专利名称：一种梯度涂层用金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种梯度涂层用金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料及其制备方法，
该粉末材料特别适用于等离子喷涂和火焰喷涂等热喷涂工艺制备梯度涂层。
背景技术：
功能梯度涂层作为一种新型涂层工艺技术，可满足金属工程部件在高温环境下正 常工作，被广泛应用于航天、航空和机械设备等领域。在高温结构部件中，应用梯度涂层不 仅能够增强沉积在金属基底表面上涂层的粘接强度，还可以通过裁剪热膨胀系数和导热系 数，降低其不连续性，避免与热膨胀系数失配相关的失效行为，将热应力降低到最低，从而 延缓或阻止因热应力诱发的裂纹开裂而导致的涂层失效，延长金属部件的使用寿命。
传统的两层热障涂层和多层功能梯度热障涂层通常是在金属基体上用等离子体 喷涂等热喷涂技术直接喷涂一层陶瓷面层，或在金属基体与陶瓷面层之间先喷涂一层金属 合金粘结层(过渡层)，再喷涂陶瓷面层，以提高结合强度。在热障涂层中所用的陶瓷面层 材料中，钇稳定氧化锆作为广泛应用的热障涂层材料，与其它陶瓷材料相比，具有耐高温、 耐腐蚀、耐磨损、高强度、断裂韧性、高线胀系数(接近金属基质，约为10X10—6/K)和低热导 率(1W/m K)等优异性能。在100(TC高温时，钇稳定氧化锆的热导率是所有致密陶瓷材料 中最低。在热障涂层中所用的金属合金粘结层实际上是一种金属-金属复合材料，多为Ni 基复合材料如NiAl、NiCrAl、MCrAlY(M = Ni、Co)等，其具有很好的抗氧化性、耐热性、耐腐 蚀性和抗热扩散作用，并且，在高温氧化环境下，Al会向外扩散，在涂层表层发生选择性氧 化，形成一层致密的八1203保护膜，阻止粘结层的进一步氧化，保护基体。但由于热障涂层中 各层之间的热膨胀系数的差异，在使用过程中，经过多次热循环和热震后，层与层之间的热 应力会导致涂层剥落而失效。此外，随着热端部件使用温度的不断提高，由于外部腐蚀氧化 性气体的渗入，热障涂层中作为粘结层的金属容易氧化，体积发生膨胀，也使得附在粘结层 表面的陶瓷面层涂层脱落，导致涂层失效。 制备高性能梯度涂层的关键是制备纳米结构球形粉末材料。为满足喷涂工艺的要 求，粉末材料的粒径及其分布、形状及流动度都是重要的影响因素。
发明内容
本发明的目的是提供一种梯度涂层用金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料及其
制备方法，该方法制备的粉末材料用于梯度涂层时具有结合强度高的特点。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是一种梯度涂层用金属/纳米氧化
锆复合球形粉末材料，其特征在于它由氧化锆、物料A和水原料制成悬浮浆料后经喷雾干
燥、筛分、热处理而成；各原料所占质量百分数为氧化锆和物料A 30_70%、水30-70% ;氧
化锆和物料A中各原料所占质量百分数为氧化锆1% 50X、物料A 50 99% ;所述物
料A的粒径为10nm 2 ii m(纳米级或微米级)；
所述的物料A为下述三种之一 ①物料A为金属，金属为镍、钴、铜、锡、钼、铝、铬、锌、钇中的任意一种或任意两种 以上(含任意两种)的混合，任意两种以上(含任意两种)混合时为任意配比；
②物料A为氧化物，氧化物为氧化镍、氧化钴、氧化铜、氧化锡、氧化钼中的任意一 种或任意两种以上(含任意两种)的混合，任意两种以上(含任意两种)混合时为任意配 比； ③物料A为氧化物和金属，氧化物与金属之间为任意配比；所述氧化物为氧化镍、 氧化钴、氧化铜、氧化锡、氧化钼中的任意一种或任意两种以上(含任意两种)的混合，任意 两种以上(含任意两种)混合时为任意配比；所述金属为铝、铬、锌、钇中的任意一种或任意 两种以上(含任意两种)的混合，任意两种以上(含任意两种)混合时为任意配比。
