CN117139618B - 含能粉体的金属表面改性方法 - Google Patents
含能粉体的金属表面改性方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117139618B CN117139618B CN202311413610.XA CN202311413610A CN117139618B CN 117139618 B CN117139618 B CN 117139618B CN 202311413610 A CN202311413610 A CN 202311413610A CN 117139618 B CN117139618 B CN 117139618B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- metal
- energetic
- carbonyl
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 196
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 112
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 112
- 238000002715 modification method Methods 0.000 title abstract description 11
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 claims abstract description 51
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910001148 Al-Li alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N [Li].[Al] Chemical compound [Li].[Al] JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 21
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 20
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 13
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 13
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 9
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- QYHKLBKLFBZGAI-UHFFFAOYSA-N boron magnesium Chemical compound [B].[Mg] QYHKLBKLFBZGAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- ZDVYABSQRRRIOJ-UHFFFAOYSA-N boron;iron Chemical compound [Fe]#B ZDVYABSQRRRIOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- VCHVXUQQZMQWIY-UHFFFAOYSA-N [AlH3].[Mg].[Li] Chemical compound [AlH3].[Mg].[Li] VCHVXUQQZMQWIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium Chemical compound [Mg].[Al] SNAAJJQQZSMGQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000009700 powder processing Methods 0.000 abstract description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 14
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 13
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 9
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 9
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 3
- 239000011246 composite particle Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- UJGOCJFDDHOGRX-UHFFFAOYSA-M [Fe]O Chemical compound [Fe]O UJGOCJFDDHOGRX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000003721 gunpowder Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002905 metal composite material Substances 0.000 description 1
