉积效率低，涂层组织不均匀、可控性差，涂层硬度和孔隙率等不合格。

热喷涂复合粉末常用的制备方法有团聚复合和机械混合。团聚复合工艺引入大量有机粘结剂，一般占比大于8wt%，虽会提高复合粉末的均匀性，但会显著改变粉末原始形貌，粘结剂热分解也会大大降低涂层的力学性能。常规机械混合工艺对组分材料物性差异小的粉末是能够充分混合均匀的，而聚苯酯、石墨、氮化硼可磨耗组分与CuAl、Al、AlSi、NiCr等金属骨架组分间表面形貌、组分密度、粒径及流动性均存在较大差异。采用常规机械混合工艺制备复合粉末时，滚筒内的粉末始终朝着单一方向进行转动，粉末仅在重力作用下做出流动和覆盖运动，易产生物料比重偏析和积聚现象，在喷涂送粉时还会在送粉器、送粉管中发生粉末组分分离、偏聚等会造成涂层组织不均匀，严重影响涂层质量。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的复合粉末混合不均匀而导致可磨耗组分烧损率高、热喷涂涂层组织不均匀、硬度低和孔隙率低的缺陷，提供一种低烧损复合粉末及其制备方法，该方法制得的复合粉末组织均匀，可磨耗组分烧损率低，提高热喷涂涂层组织均匀性，并能提高涂层硬度和孔隙率。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种低烧损复合粉末的制备方法，包括以下步骤：

1）将可磨耗组分粉末进行表面整形，得到整形粉末；其中，所述整形粉末颗粒的等效直径比为0.40-0.80，所述等效直径比为在扫描电镜放大100倍条件下整形粉末颗粒投影面的面积等效直径与周长等效直径的比值；

2）将所述整形粉末和粒度不大于20μm的细粒径骨架组分粉末进行均匀混合，再加入粘结剂进行团聚复合，制得一次复合颗粒；其中，所述粘结剂的用量为总原料重量的0.1wt%-1wt%；

3）将所得一次复合颗粒与粒度为20-80μm的粗粒径骨架组分粉末进行低剪切混合；所述低剪切混合的搅拌转速为100-200r/min、优选120-200r/min。

在一些优选实施方式中，所述整形粉末颗粒的等效直径比为0.60-0.70，所述粘结剂的用量为总原料重量的0.1wt%-0.5wt%。

在一些优选实施方式中，步骤1）中，所述表面整形包括气流冲击式表面整形、机械挤压式整形中的至少一种。

更优选地，所述气流冲击式表面整形的条件包括：研磨盘转速为1000-1500r/min，循环冲击时间为10-20min，单次投料量为1-3kg，气流压力为0.05-0.20MPa、优选0.05-0.15MPa。

更优选地，所述机械挤压式整形的过程包括：依次进行高效混合、强制挤出；其中，在高效混合阶段的搅拌转速为100-300r/min，搅拌时间为2-5min；在强制挤出阶段的搅拌转速为2000-2800r/min，搅拌时间为15-30min。

在一些优选实施方式中，步骤1）中，所述可磨耗组分粉末的粒度为45-200μm。

在一些优选实施方式中，步骤2）中，所述均匀混合和团聚复合的搅拌转速各自独立地为30-50r/min，所述均匀混合的时间为20-40min，所述团聚复合的时间为50-100min。

在一些优选实施方式中，步骤2）中，所述整形粉末和所述细粒径骨架组分粉末的重量比为1:1.0-5.0；步骤3）中，所述一次复合颗粒与所述粗粒径骨架组分粉末的重量比为1:1.0-10.0。

在一些优选实施方式中，步骤3）中，所述低剪切混合的时间为1.5-3h；和/或，所述低剪切混合包括V型混合、双锥混合、双运动混合和三维混合中的至少一种。

第二方面，本发明提供一种低烧损复合粉末，其通过第一方面所述的制备方法制得。

在一些优选实施方式中，所述低烧损复合粉末在通过等离子喷枪热喷涂制备涂层中的烧损率在30wt%以下；其中，所述热喷涂的条件包括：氩气流量为70L/min，氢气流量为5L/min，送粉速率为25g/min，电流为390A，功率为28kW，喷涂距离为100mm。

