专利名称：卫星喷射损毁专用纳米铁粉的制作方法
技术领域：
本发明涉及纳米级金属粉体材料，具体为一种卫星喷射损毁专用纳米铁粉。
背景技术：
目前任何地区和国家的机密几乎无法躲避高空侦查卫星的侦查和拍照。卫星侦察
由于是在外太空，不涉及到领空等主权问题，可以建立一个卫星侦察网全天候侦察，而且不
易被敌方击落，更安全(毕竟到目前为止能够攻击在轨卫星的国家就那么几个)，地区和国
家为了避开高空侦查卫星的侦查，除了做各种伪装，另外办法就是攻击并且击落高空侦查
卫星，但是击落其它国家的高空侦查卫星有可能引发许多麻烦，同时要想击落高空侦查卫
星目前世界上也只有少数几个国家可以做到。所以，在不击落的同时又能使高空侦查卫星
失去侦查功能的技术就是目前军事大国主要研发的攻击高空侦查卫星的手段。
目前国际上攻击高空侦查技术存在的主要问题有，目前在国际上能够在外太空攻
击高空侦查卫星的国家，只有少数几个。其主要攻击手段是"软化干扰弹"和"气雾炸弹"，
其攻击方法主要是在不摧毁对方卫星硬件体结构下，发射一枚内部含有大量的气溶质胶状
物体的导弹，在靠近目标地区实施引爆。将随之抛射出大量以胶质为主的气雾颗粒团。这
些细微颗粒将以高速扑向目标。再由于弹射的动力影响，强力的附着在卫星的镜头，雷达探
测探头，电子天线等外部感官系统上。 由于这种胶质物质。可以短时间起到隔绝电波，卫星信号等数据的传输，加之可以 阻碍卫星镜头的拍摄与雷达扫描照射。因此可以使得卫星暂时失去功能。据悉如果不进行 及时处理，那么这些卫星会因为胶质最终凝结在镜头，雷达天线表面。引起导致全面的"不 可修复性"损毁。按照美国军方估计维修这样的故障需要耗资巨大与投入很大的人力和物 力。关键是需要耗费至少72小时以上的时间来修复，而这对于一颗军事间谍或者制导通信 联络卫星，给地面部队，有关机构所造成的"数据软损失"是无法估量的。
目前，这种攻击高空侦查卫星手段存在的主要缺点是
1、只能是短时间致使高空侦查卫星失去侦查功能。
2、受到攻击的高空侦查卫星在短时间内完全可以修复复原。 3、此种攻击方法，起不到长时间或者是根本使高空侦查卫星失去功效的作用。而 且攻击物质的存储时间只有3—5个月。 4、此种攻击方法，要想达到最终目的必须不间断的进行攻击，这样从成本和效果 上来讲都是极不理想的。 5、此种攻击方法的攻击效果，只能影响到高空侦查卫星的高空照相系统，但是无 法损坏雷达成像和电子通讯系统。 此种攻击方法在攻击时，所喷出的胶性物质只有12%左右可以直接攻击目标，其 攻击速度只有81. 7m/S，其余的87%均浪费在宇宙中。 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-l(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。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"后能够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
本发明为了使卫星永久失去侦察功能而提供了 一种卫星喷射损毁专用纳米铁粉。
本发明是由以下技术方案实现的，一种卫星喷射损毁专用纳米铁粉，制备方法是
在-l(TC--5°C的情况下，高频切割次数设定在每分钟4500次——5500次的情况下将原
料加工成纳米铁粉，再分别分选出D3 = 41nm D25 = 62. lnmD50 = 125nm D75 = 177. 2nm D97 = 230. 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 lnm-3nm的防氧化包覆，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处 理。 本发明技术优势 1、本发明技术优势一是；可以在不损坏高空侦查卫星本体的前提下，永远让卫星 失去侦查的所有功能。 2、本发明技术优势二是；攻击后，卫星只有在回收地面后才有可能修复，但是卫星 的修复成本可能比重新制造和发射一颗卫星的造价还高。 3、本发明技术优势三是；可以无限制攻击各种高空侦查卫星，如照相侦察卫星，雷 达成像侦察卫星和电子侦察卫星以及导弹预警卫星。 4、本发明技术优势四是；攻击效果好，攻击时的攻击速度可高达537m/;，攻击的纳 米铁粉颗粒的75 %都可以深深镶嵌在整个卫星的表面使其彻底制盲。 5、本发明技术优势五是；一次性攻击成本低，是美国目前使用量的1/43，是其成 本的1/51。 6、本发明技术优势六是；使用方法简单，储存时间无限。
图1为切割机的结构示意图