上述一种梯度涂层用金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料的制备方法，其特征在 于它包括如下步骤 1)原料的选取按氧化锆和物料A中各原料所占质量百分数为氧化锆1% 50% 、物料A 50 99% ，选取氧化锆和物料A ;所述物料A的粒径为10nm 2 y m(纳米级 或微米级)； 按各原料所占质量百分数为氧化锆和物料A 30-70%、水30-70%，选取氧化锆 和物料A，选取水； 所述的物料A为下述三种之一 ①物料A为金属，金属为镍、钴、铜、锡、钼、铝、铬、锌、钇中的任意一种或任意两种 以上(含任意两种)的混合，任意两种以上(含任意两种)混合时为任意配比；
②物料A为氧化物，氧化物为氧化镍、氧化钴、氧化铜、氧化锡、氧化钼中的任意一 种或任意两种以上(含任意两种)的混合，任意两种以上(含任意两种)混合时为任意配 比； ③物料A为氧化物和金属，氧化物与金属之间为任意配比；所述氧化物为氧化镍、 氧化钴、氧化铜、氧化锡、氧化钼中的任意一种或任意两种以上(含任意两种)的混合，任意 两种以上(含任意两种)混合时为任意配比；所述金属为铝、铬、锌、钇中的任意一种或任意 两种以上(含任意两种)的混合，任意两种以上(含任意两种)混合时为任意配比；
2)悬浮浆料的制备 对应步骤1)中物料A的三种选择，悬浮浆料的制备对应采用下述三种方法之一
①物料A为金属时将金属和氧化锆混合后分散到水中，机械搅拌，得到悬浮浆 料； ②物料A为氧化物时将氧化物和氧化锆混合，放入球磨机中球磨，球磨机的转 速为400 500转/分钟，球磨时间为2 7小时，然后将所得到的混合物放入还原炉中， 200°C 70(TC氢气还原1 8小时，得到复合粉末；将复合粉末分散到水中，机械搅拌，得 到悬浮浆料； ③物料A为氧化物和金属时将氧化物和氧化锆混合，放入球磨机中球磨，球磨机 的转速为400 500转/分钟，球磨时间为2 7小时，然后将所得到的混合物放入还原炉 中，20(TC 70(TC氢气还原1 8小时，得到复合粉末；将复合粉末和金属混合后分散到水 中，机械搅拌，得到悬浮浆料；
5
3)喷雾干燥将悬浮浆料经喷雾干燥，制成粒度为10 m 120 m的球形粉末；
4)筛分对步骤3)得到的球形粉末用分样筛进行筛分，选取粒度为20ym 90 ii m的球形粉末； 5)热处理将筛分得到的粒度为20 ii m 90 ii m的球形粉末于150°C 60(TC热
处理1 8小时，得到梯度涂层用金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料。 步骤3)中所述的喷雾干燥为二流式干燥，用压縮氩气作携带气体，气体压力控制
在0. 4 0. 6MPa，采取二流式喷嘴将悬浮浆料喷入干燥塔内，雾化的浆料因自身表面张力
收縮成球形，然后通过抽风将干燥的球形粉末抽入旋风分离器内收集，喷雾干燥的进风温
度为150°C 250。C，出风温度为80°C 120°C。 步骤3)中所述的喷雾干燥为离心式干燥，喷雾干燥的进风温度为150°C 250°C， 出风温度为80°C 120°C。 本发明所得到的梯度涂层用金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料的粒度为 20 ii m 90 ii m，流动度为30s/50g 80s/50g，松装密度为1. Og/cm3 2. 5g/cm3。
本发明的有益效果 1、本发明用作金属基体和陶瓷面层之间的粘结层，S卩能有效降低金属基体与陶瓷 面层之间的热应力失配，提高其结合强度，又可以在提高金属热端部件抗高温腐蚀能力的 同时，使其能忍受更高的使用温度，延长涂层的使用寿命。 本发明制备的粉末材料用于梯度涂层(粘结层)时具有结合强度高的特点，经测 定，梯度涂层的结合强度为46 50MPa，而一般的梯度涂层结合强度为40 45MPa。
2、本发明利用纳米氧化锆对金属进行包裹，可有效阻止金属在使用过程中的生 长，延长涂层使用寿命。 3、本发明将金属氧化物直接还原得到纳米级金属粉末的方法，成本低，所需设备 简单，便于大规模工业化生产。 4、本发明采用喷雾干燥法干燥可限制样品晶粒的长大，保持晶粒尺寸基本不变。
图1为实施例1制备得到的梯度涂层用金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料的扫 描电镜照片。