本发明通过表面整形得到特定等效直径比的整形粉末，配合采用“可添加微量的粘结剂的包覆混合，和低剪切混合”的两步法复合工艺，减少了可磨耗组分粉末在喷涂焰流中的烧损，制取了组分均匀的低烧损复合粉末，解决了传统团聚复合工艺中粘结剂含量较高而影响涂层性能问题，和常规机械混合存在的大比重组分物性差异混合不均匀问题，实现粉末均匀复合。本发明的方法所得低烧损复合粉末可有效降低可磨耗涂层/耐磨减摩涂层/耐腐蚀涂层材料在热喷涂过程中的损失，提高涂层中孔隙组分含量，从而提高涂层的组织均匀性和可控性，在航空发动机和燃气轮机中有广阔应用前景。

其中，本发明采用粉末表面整形技术得到特定等效直径比的整形粉末，能够使团聚颗粒被打散、颗粒棱角被打磨表面圆整化，并去除微细颗粒，从而获得粒度分布更为集中、形貌呈球状或类球状的粉末，保证颗粒表面性质的均一，减少了在喷涂焰流中的烧损；并使得能够后续只需采用微量的粘结剂进行包覆混合，即可制得组分均匀的低烧损复合粉末。其相比于现有技术中采用高含量的粘结剂的方案，不仅能降低粘结剂用量，还能提高涂层中孔隙率、硬度均匀性和组织均匀性等性能。

而且，本发明采用低剪切混合的方式将一次复合颗粒与粗粒径骨架组分粉末进行混合，能够在粉体重力扩散混合的基础上叠加进行多层次、多方向的低强度剪切搅拌混合，实现粉末颗粒间的快速位移与互换，以减小混合过程对复合颗粒影响并促进比重差异大物料混合的均匀性，从而达到复合粉末混合均匀的目的，能够保证粉末具有良好的喷涂工艺适应性。

本发明提供的低烧损复合粉末具有组分分布均匀、在热喷涂过程中可磨耗组分损失小，形成的涂层中孔隙率高，涂层硬度和组织均匀性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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相关的附图。

图1为本发明实施例1的表面整形前聚苯酯粉末扫描电子显微镜照片；

图2为本发明实施例1的表面整形后聚苯酯粉末扫描电子显微镜照片；

图3为本发明实施例1的CuAl-聚苯酯一次复合颗粒粉末扫描电子显微镜照片；

图4为本发明实施例1的CuAl/聚苯酯涂层的截面位置扫描电子显微镜照片。

图5为对比例1的CuAl/聚苯酯涂层的截面位置扫描电子显微镜照片。

图6为对比例2的CuAl/聚苯酯涂层的截面位置扫描电子显微镜照片。

图7为本发明各原料复合的结构示意图。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明的发明人研究发现，现有技术中，热喷涂复合粉末的形貌和均匀性对热喷涂工艺的粉末烧损和涂层性能有重要影响，其中，聚苯酯、石墨、氮化硼等粉末是复合粉末中典型可磨耗组分粉末，具有耐高温、耐磨、自润滑、耐腐蚀等一系列优良性能，但是普遍存在粉末形貌不规则、表面枝丫和棱角较多、易粘附团聚等不足，形貌不规则的粉末，在喷涂火焰中会受热不均匀，枝丫、尖角处和棱角处最易受热熔化，凹陷部位和芯部熔化较慢。形貌不规则的可磨耗组分易发生烧损、分散等，导致其热喷涂沉积效率低，涂层组织不均匀、可控性差，涂层硬度普遍偏高、可磨耗性不足。