- 239000011858 nanopowder Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001132 ultrasonic dispersion Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/17—Metallic particles coated with metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/18—Non-metallic particles coated with metal
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B33/00—Compositions containing particulate metal, alloy, boron, silicon, selenium or tellurium with at least one oxygen supplying material which is either a metal oxide or a salt, organic or inorganic, capable of yielding a metal oxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
- C23C16/16—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material from metal carbonyl compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/4417—Methods specially adapted for coating powder
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本申请提供一种含能粉体的金属表面改性方法，涉及金属粉末加工领域。含能粉体的金属表面改性方法，包括：将含能粉体进行球磨后送入送粉器内进行红外加热至T1，然后在温度为T2的送粉气作用下送入内部温度为T3且充满羰基金属蒸汽的容器内，改性后冷凝得到纳米金属包覆的含能粉体；所述T1大于所述羰基金属的分解温度，所述T2和所述T3各自独立的大于所述羰基金属的沸点、小于所述羰基金属的分解温度。本申请提供的含能粉体的金属表面改性方法，羰基金属蒸汽仅在粉体表面高温作用下发生分解反应，金属物质直接在粉体表面生成，形成表面均匀包覆致密金属层、具有核壳结构的铝锂合金粉等含能粉体。
Description
技术领域
本申请涉及金属粉末加工领域，尤其涉及一种含能粉体的金属表面改性方法。
背景技术
含能粉体材料由于具有高能量特征，在推进燃料、火炸药等领域有着广泛的应用。为了提高含能粉体材料的稳定性以及与应用体系的相容性，往往需要对含能粉体材料进行表面包覆处理，金属表面包覆改性是一种有效方法，不但可以提高含能粉体材料的稳定性和相容性，还能够利用表面包覆金属的燃烧特性，提高含能粉体材料的燃烧性能。
现有技术方案中，可通过羰基金属蒸汽直接通入含有含能粉体的高温环境内实现含能粉体的表面金属包覆，该方法除在粉体表面生成金属物质、产生包覆效果外，部分羰基金属蒸汽在高温气体环境中直接分解，未形成包覆层，而是与被包覆物质形成了混合物，最终导致被包覆物质中混入了其他金属物质，使得所制备的材料无法满足需要。
发明内容
本申请的目的在于提供一种含能粉体的金属表面改性方法，以解决上述问题。
为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：
一种含能粉体的金属表面改性方法，包括：
将含能粉体进行球磨分散后送入送粉器内进行红外定向加热至T1，然后在温度为T2的送粉气作用下送入内部温度为T3且充满羰基金属蒸汽的容器内，改性后得到纳米金属包覆的含能粉体；
所述T1大于所述羰基金属的分解温度，所述T2和所述T3各自独立的大于所述羰基金属的沸点、小于所述羰基金属的分解温度。
优选地，所述含能粉体包括硼粉、硼复合粉、铝粉、铝合金粉中的一种或多种。
优选地，所述铝合金粉包括铝镁合金粉、铝锂合金粉、铝硅合金粉、铝镁锂合金粉中的一种或多种；所述硼复合粉包括硼镁复合粉和/或硼铁复合粉。
优选地，所述含能粉体的粒度为0.2-50μm。
优选地，所述球磨的球料质量比为（5-20）:1，频率为5-30Hz，时间为2-15h。
优选地，所述T1为180-250℃，所述T2和所述T3各自独立的为50-120℃；
所述容器内部恒压，压力为0.2-0.5MPa。
优选地，所述送粉气为惰性气体，送粉速率为20-40g/min。
优选地，所述羰基金属包括四羰化镍和/或五羰基铁。
优选地，所述容器内未参与反应的羰基金属蒸汽在惰性气体的作用下输送至所述容器的后端进行冷却，冷却的温度为15-35℃。
优选地，所述纳米金属包覆的含能粉体的金属含量为0.5-3wt%。
与现有技术相比，本申请的有益效果包括：
本申请提供的含能粉体的金属表面改性方法，通过红外定向加热，使得含能粉体温度达到T1，该温度T1大于羰基金属分解温度，加热后的粉体通过送粉气（控制送粉气温度T2大于羰基金属的沸点、小于羰基金属的分解温度）送入羰基金属蒸汽内（温度T3大于羰基金属的沸点、小于羰基金属分解温度）。羰基金属蒸汽仅在粉体表面高温作用下发生分解反应，金属物质直接在粉体表面生成，形成表面均匀包覆致密金属层、具有核壳结构的铝锂合金粉等含能粉体，而粉体周围温度低于羰基金属分解温度，所以粉体周围并没有纳米金属粉体生成。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请范围的限定。