具体实施例方式
为了更好地理解本发明，下面通过实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不
仅仅局限于下面的实施例。
实施例1 : 将300目氧化镍45g、300目氧化钴45g与15nm的纳米氧化锆10g混合，放入球磨 机中球磨，球磨机的转速为400转/分钟，球磨时间为5小时，然后将所得到的混合物放入 还原炉中，50(TC氢气还原2小时，得到复合粉末；称取79g还原制得的复合粉末与粒度D5。 均为0. liim的10g金属铝、10g金属铬、lg金属钇混合均匀，分散到100g水中，机械搅拌， 制得悬浮浆料； 将悬浮浆料经喷雾干燥，制成粒度为10 ii m 120 ii m的球形粉末；所述的喷雾干
6燥是用压縮氩气作携带气体，气体压力控制在0. 4MPa，采取二流式喷嘴将悬浮浆料喷入干
燥塔内，雾化的浆料因自身表面张力收縮成球形，然后通过抽风将干燥的球形粉末抽入旋
风分离器内收集，喷雾干燥的进风温度为15(TC，出风温度控制在9(TC ; 对上述球形粉末用分样筛进行筛分，选取符合等离子喷涂工艺制备热障涂层用粒
度范围为20 i！ m 90 i！ m的样品，同时将粒度小于20 y m的物料作为回炉料制成料浆重复
使用； 将筛分得到的粒度为20 ii m 90 ii m的样品于20(TC氩气保护气氛中煅烧2小时， 除去样品中的残余水分。因经过热处理，粉末粒径变小，再经过筛分，得到粒度为20ym 90 ii m的梯度涂层用金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料，经测定，梯度涂层用金属/纳米 氧化锆复合球形粉末材料的流动度为55s/50g，松装密度为2. 2g/cm3。梯度涂层用金属/纳 米氧化锆复合球形粉末材料的扫描电镜照片如图l所示，此图表明本发明制备得到的金 属/纳米氧化锆复合材料为球形粉末，粒径为20 ii m 90 ii m ;该金属/纳米氧化锆复合球 形粉末由粒度更小的金属和纳米氧化锆粒子组成。 应用以钛合金为基体，以纳米结构钇稳定氧化锆为面层，以本实施例得到的梯度 涂层用金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料作粘结层，采用等离子体喷涂工艺将其制成梯 度涂层。经测定，该梯度涂层的结合强度为46. 5MPa ;进行热震试验测试，经过60次循环， 涂层仍无脱落。将试片加热到110(TC，保温5分钟，然后取出投入到25t:的水中为一次循 环，此热震试验表明该金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料制备得到的梯度涂层结合强 度高。 实施例2 : 将20nm的镍粉80g、20nm的铜粉10g、50nm的铝粉5g和50nm的钇粉2g与20nm 的纳米氧化锆3g混合，分散到100g水中，机械搅拌，制得悬浮浆料； 将悬浮浆料经喷雾干燥，制成粒度为10 ii m 120 ii m的球形粉末；所述的喷雾干
燥是用压縮氩气作携带气体，气体压力控制在0. 4MPa，采取二流式喷嘴将悬浮浆料喷入干
燥塔内，雾化的浆料因自身表面张力收縮成球形，然后通过抽风将干燥的球形粉末抽入旋
风分离器内收集，喷雾干燥的进风温度为18(TC，出风温度控制在90°C ; 对上述球形粉末用分样筛进行筛分，选取符合等离子喷涂工艺制备热障涂层用粒
度范围为20 i！ m 90 i！ m的样品，同时将粒度小于20 y m的物料作为回炉料制成料浆重复
使用； 将筛分得到的粒度为20 ii m 90 ii m的样品于30(TC氩气保护气氛中煅烧2小时， 除去样品中的残余水分。因经过热处理，粉末粒径变小，再经过筛分，得到粒度为20ym 90 ii m的梯度涂层用金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料。经测定，梯度涂层用金属/纳米 氧化锆复合球形粉末材料的流动度为65s/50g，松装密度为1. 6g/cm3。
实施例3 : 将300目的20g氧化钴、20g氧化镍、20g氧化铜、20g氧化钼与20nm的20g纳米氧 化锆混合，放入球磨机中球磨细化，球磨机的转速为500转/分钟，球磨时间为7小时，然后 将所得到的混合物放入还原炉中，60(TC氢气还原3小时，得到复合粉末，称取60g还原制得 的复合粉末与粒度D5。均为0. 5 ii m的8g金属铝、20g金属铬、10g金属锌、2g金属钇混合均 匀，分散到100g水中，机械搅拌，制得悬浮浆料；
将悬浮浆料经喷雾干燥，制成粒度为10 m 120 m的球形粉末；所述的喷雾干
燥是用压縮氩气作携带气体，气体压力控制在0. 4MPa，采取二流式喷嘴将悬浮浆料喷入干
燥塔内，雾化的浆料因自身表面张力收縮成球形，然后通过抽风将干燥的球形粉末抽入旋
风分离器内收集，喷雾干燥的进风温度为18(TC，出风温度控制在90°C ; 对上述球形粉末用分样筛进行筛分，选取符合等离子喷涂工艺制备热障涂层用粒
度范围为20 m 90 m的样品，同时将粒度小于20 y m的物料作为回炉料制成料浆重复
使用； 将筛分得到的粒度为20 m 90 m的样品于30(TC氩气保护气氛中煅烧2小时， 除去样品中的残余水分。因经过热处理，粉末粒径变小，再经过筛分，得到粒度为20ym 90 m的梯度涂层用金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料。经测定，梯度涂层用金属/纳米 氧化锆复合球形粉末材料的流动度为52s/50g，松装密度为2. 3g/cm3。
实施例4 : 将平均粒径均为0. 5 ii m的30g镍粉、30g钴粉、30g钼粉与15nm的纳米氧化锆10g 混合，分散到120g水中，机械搅拌，制得悬浮浆料； 将悬浮浆料经喷雾干燥，制成粒度为10 m 120 m的球形粉末；所述的喷雾干
燥是用压縮氩气作携带气体，气体压力控制在0. 4MPa，采取二流式喷嘴将悬浮浆料喷入干
燥塔内，雾化的浆料因自身表面张力收縮成球形，然后通过抽风将干燥的球形粉末抽入旋
风分离器内收集，喷雾干燥的进风温度为20(TC，出风温度控制在IO(TC ; 对上述球形粉末用分样筛进行筛分，选取符合等离子喷涂工艺制备热障涂层用粒
度范围为20 m 90 m的样品，同时将粒度小于20 y m的物料作为回炉料制成料浆重复
使用； 将筛分得到的粒度为20 m 90 m的样品于30(TC氩气保护气氛中煅烧2小时， 除去样品中的残余水分，因经过热处理，粉末粒径变小，再经过筛分，得到粒度为20 m 90 m的梯度涂层用金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料。经测定，梯度涂层用金属/纳米 氧化锆复合球形粉末材料的流动度为50s/50g，松装密度为2. 5g/cm3。
实施例5 : 将粒度均为0. 5 ii m的20g氧化钴、20g氧化镍、20g氧化铜、20g氧化钼与20nm的 纳米氧化锆60g混合，放入球磨机中球磨细化，球磨机的转速为500转/分钟，球磨时间为 2小时，然后将所得到的混合物放入还原炉中，60(TC氢气还原3小时，得到复合粉末。称取 86g还原制得的复合粉末与粒度D5。均为0. 5 m的8g金属铝、5g金属铬、lg金属钇混合均 匀，分散到lOOg水中，机械搅拌，制得悬浮浆料； 将悬浮浆料经喷雾干燥，制成粒度为10 m 120 m的球形粉末；所述的喷雾干
燥是用压縮氩气作携带气体，气体压力控制在0. 4MPa，采取二流式喷嘴将悬浮浆料喷入干
燥塔内，雾化的浆料因自身表面张力收縮成球形，然后通过抽风将干燥的球形粉末抽入旋
风分离器内收集，喷雾干燥的进风温度为18(TC，出风温度控制在9(TC ; 对上述球形粉末用分样筛进行筛分，选取符合等离子喷涂工艺制备热障涂层用粒
度范围为20 m 90 m的样品，同时将粒度小于20 y m的物料作为回炉料制成料浆重复
使用； 将筛分得到的粒度为20 m 90 m的样品于30(TC氩气保护气氛中煅烧2小时，除去样品中的残余水分，因经过热处理，粉末粒径变小，再经过筛分，得到粒度为20 m 90 i！ m的梯度涂层用金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料。经测定，梯度涂层用金属/纳米 氧化锆复合球形粉末材料的流动度为58s/50g，松装密度为1. 9g/cm3。