图2为研磨机结构示意图 图3、4、5为加工得到的金属颗粒的电镜照片 图中l-惰性气体入口、2-进料口、3-冷却水入口、4-机体、5-切割器、6-连杆、 7_支架、8-出料口 、 9-调频振动电机、10-切割机底座、11 -振动气囊、12-冷却水入口 、 13-连杆、14-切割器、15-振动弹簧、16-硬质橡胶垫、17-出料口 、 18-空心转轴、19-研磨机 体、20-被研磨颗粒、21进料气口 、22-变频电机、23-机座、24-机架、25_球形研磨体
具体实施例方式
实施例l，一种卫星喷射损毁专用纳米铁粉，(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，)制备方法是在_5°C的情况 下，高频切割次数设定在每分钟4500次的情况下生产、加工得到(粉体颗粒形状为不规则 球体)纳米铁粉，再分别分选出(125nm为例)D3 = 41nmD25 = 62. lnm D50 = 125nm D75 =177. 2nm D97 = 230. 3nm的颗粒分布比较大的粉体材料，而后再对铁粉颗粒继续厚度为 lnm-3nm的防氧化包覆，使其防氧化时间达到90小时以上。 所用切割机如图1所示意，切割机结构包括带有冷却系统的机体，机体上设有进 料口 2、惰性气体入口 1，在机体4内(进料口 2的下端)设有若干切割刀组，每个切割刀组 包括两个工作面相对的切割器5、14，切割器5、 14的工作面为锯齿状或锉刀状，两个切割器 5、 14分别通过各自的连杆6、 13和调频振动电机9输出转动部分结合。切割机设计为双重 振动系统，外振动设计为气囊式振动装置，内部振动系统设计为弹簧振动装置。调频振动电 动机，采用调频的方式进行振动频率的控制，通过调整电机的转速1500传/分一一6000传 /分，可以使振动频率控制在1500次/分——6000次/分，达到设计要求的无限切割—— "零界颗粒切割法"。切割机在工作时，内部设计加入惰性气体来保持加工温度的恒定，同时 在夹层中加入冷却水进行设定的温度加工。其工作原理是通过调频电机带动每个切割刀组 的两个切割器做相对运动，使两个切割器的工作面相对运动，然后其表面的锯齿状或锉刀 状突起部位相互运动，将进料口加入的80目-100目左右的大直径原料金属颗粒不断地摩 擦、碰撞、挤压，最后达到的效果是使大颗粒的金属颗粒分割为小直径颗粒物体。切割器的 表面就像锉刀表面的结构一样，其间隙是可以调整的，以便适应原材料颗粒的大小。切割机 工作开始后，金属颗粒粉不规则颗粒在两个切割器之间由上向下运动过程中被进行了N次 切割的，当然调频电机转速越高，单位时间内金属颗粒被切割的几率也越大，其加工出来的 小直径颗粒的金属颗粒的分布概率也越大，分选起来也更容易。 一般要经过六次循环切割 才能达到80%以上的纳米金属粉体颗粒。 防氧化包覆过程，金属粉体材料在温度(IO(TC -310°C )和有保护气体(N)的环境 下进行生产、加工的同时要加入10%——15% (体积比)的纯氧气，在金属粉体颗粒表面形 成厚度为lnm——3nm的氧化层，然后在高温隧道炉中，将温度调整到350°C _5l(TC之间，金 属粉体颗粒材料在此温度情况下，表面氧化层结构开始软化，在密封的状况下，按4 : 6比 例注入露点《6的惰性气体N和He，注入时间控制在30分钟——45分钟，让惰性气体充分 渗透到金属粉体材料表面的氧化层中。 如图2所示意的研磨机，包括机架24，变频电机22，机架24上通过空心转轴18设 有空心的研磨机体19，研磨机体19上设有进料进惰性气口 21，出料口 17，研磨机体19内设有若干研磨球25。如图中八面研磨机的工作原理是，利用变频电动机来控制研磨机的转速 (1000转/分——6000转/分)，利用八角机体的角度，来达到金属类球体颗粒的270度不 停的反转，从而达到经过研磨后的粉体颗粒表面光滑球体颗粒。因为从切割机加工出来的 金属颗粒， 一般是不规则的类球体，经过八角研磨机内部的球形研磨体的研磨，不规则的类 球体就会成为表面光滑的球体颗粒。工作时候将切割好的金属微粒和惰性气体加入研磨机 体内，根据使用技术的特点，然后开动电机带动研磨机体翻转，研磨球之间的相互碰撞即可 将金属微粒研磨成球状微粒，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 面处理，使其达到粉体颗粒材料表面粗糙、凹凸不平。研磨机在进料的同时设计输入惰性气 体，来保持加工过程中的温度稳定。 如图3、4所示意的照片中显示，金属颗粒的直径范围从数十到数百纳米不等，这 就需要采用气流分选技术分选出颗粒分布相对集中的产品。