图1为实施例1得到的含能粉体的SEM照片；
图2为对比例2得到的含能粉体的SEM照片。
具体实施方式
如本文所用之术语：
“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1～5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1～4”、“1～3”、“1～2”、“1～2和4～5”、“1～3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
在这些实施例中，除非另有指明，所述的份和百分比均按质量计。
“质量份”指表示多个组分的质量比例关系的基本计量单位，1份可表示任意的单位质量，如可以表示为1g，也可表示2.689g等。假如我们说A组分的质量份为a份，B组分的质量份为b份，则表示A组分的质量和B组分的质量之比a：b。或者，表示A组分的质量为aK，B组分的质量为bK（K为任意数，表示倍数因子）。不可误解的是，与质量份数不同的是，所有组分的质量份之和并不受限于100份之限制。
“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)。
一种含能粉体的金属表面改性方法，包括：
将含能粉体进行球磨分散后送入送粉器内进行红外定向加热至T1，然后在温度为T2的送粉气作用下送入内部温度为T3且充满羰基金属蒸汽的容器内，改性后得到纳米金属包覆的含能粉体；
所述T1大于所述羰基金属的分解温度，所述T2和所述T3各自独立的大于所述羰基金属的沸点、小于所述羰基金属的分解温度。
纳米金属为羰基金属生成的纳米铁、纳米镍等。
改性及之后的收集过程具体是这样的：羰基金属蒸汽直接在含能粉体表面发生反应（含能粉体温度高，可引发羰基金属分解），形成金属包覆纳米粉体的结构，包覆完成后，改性后的粉体直接落入反应容器下方收集罐中，最终包覆完成时，通入高温惰性气体，将反应容器内残余的羰基金属蒸汽传送至到反应容器后端的羰基金属收集罐内，从而实现包覆改性后含能粉体和羰基金属的分离和收集。
需要说明的是，红外定向加热仅对粉体加热，周围气体不会同步加热，因此输送到羟基金属蒸汽中之后，只有粉体表面的温度达到了羟基金属分解的温度，这就导致仅在含能粉体表面生成纳米金属颗粒，而粉体周围的羰基金属不发生分解，从而实现仅仅对粉体进行包覆。
在一个可选的实施方式中，所述含能粉体包括硼粉、硼复合粉、铝粉、铝合金粉中的一种或多种。
此处所指硼复合粉例如可以为硼镁复合粉、硼铁复合粉等硼金属复合粉。
在一个可选的实施方式中，所述铝合金粉包括铝镁合金粉、铝锂合金粉、铝硅合金粉、铝镁锂合金粉中的一种或多种；所述硼复合粉包括硼镁复合粉和/或硼铁复合粉。
在一个可选的实施方式中，所述含能粉体的粒度为0.2-50μm。
球磨前后粉体的粒度基本没有变化，球磨不是为了改变含能粉体的粒度，是为了实现打破含能粉体的团聚现象，实现含能粉体的分散，从而达到包覆过程实现单颗粒包覆的目的。
可选的，所述含能粉体的粒度可以为0.2μm、0.5μm、1μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm或者0.2-50μm之间的任一值。
在一个可选的实施方式中，所述球磨的球料质量比为（5-20）:1，频率为5-30Hz，时间为2-15h。
可选的，所述球磨的球料质量比可以为5：1、10：1、15：1、20：1或者（5-20）:1之间的任一值，频率可以为5Hz、10Hz、15Hz、20Hz、25Hz、30Hz或者5-30Hz之间的任一值，时间可以为2h、4h、6h、8h、10h、12h、14h、15h或者2-15h之间的任一值。
在一个可选的实施方式中，所述T1为180-250℃，所述T2和所述T3各自独立的为50-120℃；
所述容器内部恒压，压力为0.2-0.5MPa。
可选的，所述T1可以为180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃或者180-250℃之间的任一值，所述T2和所述T3各自独立的可以为50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃或者50-120℃之间的任一值；所述容器内的压力可以为0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa或者0.2-0.5MPa之间的任一值。
在一个可选的实施方式中，所述送粉气为惰性气体，送粉速率为20-40g/min。
惰性气体可以是氩气、氮气等气体。
可选的，送粉速率可以为20g/min、25g/min、30g/min、35g/min、40g/min或者20-40g/min之间的任一值。
含能粉体与羰基金属的用量之间的关系，体现在参数上是容器内气体压力（容器内气体压力越大，容器内羰基金属蒸汽的量越多）和送粉速率（送粉速率越大，粉体质量越大），两个参数结合起来最终表现为：压力越大、送粉速率越小，包覆量越大，压力越小、送粉速率越大，包覆量越小。
在一个可选的实施方式中，所述羰基金属包括四羰化镍和/或五羰基铁。
在一个可选的实施方式中，所述容器内未参与反应的羰基金属蒸汽在惰性气体的作用下输送至所述容器的后端进行冷却，冷却的温度为15-35℃。
可选的，冷却的温度可以为15℃、20℃、25℃、30℃、35℃或者15-35℃之间的任一值。