对此，第一方面，本发明提供了一种低烧损复合粉末的制备方法，包括以下步骤：

1）将可磨耗组分粉末进行表面整形，得到整形粉末；其中，所述整形粉末颗粒的等效直径比为0.40-0.80，所述等效直径比为在扫描电镜放大100倍条件下整形粉末颗粒投影面的面积等效直径与周长等效直径的比值；

2）将所述整形粉末和粒度不大于20μm、优选1-20μm的细粒径骨架组分粉末进行均匀混合，再加入粘结剂进行团聚复合，制得一次复合颗粒；其中，所述粘结剂的用量为总原料重量的0.1wt%-1wt%；

3）将所得一次复合颗粒与粒度为20-80μm的粗粒径骨架组分粉末进行低剪切混合；所述低剪切混合的搅拌转速为100-200r/min、优选120-200r/min。

本发明中，所述整形粉末颗粒投影面的面积等效直径与周长等效直径是指整形粉末颗粒投影面的面积等效直径，整形粉末颗粒投影面的周长等效直径，也即，根据整形粉末颗粒投影面的面积或周长来计算其等效圆形的相应直径。

本发明中，采用上述特定等效直径比的整形粉末能够使得只需微量的粘结剂即可实现包覆混合，后续可采用低剪切混合，从而获得组分均匀的复合粉末，利于提高其在热喷涂后形成涂层的硬度均匀性、孔隙率，降低热喷涂过程中可磨耗组分的烧损量，提高涂层中可磨耗组分的含量。而在相同条件下，若整形粉末的等效直径比过大，可磨耗组分粉末圆整度高，比表面积小，虽然自身抗烧损增强，但在微量粘结剂下细粒径的骨架组分不易粘附在可磨耗组分颗粒表面，无法对可磨耗组分形成保护，在喷涂焰流中仍然会被烧损，同时在喷涂送粉器过程中易发生可磨耗组分的偏聚，导致涂层组织不均匀；若整形粉末的等效直径比过小，则可磨耗组分粉末球形度差，比表面积大，会造成可磨耗组分粉末颗粒间易粘结团聚，喷涂焰流中易被烧损。本发明配合添加少量粘结剂能加强对可磨耗组分的保护，使骨架粉末颗粒更多的包覆在可磨耗组分粉末表面；而若粘结剂加入量很低即会形成包覆颗粒，但是颗粒包覆强度不大，在喷涂送粉器过程中易发生溃散，增加了烧损量，喷涂后涂层存在组织不均匀，孔隙偏析情况。

而且，本发明采用适宜搅拌转速的低剪切混合方式（柔性机械混合）将一次复合颗粒与粗粒径骨架组分粉末颗粒进行混合，在粉体重力扩散混合的基础上叠加进行多层次、多方向的低强度剪切搅拌混合，实现粉末颗粒间的快速位移与互换，以减小混合过程对复合颗粒影响并促进比重差异大物料混合的均匀性，从而达到复合粉末混合均匀的目的，能够保证粉末具有良好的喷涂工艺适应性。而在相同条件下，若低剪切混合的搅拌转速太大，容易造成粉末颗粒形貌的破坏，太小则不易混合均匀。

相比于现有技术中采用的搅拌桨混合，低剪切混合为一种低剪切柔性机械混合的方式，其对粉末颗粒形貌的破坏影响更小，不易造成粉末颗粒被打散；而搅拌桨混合等常规混合，滚筒内的粉末始终朝着单一方向进行转动，粉末仅在重力作用下做出流动和覆盖运动，易产生物料比重偏析和积聚现象，在喷涂送粉时还会在送粉器、送粉管中发生粉末组分分离、偏聚等会造成涂层组织不均匀，严重影响涂层质量。

所述整形粉末颗粒的等效直径比为0.40-0.80，具体例如可以为0.40、0.50、0.60、0.70、0.80等。

所述粘结剂的用量为总原料重量的0.1wt%-1wt%，具体例如可以为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1wt%等。