利用金属微粒的受力表面积和 金属微粒在受抛射力情况下的抛物曲线以及铁粉颗粒在容器中的自重下落速度、时间。利 用人工风力和速度在密闭容器中对直径不同的铁粉颗粒进行有效的分级。具体的分选工艺 是首先开动负压电机在分级设备的容器中形成负压状态，而后分别开启分级器电机在密 闭容器中形成轴流旋风。负压将需要分级的铁粉限量吸入第一密闭容器，在轴流旋风中分 选出颗粒直径最大的金属颗粒，剩余金属颗粒进入第二密闭容器，在大于第一轴流旋风中 分级出所需铁粉颗粒，顺序二、三、四级进行逐级分级，这样可以同时得到颗粒各种分布区 间(100 iim——10nm)相对集中的金属微粒产品。结合本发明技术方案来说，通过调整风流 大小和分级容器的数量就可以得到相应的产品，当然实际操作中还要不断地先初步分选， 然后仪器检测产品规格，然后反馈调整机械参数，使加工机械能够稳定地分选出产品。分选 的目的之一就是将符合要求的产品分选出来，比要求小的可以直接进入下一个程序，比要 求大的产品将返回上一道工序再一次进行切割，其二是选择出要求的产品，达不到要求的 产品将通过分选设备返回到上一工序，再次切割。 实施例2， 一种卫星喷射损毁专用纳米铁粉，制备方法是在-l(TC的情况下，高频 切割次数设定在每分钟5500次的情况下生产、加工得到(粉体颗粒形状为不规则球体)纳 米铁粉，再分别分选出(125nm为例)D3 = 41nm D25 = 62. lnmD50 = 125nm D75 = 177. 2nm D97 = 230. 3nm的颗粒分布比较大的粉体材料，而后再用"DQ包覆法"对铁粉颗粒继续厚度 为lnm-3nm的防氧化包覆，使其防氧化时间达到90小时以上。 根据使用技术的特点，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 表面处理，使其达到粉体颗粒材料表面粗糙、凹凸不平。 实施例3， 一种卫星喷射损毁专用纳米铁粉，制备方法是在_7°C的情况下，高频切 割次数设定在每分钟5000次的情况下生产、加工得到(粉体颗粒形状为不规则球体)纳米 铁粉，再分别分选出(125nm为例)D3 = 41nm D25 = 62. lnmD50 = 125nm D75 = 177. 2nm D97 = 230. 3nm的颗粒分布比较大的粉体材料，而后再用"DQ包覆法"对铁粉颗粒继续厚度 为lnm-3nm的防氧化包覆，使其防氧化时间达到90小时以上。 根据使用技术的特点，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 表面处理，使其达到粉体颗粒材料表面粗糙、凹凸不平。
权利要求
一种卫星喷射损毁专用纳米铁粉，其特征是制备方法为在-10℃——-5℃的情况下，高频切割次数设定在每分钟4500次——5500次的情况下将原料加工成纳米铁粉，再分别分选出D3＝41nm D25＝62.1nm D50＝125nmD75＝177.2nm D97＝230.3nm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1nm-3nm的防氧化包覆，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处理。
2. 根基权利要求i所述的卫星喷射损毁专用纳米铁粉，其特征是在-7t:的情况下，高频切割次数设定在每分钟5000次的情况下生产、加工得到纳米铁粉。
3. —种加工如权利要求1、2所述纳米金属颗粒的切割机，其特征在于结构包括带有 冷却系统的机体(4)，机体(4)上设有进料口 (2)、惰性气体入口 (l)，在机体(4)内设有若 干切割刀组，每个切割刀组包括两个工作面相对的切割器(5、14)，切割器(5、14)的工作面 为锯齿状或锉刀状，两个切割器(5、 14)分别通过各自的连杆(6、 13)和调频振动电机(9) 输出转动部分结合。
全文摘要
本发明涉及纳米级金属粉体材料，具体为一种卫星喷射损毁专用纳米铁粉。能使卫星永久失去侦察功能。制备方法为在-10℃-5℃的情况下，高频切割次数设定在每分钟4500次-5500次的情况下将原料加工成纳米铁粉，再分别分选出D3＝41nm D25＝62.1nm D50＝125nm D75＝177.2nm D97＝230.3nm的颗粒分布的粉体材料，而后防氧化包覆，表面处理。攻击的纳米铁粉颗粒的75％都可以深深镶嵌在整个卫星的表面使其彻底制盲。
文档编号B22F9/04GK101758229SQ20091017970
公开日2010年6月30日 申请日期2009年9月28日 优先权日2008年9月30日
发明者王惠民 申请人:王惠民