在一个可选的实施方式中，所述纳米金属包覆的含能粉体的金属含量为0.5-3wt%。
可选的，所述纳米金属包覆的含能粉体的金属含量可以为0.5wt%、1wt%、1.5wt%、2wt%、2.5wt%、3wt%或者1-3wt%之间的任一值。
下面将结合具体实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
本实施例提供一种含能粉体的金属表面改性方法，具体包括如下步骤：
将粒度为10~20μm的铝粉进行球磨分散处理，球磨的球料质量比为15:1，频率为15Hz，时间为6h；然后送入送粉器内进行红外定向加热至220℃；再在温度为55℃的氩气作为送粉气的作用下送入内部温度为55℃且充满四羰化镍蒸汽的容器内，送粉速率为30g/min，容器内部恒压，压力为0.3MPa；改性后得到金属含量为1wt%的纳米金属镍包覆的铝粉；容器内未参与反应的羰基金属蒸汽在惰性气体的作用下输送至容器的后端进行冷却，冷却温度为20℃。
包覆后粉体的SEM照片如图1所示。从图中可以发现，铝粉表面被金属镍包覆，形成表面均匀包覆的金属层，且周围无单质镍金属存在。
实施例2
本实施例提供一种含能粉体的金属表面改性方法，具体包括如下步骤：
将粒度为15~25μm的铝锂合金粉进行球磨分散处理，球磨的球料质量比为（5）:1，频率为25Hz，时间为3h；然后送入送粉器内进行红外加热至180℃；再在温度为60℃的氩气作为送粉气的作用下送入内部温度为60℃且充满四羰化镍蒸汽的容器内，送粉速率为30g/min，容器内部恒压，压力为0.2MPa；改性后得到金属含量为0.5wt%的纳米金属镍包覆的铝锂合金粉（Al-3Li合金粉，锂含量3wt%）；容器内未参与反应的羰基金属蒸汽在惰性气体的作用下输送至容器的后端进行冷却，冷却温度为20℃。
实施例3
本实施例提供一种含能粉体的金属表面改性方法，具体包括如下步骤：
将粒度为0.5~1μm的硼粉进行球磨分散处理，球磨的球料质量比为20:1，频率为30Hz，时间为10h；然后送入送粉器内进行红外加热至250℃；再在温度为110℃的氩气作为送粉气的作用下送入内部温度为110℃且充满五羰基铁蒸汽的容器内，送粉速率为30g/min，容器内部恒压，压力为0.4MPa；改性后得到金属含量为1.5wt%的纳米金属铁包覆的硼粉；容器内未参与反应的羰基金属蒸汽在惰性气体的作用下输送至容器的后端进行冷却，冷却温度为35℃。
实施例4
本实施例提供一种含能粉体的金属表面改性方法，具体包括如下步骤：
将粒度为0.2~1μm的硼镁复合粉进行球磨分散处理，球磨的球料质量比为10:1，频率为5Hz，时间为12h；然后送入送粉器内进行红外加热至220℃；再在温度为110℃的氩气作为送粉气的作用下送入内部温度为110℃且充满五羰基铁蒸汽的容器内，送粉速率为30g/min，容器内部恒压，压力为0.5MPa；改性后得到金属含量为-3wt%的纳米金属铁包覆的硼镁复合粉（B-Mg4复合粉，镁含量4wt%）；容器内未参与反应的羰基金属蒸汽在惰性气体的作用下输送至容器的后端进行冷却，冷却温度为15℃。
实施例5
将粒度为25~45μm的Al-3Li合金粉末进行球磨分散处理，球磨的球料质量比为（5）:1，频率为25Hz，时间为3h；然后送入送粉器内进行红外加热至180℃；再在温度为100℃的氩气作为送粉气的作用下送入内部温度为100℃且充满五羰基铁蒸汽的容器内，送粉速率为30g/min，容器内部恒压，压力为0.2MPa；改性后得到表面均匀包覆纳米铁的Al-3Li复合粉末；容器内未参与反应的羰基金属蒸汽在惰性气体的作用下输送至容器的后端进行冷却，冷却温度为20℃。
通过SEM电镜观察，包覆纳米铁的Al-3Li复合粉末周围无纳米铁颗粒存在。
对比例1
将25~45μm的Al-3Li合金粉末（2g）置于250ml的聚乙二醇溶剂中，然后超声分散10min使其均匀分散，将分散的溶液倒入五口烧瓶内，加热，加热前，通入氩气保持10min，充分排空空气。烧瓶中溶液加热到180℃左右时，将一定量的羟基铁注射到溶液中并保温，经过60min搅拌后，冷却，离心分离，无水乙醇清洗，干燥，获得Fe/Al-3Li复合颗粒。
该产物经SEM观察，发现Fe/Al-3Li复合颗粒周围有纳米Fe单质存在，与Fe/Al-3Li复合颗粒形成了混合物。
对比例2
将粒度为10~20μm的铝粉进行球磨分散处理，球磨的球料质量比为15:1，频率为15Hz，时间为6h；然后送入送粉器内进行红外加热至80℃；再在温度为55℃的氩气作为送粉气的作用下送入内部温度为120℃且充满四羰化镍蒸汽的容器内，送粉速率为30g/min，容器内部恒压，压力为0.3MPa；改性后20℃条件下冷凝得到金属含量为1wt%的纳米金属镍包覆的铝粉。
如图2所示，发现铝粉表面包覆较差，仅有少量纳米金属镍包覆在铝粉表面，同时包覆粉体周围有大量的纳米镍单质存在（图2左上角部分）。
对比例3
将粒度为10~20μm的铝粉进行球磨分散处理，球磨的球料质量比为15:1，频率为15Hz，时间为6h；将铝粉放置在流化床中，加热至220℃；55℃的四羰化镍蒸汽送入流化床内，使得金属蒸汽在高温条件下发生分解反应，对包覆后的粉体进行观察，发现大量铝粉颗粒表面未被纳米金属包覆，包覆效果较差。
流化床中，含能粉体堆积放置，大量颗粒团聚聚集在一起，羰基金属流经含能粉体后，部分颗粒表面无法接触羰基金属蒸汽，会导致该部分表面无法被金属包覆，包覆效果较差。
对比例4
按照CN 116121736 A的方法进行，最终包覆的粉体周围存在羰基金属分解后产生是纳米金属颗粒，与包覆粉体形成了混合物，影响最终包覆效果。