在一些优选实施方式中，所述整形粉末颗粒的等效直径比为0.60-0.70，所述粘结剂的用量为总原料重量的0.1wt%-0.5wt%。该优选方案下，更利于提高最终所得复合粉末在热喷涂后形成涂层的硬度均匀性、孔隙率，降低热喷涂过程中可磨耗组分的烧损量，提高涂层中可磨耗组分的含量。

可以理解的是，所述“总原料重量”是指包括粘结剂、可磨耗组分粉末、细粒径骨架组分粉末与粗粒径骨架组分粉末的重量之和。

本发明中，对所述表面整形的方式可选范围较宽，只要能够实现满足所得整形粉末的等效直径比即可。在一些优选实施方式中，步骤1）中，所述表面整形包括气流冲击式表面整形、机械挤压式整形中的至少一种。

更优选地，所述气流冲击式表面整形的条件包括：研磨盘转速为1000-1500r/min，循环冲击时间为10-20min，单次投料量为1-3kg，气流压力为0.05-0.20MPa、优选0.05-0.15MPa。

更优选地，所述机械挤压式整形的过程包括：依次进行高效混合、强制挤出；其中，在高效混合阶段的搅拌转速为100-300r/min，搅拌时间为2-5min；在强制挤出阶段的搅拌转速为2000-2800r/min，搅拌时间为15-30min。

在上述优选工艺条件的表面整形方案中，通过适宜的转速、时间、压力，增加粉体颗粒与气流或压头、颗粒与颗粒间、颗粒与容器器壁间的相互作用，转速越适宜高、压力越适宜大、时间越适宜长、物料投料量适宜小（单体颗粒受作用力大），都会使得上述相互作用的效果增加，粉体颗粒就会越容易被打磨，更利于颗粒表面圆整化而具有适宜等效直径比。而若上述各参数过大，如果作用力太强，超过粉体颗粒自身强度了，就易被打散甚至被挤压变形，不利于特定表面规整化，无法得到适宜等效直径比的整形粉末。

在一些优选实施方式中，步骤1）中，所述可磨耗组分粉末的粒度为45-200μm。

步骤1）中，本发明采用粉末表面整形技术，通过对粉末颗粒进行高速循环运动，在气流/颗粒、颗粒/颗粒、器壁/颗粒间的相互作用下，使团聚颗粒被打散、颗粒棱角被打磨表面圆整化，并去除微细颗粒，从而获得粒度分布更为集中、形貌呈球状或类球状的粉末，保证颗粒表面性质的均一，减少了在喷涂焰流中的烧损。

本发明的发明人研究发现，可磨耗组分粉末的密度一般小于0.5g/cm³且自身静电吸附性导致易团聚，而金属骨架组分的密度一般高于4.0g/cm³，两种组分材料的物性差异过大，如果采用简单机械混合方式制备复合粉末，不仅存在混合不均匀的问题，而且在喷涂送粉时还会在送粉器、送粉管中发生粉末组分分离、偏聚等，导致涂层组织均匀性差、组织可控性不足等。对此，本发明首先将细粒径骨架组分粉末与整形粉末通过极微量粘结剂条件下的团聚复合工艺，构成一次复合颗粒，这样一方面可以对可磨耗组分粉末进行“配重”，并将易团聚的可磨耗组分粉末颗粒间隔开，避免了可磨耗组分与金属骨架组分密度差异大引起的组分不均匀问题，另一方面在一定程度上也能够对可磨耗组分粉末形成保护，减少其在等离子焰流中的烧损；再将粗粒径骨架组分粉末与一次复合颗粒进行低剪切混合，制取最终低烧损复合粉末。其中，采用低剪切混合方式将一次复合颗粒与粗粒径骨架组分粉末颗粒进行混合，在粉体重力扩散混合的基础上叠加进行多层次、多方向的低强度剪切搅拌混合，实现粉末颗粒间的快速位移与互换，以减小混合过程对复合颗粒影响并促进比重差异大物料混合的均匀性，从而达到复合粉末混合均匀的目的，能够保证粉末具有良好的喷涂工艺适应性。

