本发明属于涂层粉末分离技术领域，具体涉及一种分离含陶瓷层、粘结层粉末的热障涂层废粉的方法。
背景技术：
热障涂层是提高先进航空发动机、燃气轮机热端部件使用温度最有效的手段，是先进燃气轮机不可或缺的关键技术之一，目前在燃气轮机中应用最为广泛的热障涂层材料为8ysz(6％～8％y2o3部分稳定zro2)作为陶瓷层和mcraly(m＝ni或co或ni+co)作为粘结层。现有的热障涂层通常采用等离子喷涂、电子束物理气相沉积以及超音速火焰喷涂等技术来制备。
随着航发市场及燃气轮机市场的不断发展，在热障涂层制备过程中喷涂粉末的浪费问题也逐渐引起了人们关注。常见等离子喷涂陶瓷层和粘结层，陶瓷层粉末和粘结层粉末被气体携带而喷入等离子火焰中并被迅速融化和加速，熔化陶瓷层和粘结层材料液滴猛烈的撞击并铺展在高温合金基底上，凝固形成片层，层片不断地堆积最终形成涂层。涂层沉积过程中，部分粘结层材料会发生氧化生成各种氧化物，部分粘结层材料和陶瓷层材料未能沉积到工件上。无论是等离子喷涂还是电子束物理气相沉积，涂层的沉积效率均在40％-70％之间，未能沉积到基底上的粉末被抽风机抽走，最终以废粉处理。热障涂层废粉若不经回收再利用，不仅增加了热障涂层制备成本，同时极大地引起了原材料的浪费，还会导致环保问题。
目前，废粉的回收利用以及环保问题开始引起人们的广泛关注，如专利zl201520585546.8中提出了一种热喷涂粉末收集回收装置，但是该装置只涉及粉末回收，并没有对粉末进行分离再利用；专利zl201621192215.9中提出了一种热喷涂剩余粉末回收再利用装置，该装置也并未对废粉进行回收处理；为数不多的提及粉末分离技术的专利，如专利201810190688.2中提出了采用极性磁选分离技术分离热障涂层废粉中的陶瓷层、粘结层粉末，此方法虽可分离废粉中的不同粉末，但是废粉中粉末种类较多，部分粉末磁性差异并不是很显著，无法达到粉末的完全分离，分离的单种粉末纯度不高。
因此，探究一种从热障涂层废粉中分离陶瓷层、粘结层粉末的方法不但可以降低制备成本，而且对环境友好，经济价值显著。
技术实现要素：
本发明针对上述现有技术存在的问题，提供了一种分离含陶瓷层、粘结层粉末的热障涂层废粉的方法，具体为根据不同粉末密度不同的原理，利用空气分离技术将粉末进行分离。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种分离含陶瓷层、粘结层粉末的热障涂层废粉的方法，包括以下步骤：
步骤(1)：收集喷涂腔室中的热障涂层废粉；
步骤(2)：再采用200目～1000目的筛网，自动振动筛筛分热障涂层废粉并分级；
步骤(3)：最后采用空气分离技术，将筛分分级后的废粉由空气分离器进行分段分离，将粘结层粉末和陶瓷层粉末分离并回收利用。
本发明进一步的改进在于，步骤(1)中的从大气等离子喷涂设备或者超音速火焰喷涂和大气等离子喷涂一体化设备的喷涂腔室里的热障涂层废粉包括大小粒径不一的粘结层粉末、陶瓷层粉末、粘结层熔融团聚颗粒、陶瓷层熔融团聚颗粒，以及氧化的粘结层粉末、熔融颗粒飞溅形成的小颗粒。
本发明进一步的改进在于，步骤(2)中将步骤(1)收集的热障涂层废粉经自动振动筛筛分，振动筛中有四层网，网孔分别为200目、400目、600目以及1000目，将热障涂层废粉分为五段，即200目以下、200目～400目、400目～600目、600目～1000目以及1000目以上。
本发明进一步的改进在于，筛分的200目以下粉末中粘结层粉末和陶瓷层粉末含量不到5％，主要为粘结层和陶瓷层粉末的熔融团聚颗粒；1000目以上粉末中粘结层粉末含量不到1％，主要为熔融颗粒飞溅形成的小颗粒。
本发明进一步的改进在于，步骤(2)中筛分的200目～400目的混合粉主要由粘结层粉末和陶瓷层粉末组成；400目～1000目的混合粉主要由粘结层粉末和氧化的粘结层粉末组成。
本发明进一步的改进在于，筛分的200目以下和1000目以上的粉末不再进行进一步分离处理；200目～400目、400目～600目、600目～1000目混合粉装入三个独立的空气分离筒，做进一步分离处理。
本发明进一步的改进在于，步骤(3)的具体过程为：
301)根据f＝6πμ0vd公式，绘制200目～1000目粘结层粉末和陶瓷层粉末的混合物风力f与重力p刚好相等的流量q与粉末粒径d的临界曲线，即f-p＝0曲线，并由临界曲线得出粘结层粉末200目、400目、600目的临界点风量分别为0.37～0.48m3/s、0.31～0.44m3/s、0.28～0.42m3/s；陶瓷层粉末200目、400目、600目的临界点风量分别为0.15～0.36m3/s、0.05～0.14m3/s、0.02～0.10m3/s；
302)采用空气分离技术，每个空气分离筒内由风机引入风量，调节板和蝶阀调节风量；
303)在装有200目～400目混合粉的空气分离筒中，引入q＝0.15～0.36m3/s的风量，将比200目对应的颗粒粒度更细的陶瓷层粉末吹走，进入分离器被收集，粘结层粉末自然掉下并进入出料筒被收集；
304)在装有400目～600目混合粉的空气分离筒中，引入q＝0.31～0.44m3/s的风量，将比400目对应的颗粒粒度更细的粘结层粉末吹走，进入分离器被收集，而氧化的粘结层粉末则自然掉下，进入出料筒被收集；
305)采用同样的方法，在装有600目～1000目混合粉的空气分离筒中，引入q＝0.28～0.42m3/s的风量，将比600目对应的颗粒粒度更细的粘结层粉末吹走，进入分离器被收集，而氧化的粘结层粉末则自然掉下，进入出料筒被收集。
本发明进一步的改进在于，该方法得到的粘结层粉末占废粉总量的28～64％，陶瓷层粉末占废粉总量的32％～71％；分离回收的粘结层粉末纯度为96％以上，陶瓷层粉末纯度为98％以上，粉末均可被重新利用。
相对于现有技术，本发明提供的分离含陶瓷层、粘结层粉末的热障涂层废粉的方法，具有如下有益的技术效果：
1)整个处理过程在一条生产线上实现，全封闭运行，生产中不会产生任何污染；
2)分离回收的粘结层粉末纯度为96％以上，陶瓷层粉末纯度为98％以上，因此，这两种粉末均可以被重新利用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
采用大气等离子喷涂设备制备热障涂层，其中粘结层采用nicocraltay金属粉末，粉末粒径为5～38μm，陶瓷层采用8ysz粉末，粉末粒径为45～75μm。喷涂后喷涂腔室里的废粉主要由大小粒径不一的粘结层粉末、陶瓷层粉末、粘结层熔融团聚颗粒、陶瓷层熔融团聚颗粒，以及氧化的粘结层粉末、熔融颗粒飞溅形成的小颗粒等组成，收集得到的废粉总重量为10公斤。
将热障涂层废粉经自动振动筛筛分，振动筛中有四层网，网孔分别为200目、400目、600目以及1000目，将热障涂层废粉分为五段，即200目以下、200目～400目、400目～600目、600目～1000目以及1000目以上。
200目以下粉末0.43公斤，主要为粘结层和陶瓷层粉末的熔融团聚颗粒，其中粘结层粉末和陶瓷层粉末含量不到4％；1000目以上粉末0.95公斤，主要为熔融颗粒飞溅形成的小颗粒，其中粘结层粉末含量不到5％。对200目以下和1000目以上的粉末不再进行进一步分离处理。
200目～400目段粉末重4.74公斤，400目～600目段粉末重2.81公斤，600目～1000目段粉末重1.07公斤。将200目～400目、400目～600目、600目～1000目粉末装入三个独立的空气分离筒，采用空气分离技术，每个空气分离筒内由风机引入风量，调节板和蝶阀调节风量，对以上粉末做进一步分离处理。
根据f＝6πμ0vd公式，绘制200目～1000目粉末风力f与重力p刚好相等的流量q与粉末粒径d的临界曲线，即f-p＝0曲线，并由曲线得出粘结层粉末200目、400目、600目的临界点风量分别为0.42m3/s、0.395m3/s、0.38m3/s；陶瓷层粉末200目、400目、600目的临界点风量分别为0.15m3/s、0.09m3/s、0.07m3/s。
在装有200目～400目混合粉的空气分离筒中，引入q＝0.15m3/s的风量，比200目对应的颗粒粒度更细的陶瓷层粉末吹走，进入分离器被收集，粘结层粉末自然掉下并进入出料筒被收集。
在装有400目～600目混合粉的空气分离筒中，引入q＝0.395m3/s的风量，比400目对应的颗粒粒度更细的粘结层粉末吹走，进入分离器被收集，而氧化的粘结层粉末则自然掉下，进入出料筒被收集。
采用同样的方法，在装有600目～1000目混合粉的空气分离筒中，引入q＝0.38m3/s的风量，比600目对应的颗粒粒度更细的粘结层粉末吹走，进入分离器被收集，而氧化的粘结层粉末则自然掉下，进入出料筒被收集。
最终，回收的粘结层粉末重量为3.32公斤，陶瓷层粉末4.93公斤。
实施例2
采用超音速火焰喷涂和大气等离子喷涂一体化设备制备热障涂层，其中粘结层采用nicocralyhfsi金属粉末，粉末粒径为5～63μm，陶瓷层采用8ysz粉末，粉末粒径为45～75μm。喷涂后喷涂腔室里的废粉主要由大小粒径不一的粘结层粉末、陶瓷层粉末、粘结层熔融团聚颗粒、陶瓷层熔融团聚颗粒，以及氧化的粘结层粉末、熔融颗粒飞溅形成的小颗粒等组成，收集得到的废粉总重量为10公斤。
将热障涂层废粉经自动振动筛筛分，振动筛中有四层网，网孔分别为200目、400目、600目以及1000目，将热障涂层废粉分为五段，即200目以下、200目～400目、400目～600目、600目～1000目以及1000目以上。
200目以下粉末0.41公斤，主要为粘结层和陶瓷层粉末的熔融团聚颗粒，其中粘结层粉末和陶瓷层粉末含量不到4％；1000目以上粉末0.45公斤，主要为熔融颗粒飞溅形成的小颗粒，其中粘结层粉末含量不到5％。对200目以下和1000目以上的粉末不再进行进一步分离处理。
200目～400目段粉末重5.35公斤，400目～600目段粉末重2.81公斤，600目～1000目段粉末重0.98公斤。将200目～400目、400目～600目、600目～1000目混合粉装入三个独立的空气分离筒，采用空气分离技术，每个空气分离筒内由风机引入风量，调节板和蝶阀调节风量，对以上粉末做进一步分离处理。
根据f＝6πμ0vd公式，绘制200目～1000目混合粉末风力(f)与重力(p)刚好相等的流量(q)与粉末粒径(d)的临界曲线，即f-p＝0曲线，并由曲线得出粘结层粉末200目、400目、600目的临界点风量分别为0.45m3/s、0.435m3/s、0.405m3/s；陶瓷层粉末200目、400目、600目的临界点风量分别为0.15m3/s、0.09m3/s、0.07m3/s。
在装有200目～400目混合粉的空气分离筒中，引入q＝0.15m3/s的风量，比200目对应的颗粒粒度更细的陶瓷层粉末吹走，进入分离器被收集，粘结层粉末自然掉下并进入出料筒被收集。
在装有400目～600目混合粉的空气分离筒中，引入q＝0.435m3/s的风量，比400目对应的颗粒粒度更细的粘结层粉末吹走，进入分离器被收集，而氧化的粘结层粉末则自然掉下，进入出料筒被收集。
采用同样的方法，在装有600目～1000目混合粉的空气分离筒中，引入q＝0.405m3/s的风量，比600目对应的颗粒粒度更细的粘结层粉末吹走，进入分离器被收集，而氧化的粘结层粉末则自然掉下，进入出料筒被收集。
最终，回收的粘结层粉末重量为4.58公斤，陶瓷层粉末5.44公斤。