该文献所提供的方法载气温度可使得羰基金属分解，羰基金属输送入粉体的时候，部分羰基金属在粉体周围发生分解反应，分解产生的单质纳米金属直接混入包覆后粉体中。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
Claims (6)
1.一种含能粉体的金属表面改性方法，其特征在于，包括：
将含能粉体进行球磨分散后送入送粉器内进行红外定向加热至T1，然后在温度为T2的送粉气作用下送入内部温度为T3且充满羰基金属蒸汽的容器内，改性后得到纳米金属包覆的含能粉体；
所述T1大于所述羰基金属的分解温度，所述T2和所述T3各自独立的大于所述羰基金属的沸点、小于所述羰基金属的分解温度；
所述含能粉体包括硼粉、硼复合粉、铝粉、铝合金粉中的一种或多种；所述羰基金属包括四羰化镍和/或五羰基铁；
所述T1为180-250℃，所述T2和所述T3各自独立的为50-120℃；
所述容器内部恒压，压力为0.2-0.5MPa；所述送粉气为惰性气体，送粉速率为20-40g/min。
2.根据权利要求1所述的含能粉体的金属表面改性方法，其特征在于，所述铝合金粉包括铝镁合金粉、铝锂合金粉、铝硅合金粉、铝镁锂合金粉中的一种或多种；所述硼复合粉包括硼镁复合粉和/或硼铁复合粉。
3.根据权利要求1所述的含能粉体的金属表面改性方法，其特征在于，所述含能粉体的粒度为0.2-50μm。
4.根据权利要求1所述的含能粉体的金属表面改性方法，其特征在于，所述球磨的球料质量比为（5-20）:1，频率为5-30Hz，时间为2-15h。
5.根据权利要求1所述的含能粉体的金属表面改性方法，其特征在于，所述容器内未参与反应的羰基金属蒸汽在惰性气体的作用下输送至所述容器的后端进行冷却，冷却的温度为15-35℃。
6.根据权利要求1-5任一项所述的含能粉体的金属表面改性方法，其特征在于，所述纳米金属包覆的含能粉体的金属含量为0.5-3wt%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311413610.XA CN117139618B (zh) | 2023-10-30 | 2023-10-30 | 含能粉体的金属表面改性方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311413610.XA CN117139618B (zh) | 2023-10-30 | 2023-10-30 | 含能粉体的金属表面改性方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117139618A CN117139618A (zh) | 2023-12-01 |
| CN117139618B true CN117139618B (zh) | 2024-03-08 |
Family
ID=88910339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311413610.XA Active CN117139618B (zh) | 2023-10-30 | 2023-10-30 | 含能粉体的金属表面改性方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117139618B (zh) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3591362A (en) * | 1968-03-01 | 1971-07-06 | Int Nickel Co | Composite metal powder |
| CN101185973A (zh) * | 2007-12-07 | 2008-05-28 | 北京科技大学 | 一种制备球形纳米铁粉的方法 |
| CN101428348A (zh) * | 2008-07-29 | 2009-05-13 | 张建玲 | 一种水热处理制备球形超细金属粉末的工艺方法 |
| CN101474672A (zh) * | 2007-12-31 | 2009-07-08 | 王志平 | 金属纳米粉连续钝化装置 |
| CN103060770A (zh) * | 2012-12-04 | 2013-04-24 | 华中科技大学 | 一种铁包铝型复合粉体的制备方法及其产品 |
| CN110172670A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-08-27 | 中国人民解放军火箭军工程大学 | 一种用于制备羰基金属包覆式微纳米核壳粉体的系统及方法 |
| CN114657431A (zh) * | 2022-02-18 | 2022-06-24 | 安泰天龙钨钼科技有限公司 | 一种含能钨合金材料及制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2425916B1 (en) * | 2010-09-01 | 2014-11-12 | Directa Plus S.p.A. | Multiple feeder reactor for the production of nanoparticles of metal |
-
2023
- 2023-10-30 CN CN202311413610.XA patent/CN117139618B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3591362A (en) * | 1968-03-01 | 1971-07-06 | Int Nickel Co | Composite metal powder |
