專利名稱：金屬物體表面噴嵌技術專用鐵粉的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種金屬納米粉的制備方法，具體為一種金屬物體表面噴嵌技 術專用鐵粉的制備方法。
技術背景金屬納米粉體材料在金屬表面進行噴嵌是目前世界上的一種十分前沿科 技技術。噴嵌技術的優勢在于，金屬納米粉體材料的單體顆粒可以有效的和金 屬物質牢固的結合在一起，形成獨特的金屬表面保護層。與其它噴涂、噴射等 工藝相比，具有精度高、組織均勻、性能優異、成本低、金屬粉體材料節約81.31%。其產品廣泛應用于航空航天、國防工業、電子信息工程、生物醫療器械、 汽車、機械、五金、體育器械、鐘表業、兵器工業等工業領域。因此，國際上 普遍認為該技術的發展將會導致工業化表面鍍層、涂層向工業化融為一體發展 的新形技術。目前國際和國內噴嵌技術存在的主要問題是目前國際上基本沒有完善的 金屬納米粉體材料噴嵌技術，其原因主要是金屬納米粉體材料顆粒的形狀問題 一直解決不好。由于目前國際上噴嵌技術使用的幾乎全部是不等邊片狀、樹枝 狀、纖維狀等金屬納米粉體材料，在實際使用中幾乎達不到噴嵌技術的要求。 例如美國B-2A隱形轟炸機，在剛剛裝備部隊時，養護任務基本上都是由各大公 司的技術人員完成的，每飛行l小時的維護時間，為132小時。每次飛行任務 完成后，高速氣流都會對機體表層造成磨損。為了確保飛機的隱身性能不致下
降，每次飛行后，技術人員都要用噴嵌技術的方法對B—2A表層的雷達吸波材 料進行整修，而新噴嵌的吸波材料因為顆粒形狀的不理想，導致使用壽命有限 和噴嵌重疊減弱飛機的吸波能力。由于缺乏理想的金屬納米粉體球形材料，所 以B—2A —直無法在海外基地部署，這對于以全球部署作戰的美國軍隊來說， 這是一個無法忍受的缺憾。盡管B—2A裝備部隊以來，美軍曾多次在海外使用 武力，但B—2A —直沒有出現在戰場。目前美國最新型隱形戰斗機F-22A同樣 存在著B-2A的問題。專利申請號為2006100481685記載了一種金屬納米粉體零界顆粒切割生產 工藝，該專利申請記載了一種全新的零界顆粒切割金屬納米粉體材料工藝，以 鐵粉為例，步驟包括，將鐵粉置于一1(TC^+15"C的加工溫度狀態下，然后對鐵 粉顆粒進行高速切割，每分鐘控制在5000 6000次，然后對切割后的鐵粉顆粒 已6000轉/分鐘的高頻研磨，再進行物理還原，表面包覆處理，最后分級分選 即可得到產品。此項技術能夠加工出不同納米級別的鐵粉，利用該方法生產出 特定顆粒直徑的鐵粉具有以往技術無法生產出的優異特性，而且經過發明人的 研究發現，在該工藝中提高或者降低加工"切割"頻率并相應地調整"加工溫 度"后生產出的各個不同級別的納米鐵粉或者其它金屬粉，而且特性有著明顯 的區別，經過分級分選和配比后可廣泛用于不同行業或領域。該專利申請所記 載的技術方案是申請人在納米金屬粉末材料加工技術領域首次提出了"切割" 這一加工的概念，利用研磨介質之間的相對高速往復碰撞和摩擦即可將原料金 屬粉加工至納米級別，而這種研磨介質在單位時間內的高速往復運動的次數可 以稱為"頻率"，其對原料的粉碎過程可稱為"切割"；并且提出了具體的加工 參數，并且通過實踐證明了通過設定相應的"切割"頻率和控制相應的加工溫
度就可以加工出優質納米鐵粉這一技術方案。專利申請號為2006101620469公開了一種金屬微、納米顆粒包覆工藝，該 申請的技術方案能在金屬粉體材料的表面形成一層厚度為lnm—3nm的高質量 防氧化保護層，以下稱為"DQ包覆法"。想較傳統的納米金屬粉末的包覆工藝， 該技術方案包覆率更高，抗氧化時間更長。發明內容本發明為了解決現有技術中存在的金屬表面進行噴嵌使用的鐵粉顆粒形狀 不夠理想的問題而提供了一種金屬物體表面噴嵌技術專用鐵粉的制備方法。本發明是由以下技術方案實現的， 一種金屬物體表面噴嵌技術專用鐵粉的 制備方法，包括以下步驟在-5'C——5"C的條件下，高頻切割次數設定在每分 鐘6000次——6500次的情況下將原料加工成粉體顆粒形狀為球體的納米鐵粉， 再分別分選出D3=21nm D25=32.5nm D50二50咖 D75=63.2咖 D97=77.3nm 的顆粒分布的粉體材料，而后，再用"DQ包覆法"對鐵粉顆粒繼續厚度為2nm -3nm的防氧化包覆，將包覆后的粉體顆粒表面研磨處理。 本發明技術優勢1、 本發明技術優勢一是；徹底改變了目前世界上噴嵌技術的壽命短、成本 高、噴嵌重疊、吸波效果差等缺點。2、 本發明技術優勢二是；徹底改變了目前世界上噴嵌納米粉體材料與金屬 表面的親融性，形成了金屬納米粉體材料顆粒2/3嵌入金屬表面，形成了有效 地親融一體性，解決了金屬物體在高速運行中和長久摩擦中以及惡劣環境腐蝕 中的脫落和腐蝕問題。3、 本發明技術優勢三是；金屬納米粉體材料使用少，成本低。資料表明美