在一些优选实施方式中，步骤2）中，所述均匀混合和团聚复合的搅拌转速各自独立地为30-50r/min。该优选方案下，能够提高粉末混合的均匀性，更利于细粒径骨架组分粉末均匀分散在整形粉末（即可磨耗组分粉末）周围。

在一些优选实施方式中，步骤2）中，所述均匀混合的时间为20-40min，所述团聚复合的时间为50-100min。该优选方案下，能够提高一次复合颗粒的包覆均匀性，更利于一次复合颗粒成型。

在一些优选实施方式中，步骤2）中，所述整形粉末和所述细粒径骨架组分粉末的重量比为1:1.0-5.0。该优选方案下，能够提高粉末混合的均匀性，更利于细粒径骨架粉末均匀分散在可磨耗组分粉末周围。

在一些优选实施方式中，步骤2）中还包括：在所述包覆混合之后，进行干燥。

在一些优选实施方式中，步骤3）中，所述一次复合颗粒与所述粗粒径骨架组分粉末的重量比为1:1.0-10.0。该优选方案下，能够提高一次复合颗粒的包覆均匀性，更利于最终复合粉末的成型。

在一些优选实施方式中，步骤3）中，所述低剪切混合的时间为1.5-3h。

本领域技术人员可以采用现有的任何剪切混合的方式。在一些具体实施方式中，所述低剪切混合包括V型混合、双锥混合、双运动混合和三维混合等中的至少一种。

步骤3）中，所述低剪切混合的剪切搅拌转速较低，能够实现低剪切柔性机械混合。

本发明中，本领域技术人员可以根据实际需求选择所述可磨耗组分、粘结剂、骨架组分的具体种类，例如热喷涂领域中的任一种可磨耗组分、粘结剂、骨架组分均可以用于本发明。示例性的，在一些实施方式中，所述可磨耗组分粉末为非金属组分，例如可以包括聚苯酯、石墨、氮化硼等中的至少一种。在一些实施方式中，所述粘结剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、环氧树脂、醇酸清漆等中的至少一种。在一些实施方式中，骨架组分可以为金属组分和陶瓷等中的至少一种，例如，所述细粒径骨架组分粉末和所述粗粒径骨架组分粉末各自独立地包括CuAl、Al、AlSi、NiCr等中的至少一种。所述细粒径骨架组分粉末和所述粗粒径骨架组分粉末可以相同，也可以不同。

第二方面，本发明提供一种低烧损复合粉末，其通过第一方面所述的制备方法制得。

本发明的低烧损复合粉末在制备涂层中能提高涂层的硬度均匀性和孔隙率，且在制备中可磨耗组分的烧损率低。

在一些优选实施方式中，所述低烧损复合粉末在通过等离子喷枪热喷涂制备涂层中的烧损率在30wt%以下；其中，所述热喷涂的条件包括：氩气流量为70L/min，氢气流量为5L/min，送粉速率为25g/min，电流为390A，功率为28kW，喷涂距离为100mm。

本发明中，烧损率的计算公式为：(低烧损复合粉末中可磨耗组分含量-涂层中可磨耗组分含量)/低烧损复合粉末中可磨耗组分含量。其中，采用重量法测量涂层中可磨耗组分含量，具体方法如下：将喷涂获得的涂层以机械方法取下测量其重量，然后在空气电阻炉中将取下的涂层进行450℃保温6h热处理并测量其重量，计算涂层失重率即为涂层中可磨耗组分含量。

下面结合具体实施例对本发明进行进一步详细阐述。

实施例1

一种低烧损复合粉末的制备方法，步骤如下：

步骤一：破碎分级方法获得的粒度为45-200μm的聚苯酯粉末，空气中400℃保温2h，热失重不大于2.5％。图1示出聚苯酯粉末的扫描电子显微镜照片，粉末为不规则形貌，表面枝丫较多。置于高速气流冲击设备中，单次投料量为2kg，设置气流压力0.10MPa、研磨盘转速1200r/min、循环15min，所得整形粉末颗粒的等效直径比为0.60。图2示出整形后聚苯酯粉末的扫描电子显微镜照片，粉末为类球状。