| CN101185973A (zh) * | 2007-12-07 | 2008-05-28 | 北京科技大学 | 一种制备球形纳米铁粉的方法 |
| CN101474672A (zh) * | 2007-12-31 | 2009-07-08 | 王志平 | 金属纳米粉连续钝化装置 |
| CN101428348A (zh) * | 2008-07-29 | 2009-05-13 | 张建玲 | 一种水热处理制备球形超细金属粉末的工艺方法 |
| CN103060770A (zh) * | 2012-12-04 | 2013-04-24 | 华中科技大学 | 一种铁包铝型复合粉体的制备方法及其产品 |
| CN110172670A (zh) * | 2019-06-21 | 2019-08-27 | 中国人民解放军火箭军工程大学 | 一种用于制备羰基金属包覆式微纳米核壳粉体的系统及方法 |
| CN114657431A (zh) * | 2022-02-18 | 2022-06-24 | 安泰天龙钨钼科技有限公司 | 一种含能钨合金材料及制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117139618A (zh) | 2023-12-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Leiva et al. | Nanoscale grain refinement and H‐sorption properties of MgH2 processed by high‐pressure torsion and other mechanical routes | |
| US3865586A (en) | Method of producing refractory compound containing metal articles by high energy milling the individual powders together and consolidating them | |
| CN104630639B (zh) | 一种纳米氮化钇弥散强化铁基合金及制备方法 | |
| WO2011082596A1 (zh) | 一种微细球形钛粉的短流程制备方法 | |
| CN103966500B (zh) | 一种添加复合氧化物纳米颗粒的ods高温合金及其制备方法 | |
| JP2002518589A (ja) | 遷移金属カーバイド、鉄属金属又はそれらの混合物の圧縮可能な粉体の調製方法 | |
| EP2394952A2 (en) | Nanoparticles prepared using carbon nanotube and preparation method therefor | |
| Dong et al. | Plasma assisted milling treatment for improving mechanical and electrical properties of in-situ grown graphene/copper composites | |
| CN111842875B (zh) | 一种低成本打印制备高性能Nb521制品的方法 | |
| CN111910114A (zh) | 一种内生纳米碳化物增强多尺度fcc高熵合金基复合材料及其制备方法 | |
| CN109897980B (zh) | 钛或钛合金粉的粉末注射成形方法及钛或钛合金制品 | |
| US4508788A (en) | Plasma spray powder | |
| CN117139618B (zh) | 含能粉体的金属表面改性方法 | |
| US3368890A (en) | Metal powder from cast iron chips | |
| CN111922330B (zh) | 一种用于激光增材制造钨制品的金属钨粉和钨制品及其制备方法 | |
| CN109877312B (zh) | 一种球形铁素体基ods合金粉末的制备方法 | |
| CN112626404A (zh) | 一种3D打印高性能WMoTaTi高熵合金及其低成本粉末制备方法 | |
| CN110039062B (zh) | 一种制备球形镍基粉末的方法 | |
| US4569822A (en) | Powder metal process for preparing computer disk substrates | |
| CN101607313A (zh) | 一种纳米铜粉的制备方法 | |
| CN111872414A (zh) | 一种微纳米预合金粉的制备方法 | |
| Lu et al. | The mechanical alloying of titanium aluminides | |
| US10421695B1 (en) | Metal-metal boride-metal based core-shell particles and a method to produce the same | |
| US2041493A (en) | Pulverulent alloy | |
| Abbas et al. | Microstructural characterization of gas atomized copper-iron alloys with composition and powder size |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |