专利名称：金属物体表面喷嵌技术专用铁粉的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种金属纳米粉的制备方法，具体为一种金属物体表面喷嵌技 术专用铁粉的制备方法。
技术背景金属纳米粉体材料在金属表面进行喷嵌是目前世界上的一种十分前沿科 技技术。喷嵌技术的优势在于，金属纳米粉体材料的单体颗粒可以有效的和金 属物质牢固的结合在一起，形成独特的金属表面保护层。与其它喷涂、喷射等 工艺相比，具有精度高、组织均匀、性能优异、成本低、金属粉体材料节约81.31%。其产品广泛应用于航空航天、国防工业、电子信息工程、生物医疗器械、 汽车、机械、五金、体育器械、钟表业、兵器工业等工业领域。因此，国际上 普遍认为该技术的发展将会导致工业化表面镀层、涂层向工业化融为一体发展 的新形技术。目前国际和国内喷嵌技术存在的主要问题是目前国际上基本没有完善的 金属纳米粉体材料喷嵌技术，其原因主要是金属纳米粉体材料颗粒的形状问题 一直解决不好。由于目前国际上喷嵌技术使用的几乎全部是不等边片状、树枝 状、纤维状等金属纳米粉体材料，在实际使用中几乎达不到喷嵌技术的要求。 例如美国B-2A隐形轰炸机，在刚刚装备部队时，养护任务基本上都是由各大公 司的技术人员完成的，每飞行l小时的维护时间，为132小时。每次飞行任务 完成后，高速气流都会对机体表层造成磨损。为了确保飞机的隐身性能不致下
降，每次飞行后，技术人员都要用喷嵌技术的方法对B—2A表层的雷达吸波材 料进行整修，而新喷嵌的吸波材料因为颗粒形状的不理想，导致使用寿命有限 和喷嵌重叠减弱飞机的吸波能力。由于缺乏理想的金属纳米粉体球形材料，所 以B—2A —直无法在海外基地部署，这对于以全球部署作战的美国军队来说， 这是一个无法忍受的缺憾。尽管B—2A装备部队以来，美军曾多次在海外使用 武力，但B—2A —直没有出现在战场。目前美国最新型隐形战斗机F-22A同样 存在着B-2A的问题。专利申请号为2006100481685记载了一种金属纳米粉体零界颗粒切割生产 工艺，该专利申请记载了一种全新的零界颗粒切割金属纳米粉体材料工艺，以 铁粉为例，步骤包括，将铁粉置于一1(TC^+15"C的加工温度状态下，然后对铁 粉颗粒进行高速切割，每分钟控制在5000 6000次，然后对切割后的铁粉颗粒 已6000转/分钟的高频研磨，再进行物理还原，表面包覆处理，最后分级分选 即可得到产品。此项技术能够加工出不同纳米级别的铁粉，利用该方法生产出 特定颗粒直径的铁粉具有以往技术无法生产出的优异特性，而且经过发明人的 研究发现，在该工艺中提高或者降低加工"切割"频率并相应地调整"加工温 度"后生产出的各个不同级别的纳米铁粉或者其它金属粉，而且特性有着明显 的区别，经过分级分选和配比后可广泛用于不同行业或领域。该专利申请所记 载的技术方案是申请人在纳米金属粉末材料加工技术领域首次提出了"切割" 这一加工的概念，利用研磨介质之间的相对高速往复碰撞和摩擦即可将原料金 属粉加工至纳米级别，而这种研磨介质在单位时间内的高速往复运动的次数可 以称为"频率"，其对原料的粉碎过程可称为"切割"；并且提出了具体的加工 参数，并且通过实践证明了通过设定相应的"切割"频率和控制相应的加工温
度就可以加工出优质纳米铁粉这一技术方案。专利申请号为2006101620469公开了一种金属微、纳米颗粒包覆工艺，该 申请的技术方案能在金属粉体材料的表面形成一层厚度为lnm—3nm的高质量 防氧化保护层，以下称为"DQ包覆法"。想较传统的纳米金属粉末的包覆工艺， 该技术方案包覆率更高，抗氧化时间更长。发明内容本发明为了解决现有技术中存在的金属表面进行喷嵌使用的铁粉颗粒形状 不够理想的问题而提供了一种金属物体表面喷嵌技术专用铁粉的制备方法。本发明是由以下技术方案实现的， 一种金属物体表面喷嵌技术专用铁粉的 制备方法，包括以下步骤在-5'C——5"C的条件下，高频切割次数设定在每分 钟6000次——6500次的情况下将原料加工成粉体颗粒形状为球体的纳米铁粉， 再分别分选出D3=21nm D25=32.5nm D50二50咖 D75=63.2咖 D97=77.3nm 的颗粒分布的粉体材料，而后，再用"DQ包覆法"对铁粉颗粒继续厚度为2nm -3nm的防氧化包覆，将包覆后的粉体颗粒表面研磨处理。 本发明技术优势1、 本发明技术优势一是；彻底改变了目前世界上喷嵌技术的寿命短、成本 高、喷嵌重叠、吸波效果差等缺点。2、 本发明技术优势二是；彻底改变了目前世界上喷嵌纳米粉体材料与金属 表面的亲融性，形成了金属纳米粉体材料颗粒2/3嵌入金属表面，形成了有效 地亲融一体性，解决了金属物体在高速运行中和长久摩擦中以及恶劣环境腐蚀 中的脱落和腐蚀问题。3、 本发明技术优势三是；金属纳米粉体材料使用少，成本低。资料表明美
国的B-2A隐形轰炸机表面积为300平方米、F-22A隐形战斗机表面积为35平 方米，使用喷嵌技术每平米金属纳米粉体材料的用量是97g。如果使用本发明 技术每平方米的喷嵌使用量只有2g，是美国目前喷嵌使用量的1/49。4、 本发明技术优势四是；耐用性是目前世界上特别是美国的37倍。美国 目前喷嵌使用的金属纳米粉体材料的颗粒基本上是树枝状，喷嵌在飞机金属表 面的深度只有粉体颗粒相对直径的1/10左右，在2马赫，lh动态情况下的喷嵌 粉体颗粒脱落率是42%，本发明技术在在2马赫，lh (风洞)动态情况下的喷嵌 粉体颗粒脱落率是1. 13%。5、 本发明技术优势五是；同量单位面积下的吸波率是目前世界上特别是 美国无法相比的。例如，美国的喷嵌技术在目前世界上最新型的隐形战斗机 F-22A上，按照同量单位面积35平方米，喷嵌金属纳米粉体材料颗粒。
具体实施方式
实施例l: 一种金属物体表面喷嵌技术专用铁粉的制备方法，包括以下步 骤(具体加工方法参考专利申请号为2006100481685记载的金属纳米粉体零界 颗粒切割生产工艺，)在-5"C的条件下，高频切割次数设定在每分钟6500次的 情况下生产、加工粉体颗粒形状为球体的专用喷嵌技术的纳米铁粉，再分别分 选出(50nm为例)D3-21nm D25=32.5訓 D50=50nm D75=63.2訓 D97=77.3nm 的颗粒分布的粉体材料，而后，再用"DQ包覆法"对铁粉颗粒继续厚度为2nm -3nm的防氧化包覆，使其防氧化时间达到90小时以上，将包覆后的粉体材料 输入到高速研磨机中进行粉体颗粒的表面研磨处理，使其达到粉体颗粒材料表 面光滑、球体浑圆。实施例2: —种金属物体表面喷嵌技术专用铁粉的制备方法，包括以下步
骤在5'C的条件下，高频切割次数设定在每分钟6000次的情况下生产、加工 粉体颗粒形状为球体的专用喷嵌技术的纳米铁粉，再分别分选出(50nm为例) D3=21nm D25=32.5nm D50=50nm D75=63.2nm D97=77.3nm 的颗粒分布的 粉体材料，而后，再用"DQ包覆法"对铁粉颗粒继续厚度为2nm-3nm的防氧 化包覆，使其防氧化时间达到90小时以上，将包覆后的粉体材料输入到高速研 磨机中进行粉体颗粒的表面研磨处理。实施例3: —种金属物体表面喷嵌技术专用铁粉的制备方法，包括以下步 骤在O'C的条件下，高频切割次数设定在每分钟6250次的情况下生产、加工 粉体颗粒形状为球体的专用喷嵌技术的纳米铁粉，再分别分选出(50nm为例) D3=21nm D25=32.5nm D50=50nm D75=63.2nm D97二77.3nm 的颗粒分布的 粉体材料，而后，再用"DQ包覆法"对铁粉颗粒继续厚度为2nm-3rnn的防氧 化包覆，使其防氧化时间达到90小时以上，将包覆后的粉体材料输入到高速研 磨机中进行粉体颗粒的表面研磨处理。
权利要求
1、一种金属物体表面喷嵌技术专用铁粉的制备方法，其特征在于包括以下步骤在-5℃——5℃的条件下，高频切割次数设定在每分钟6000次——6500次的情况下将原料加工成粉体颗粒形状为球体的纳米铁粉，再分别分选出D3＝21nm D25＝32.5nm D50＝50nm D75＝63.2nm D97＝77.3nm的颗粒分布的粉体材料，而后再用“DQ包覆法”对铁粉颗粒继续厚度为2nm-3nm的防氧化包覆，将包覆后的粉体颗粒表面研磨处理。
全文摘要
本发明涉及一种金属纳米粉的制备方法，具体为一种金属物体表面喷嵌技术专用铁粉的制备方法。解决了现有技术中存在的金属表面进行喷嵌使用的铁粉颗粒形状不够理想的问题。包括以下步骤在-5℃～5℃的条件下，高频切割次数设定在每分钟6000次～6500次的情况下将原料加工成粉体颗粒形状为球体的纳米铁粉，再分别分选出D3＝21nm，D25＝32.5nm，D50＝50nm，D75＝63.2nm，D97＝77.3nm的颗粒分布的粉体材料，而后再用“DQ包覆法”对铁粉颗粒继续厚度为2nm-3nm的防氧化包覆，将包覆后的粉体颗粒表面研磨处理。按照本方法制备的铁粉性能优越，效果良好。
文档编号B22F1/02GK101396739SQ200810079509
公开日2009年4月1日 申请日期2008年9月30日 优先权日2008年9月30日
发明者王惠民 申请人:王惠民