國的B-2A隱形轟炸機表面積為300平方米、F-22A隱形戰斗機表面積為35平 方米，使用噴嵌技術每平米金屬納米粉體材料的用量是97g。如果使用本發明 技術每平方米的噴嵌使用量只有2g，是美國目前噴嵌使用量的1/49。4、 本發明技術優勢四是；耐用性是目前世界上特別是美國的37倍。美國 目前噴嵌使用的金屬納米粉體材料的顆粒基本上是樹枝狀，噴嵌在飛機金屬表 面的深度只有粉體顆粒相對直徑的1/10左右，在2馬赫，lh動態情況下的噴嵌 粉體顆粒脫落率是42%，本發明技術在在2馬赫，lh (風洞)動態情況下的噴嵌 粉體顆粒脫落率是1. 13%。5、 本發明技術優勢五是；同量單位面積下的吸波率是目前世界上特別是 美國無法相比的。例如，美國的噴嵌技術在目前世界上最新型的隱形戰斗機 F-22A上，按照同量單位面積35平方米，噴嵌金屬納米粉體材料顆粒。
具體實施方式
實施例l: 一種金屬物體表面噴嵌技術專用鐵粉的制備方法，包括以下步 驟(具體加工方法參考專利申請號為2006100481685記載的金屬納米粉體零界 顆粒切割生產工藝，)在-5"C的條件下，高頻切割次數設定在每分鐘6500次的 情況下生產、加工粉體顆粒形狀為球體的專用噴嵌技術的納米鐵粉，再分別分 選出(50nm為例)D3-21nm D25=32.5訓 D50=50nm D75=63.2訓 D97=77.3nm 的顆粒分布的粉體材料，而后，再用"DQ包覆法"對鐵粉顆粒繼續厚度為2nm -3nm的防氧化包覆，使其防氧化時間達到90小時以上，將包覆后的粉體材料 輸入到高速研磨機中進行粉體顆粒的表面研磨處理，使其達到粉體顆粒材料表 面光滑、球體渾圓。實施例2: —種金屬物體表面噴嵌技術專用鐵粉的制備方法，包括以下步
驟在5'C的條件下，高頻切割次數設定在每分鐘6000次的情況下生產、加工 粉體顆粒形狀為球體的專用噴嵌技術的納米鐵粉，再分別分選出(50nm為例) D3=21nm D25=32.5nm D50=50nm D75=63.2nm D97=77.3nm 的顆粒分布的 粉體材料，而后，再用"DQ包覆法"對鐵粉顆粒繼續厚度為2nm-3nm的防氧 化包覆，使其防氧化時間達到90小時以上，將包覆后的粉體材料輸入到高速研 磨機中進行粉體顆粒的表面研磨處理。實施例3: —種金屬物體表面噴嵌技術專用鐵粉的制備方法，包括以下步 驟在O'C的條件下，高頻切割次數設定在每分鐘6250次的情況下生產、加工 粉體顆粒形狀為球體的專用噴嵌技術的納米鐵粉，再分別分選出(50nm為例) D3=21nm D25=32.5nm D50=50nm D75=63.2nm D97二77.3nm 的顆粒分布的 粉體材料，而后，再用"DQ包覆法"對鐵粉顆粒繼續厚度為2nm-3rnn的防氧 化包覆，使其防氧化時間達到90小時以上，將包覆后的粉體材料輸入到高速研 磨機中進行粉體顆粒的表面研磨處理。
權利要求
1、一種金屬物體表面噴嵌技術專用鐵粉的制備方法，其特征在于包括以下步驟在-5℃——5℃的條件下，高頻切割次數設定在每分鐘6000次——6500次的情況下將原料加工成粉體顆粒形狀為球體的納米鐵粉，再分別分選出D3＝21nm D25＝32.5nm D50＝50nm D75＝63.2nm D97＝77.3nm的顆粒分布的粉體材料，而后再用“DQ包覆法”對鐵粉顆粒繼續厚度為2nm-3nm的防氧化包覆，將包覆后的粉體顆粒表面研磨處理。
全文摘要
本發明涉及一種金屬納米粉的制備方法，具體為一種金屬物體表面噴嵌技術專用鐵粉的制備方法。解決了現有技術中存在的金屬表面進行噴嵌使用的鐵粉顆粒形狀不夠理想的問題。包括以下步驟在-5℃～5℃的條件下，高頻切割次數設定在每分鐘6000次～6500次的情況下將原料加工成粉體顆粒形狀為球體的納米鐵粉，再分別分選出D3＝21nm，D25＝32.5nm，D50＝50nm，D75＝63.2nm，D97＝77.3nm的顆粒分布的粉體材料，而后再用“DQ包覆法”對鐵粉顆粒繼續厚度為2nm-3nm的防氧化包覆，將包覆后的粉體顆粒表面研磨處理。按照本方法制備的鐵粉性能優越，效果良好。
文檔編號B22F1/02GK101396739SQ200810079509
公開日2009年4月1日 申請日期2008年9月30日 優先權日2008年9月30日
發明者王惠民 申請人:王惠民