步骤二：在不锈钢混料桶中加入0.5kg的整形后的聚苯酯粉末和1kg粒度为1-20μm的CuAl合金粉末，搅拌桶内设有直径30cm的框式搅拌桨，以40r/min的速度搅拌30min。然后向搅拌桶内加入占总原料用量的0.2%的醇酸清漆粘结剂（本实施例为0.02kg），继续搅拌75min，获得“CuAl合金-聚苯酯”一次复合颗粒。“CuAl合金-聚苯酯”一次复合颗粒的扫描电子显微镜照片如图3所示。

步骤三：将“CuAl合金-聚苯酯”一次复合颗粒与粒度为20-75μm的CuAl合金粉末按照1.52:8.48的重量比混合并置于低剪切动力混合机（V形混合）中，以150r/min搅拌速度混合2.0h，获得CuAl/聚苯酯复合粉末。本实施例的各原料复合过程的结构示意图如图7所示。

实施例2

参照实施例1进行，其区别在于，步骤一中，整形粉末颗粒的等效直径比不同，为0.40；相应地改变表面整形参数：气流压力0.05MPa、研磨盘转速1000r/min、循环10min。

实施例3

参照实施例1进行，其区别在于，步骤一中，整形粉末颗粒的等效直径比不同，为0.80；相应地改变表面整形参数：气流压力0.20MPa、研磨盘转速1500r/min、循环20min。

实施例4

参照实施例1进行，其区别在于，步骤一中，粘结剂用量不同，其用量占总原料重量的1.0%。

实施例5

参照实施例1进行，其区别在于，低剪切动力混合机的搅拌速度为100r/min。

对比例1

参照实施例1进行，其区别在于，步骤一中，采用未进行高速气流冲击整形的聚苯酯组分（等效直径比0.20）为原料直接进行步骤二和步骤三，其微观形貌如图1所示，制备得到的CuAl/聚苯酯复合粉末。

对比例2

参照实施例1进行，其区别在于，将所有粒度的CuAl合金粉末和整形后的聚苯酯粉末以95:5的比例直接机械混合（不加入粘结剂），制备得到的CuAl/聚苯酯复合粉末。

对比例3

参照实施例1进行，其区别在于，步骤一中，整形粉末颗粒的等效直径比不同，且具有分散性，球形度高的为0.90，由于整形参数过大，作用力太强，超过粉体颗粒自身强度了，粉末颗粒被挤压变形，甚至发生裂纹，导致整形粉末颗粒的等效直径比仅为0.1；相应地改变表面整形参数：气流压力0.20MPa、研磨盘转速2000r/min、循环30min。

对比例4

参照实施例1进行，其区别在于，低剪切动力混合机的搅拌速度为50r/min。

对比例5

参照实施例1进行，其区别在于，低剪切动力混合机的搅拌速度为300r/min。

测试例

采用Metco F4等离子喷枪制备涂层，复合粉末材料分别为按上述实施例和对比例方法制备获得，喷涂条件如表1所示。所得涂层性能如表2所示。

其中，涂层硬度均匀性的检测方法如下：按HB 5486-1991中方法进行，即在涂层上测量10个点，以所测数据的最大值与最小值范围为硬度均匀性，范围越小表明涂层硬度均匀性越好。

涂层孔隙率的检测方法为：采用图像分析法进行，即通过Image J图像处理软件对涂层显微形貌照片进行分析，测定涂层孔隙率（涂层中聚苯酯和孔隙所占之和）。

聚苯酯烧损率的计算公式如下：

聚苯酯烧损率＝(复合粉末中聚苯酯含量-涂层中聚苯酯含量)/复合粉末中聚苯酯含量，即为聚苯酯烧损率。采用重量法测量涂层中聚苯酯含量，具体方法如下：将喷涂获得的涂层以机械方法取下测量其重量，然后在空气电阻炉中将取下的涂层进行450℃保温6h热处理并测量其重量，计算涂层失重率即为涂层中聚苯酯含量。

图4、图5、图6分别是实施例1、对比例1和对比例2的涂层截面扫描电子显微镜照片。从图4-图6的对比可知，实施例1的涂层(图4)中黑色组分为聚苯酯，灰色组分为CuAl合金，黑色聚苯酯均匀地分布在灰色CuAl组分所形成的网状组织中，与之相比，对比例1的涂层(图5)中局部存在连续灰色CuAl组分，组织均匀性不足；对比例2的涂层(图6)中存在大片连续的灰色CuAl组分，未形成均匀的网状分布。另外，实施例1的涂层(图4)的黑色部分面积更大，这说明其聚苯酯组分的含量明显多于对比例1(图5)和对比例2(图6)，表明聚苯酯烧损率更低。

从表2可以看出，相比于对比例，采用本发明实施例的方案，在添加微量粘结剂的情况下获得的复合粉末，能够使得所喷涂的涂层的硬度均匀性明显更好，涂层孔隙率明显更高，在喷涂中可磨耗组分的烧损率明显更低。而对比例的方案中，粘结剂用量更多，涂层性能更差。

进一步的，根据实施例1和实施例2-3可以看出，采用优选整形参数的方案，更利于可磨耗组分烧损率的减少、涂层孔隙率高、硬度较低且分布均匀。根据实施例1和实施例4-5可以看出，采用优选粘结剂用量或优选工艺参数的方案，更利于可磨耗组分烧损率的减少、涂层孔隙率高、硬度较低且分布均匀。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种低烧损复合粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将可磨耗组分粉末进行表面整形，得到整形粉末；其中，所述整形粉末颗粒的等效直径比为0.40-0.80，所述等效直径比为在扫描电镜放大100倍条件下整形粉末颗粒投影面的面积等效直径与周长等效直径的比值；

其中，所述表面整形包括气流冲击式表面整形、机械挤压式整形中的至少一种；所述气流冲击式表面整形的条件包括：研磨盘转速为1000-1500r/min，循环冲击时间为10-20min，单次投料量为1-3kg，气流压力为0.05-0.20MPa；所述机械挤压式整形的过程包括：依次进行高效混合、强制挤出；其中，在高效混合阶段的搅拌转速为100-300r/min，搅拌时间为2-5min；在强制挤出阶段的搅拌转速为2000-2800r/min，搅拌时间为15-30min；

2）将所述整形粉末和粒度不大于20μm的细粒径骨架组分粉末进行均匀混合，所述整形粉末和所述细粒径骨架组分粉末的重量比为1:1.0-5.0；再加入粘结剂进行团聚复合，制得一次复合颗粒；其中，所述粘结剂的用量为总原料重量的0.1wt%-1wt%；所述均匀混合和团聚复合的搅拌转速各自独立地为30-50r/min，所述均匀混合的时间为20-40min，所述团聚复合的时间为50-100min；

3）将所得一次复合颗粒与粒度为20-80μm的粗粒径骨架组分粉末进行低剪切混合；所述低剪切混合的搅拌转速为100-200r/min，所述一次复合颗粒与所述粗粒径骨架组分粉末的重量比为1:1.0-10.0。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述整形粉末颗粒的等效直径比为0.60-0.70，所述粘结剂的用量为总原料重量的0.1wt%-0.5wt%。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1）中，所述可磨耗组分粉末的粒度为45-200μm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3）中，所述低剪切混合的时间为1.5-3h。

5.一种低烧损复合粉末，其特征在于，其通过权利要求1-4中任一项所述的制备方法制得。

6.根据权利要求5所述的低烧损复合粉末，其特征在于，所述低烧损复合粉末在通过等离子喷枪热喷涂制备涂层中的烧损率在30wt%以下；其中，所述热喷涂的条件包括：氩气流量为70L/min，氢气流量为5L/min，送粉速率为25g/min，电流为390A，功率为28kW，喷涂距离为100mm。

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