实施例6 : 将平均粒径为0. 5 ii m的75g镍粉与20nm的纳米氧化锆25g混合，分散到80g水 中，机械搅拌，制得悬浮浆料； 将悬浮浆料经喷雾干燥，制成粒度为10 ii m 120 ii m的球形粉末；所述的喷雾干
燥是用压縮氩气作携带气体，气体压力控制在0. 4MPa，采取二流式喷嘴将悬浮浆料喷入干
燥塔内，雾化的浆料因自身表面张力收縮成球形，然后通过抽风将干燥的球形粉末抽入旋
风分离器内收集，喷雾干燥的进风温度为18(TC，出风温度控制在90°C ; 对上述球形粉末用分样筛进行筛分，选取符合等离子喷涂工艺制备热障涂层用粒
度范围为20 i！ m 90 i！ m的样品，同时将粒度小于20 y m的物料作为回炉料制成料浆重复
使用； 将筛分得到的粒度为20 ii m 90 ii m的样品于20(TC氩气保护气氛中煅烧2小时， 除去样品中的残余水分，再经过筛分，得到粒度为20 ii m 90 ii m的梯度涂层用金属/纳米 氧化锆复合球形粉末材料。经测定，梯度涂层用金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料的流 动度为52s/50g，松装密度为2. 0g/cm3。
实施例7 : 将平均粒径为2 ii m的99g钴粉与20nm的纳米氧化锆lg混合，分散到233g水中， 机械搅拌，制得悬浮浆料； 将悬浮浆料经喷雾干燥，制成粒度为10 ii m 120 ii m的球形粉末；所述的喷雾干
燥是用压縮氩气作携带气体，气体压力控制在0. 4MPa，采取二流式喷嘴将悬浮浆料喷入干
燥塔内，雾化的浆料因自身表面张力收縮成球形，然后通过抽风将干燥的球形粉末抽入旋
风分离器内收集，喷雾干燥的进风温度为15(TC，出风温度控制在8(TC ; 对上述球形粉末用分样筛进行筛分，选取符合等离子喷涂工艺制备热障涂层用粒
度范围为20 ii m 90 ii m的样品，同时将粒度小于20 y m的物料作为回炉料制成料浆重复
使用； 将筛分得到的粒度为20 ii m 90 ii m的样品于15(TC氩气保护气氛中煅烧1小时， 除去样品中的残余水分，再经过筛分，得到粒度为20 ii m 90 ii m的梯度涂层用金属/纳米 氧化锆复合球形粉末材料。
实施例8 : 将粒度均为0. 5 ii m的50g氧化钴与20nm的纳米氧化锆50g混合，放入球磨机中 球磨细化，球磨机的转速为500转/分钟，球磨时间为2小时，然后将所得到的混合物放入 还原炉中，70(TC氢气还原1小时，得到复合粉末；复合粉末分散到43g水中，机械搅拌，制得 悬浮浆料； 将悬浮浆料经喷雾干燥，制成粒度为10 ii m 120 ii m的球形粉末；所述的喷雾干 燥是用压縮氩气作携带气体，气体压力控制在0. 5MPa，采取二流式喷嘴将悬浮浆料喷入干 燥塔内，雾化的浆料因自身表面张力收縮成球形，然后通过抽风将干燥的球形粉末抽入旋 风分离器内收集，喷雾干燥的进风温度为25(TC，出风温度控制在120°C ;
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对上述球形粉末用分样筛进行筛分，选取符合等离子喷涂工艺制备热障涂层用粒 度范围为20 m 90 m的样品，同时将粒度小于20 y m的物料作为回炉料制成料浆重复 使用； 将筛分得到的粒度为20 m 90 m的样品于60(TC氩气保护气氛中煅烧8小时， 除去样品中的残余水分，因经过热处理，粉末粒径变小，再经过筛分，得到粒度为20 m 90 m的梯度涂层用金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料。
实施例9 : 将粒度均为0. 5 ii m的30g氧化钴、20g氧化镍与20nm的纳米氧化锆50g混合，放 入球磨机中球磨细化，球磨机的转速为500转/分钟，球磨时间为2小时，然后将所得到的 混合物放入还原炉中，20(TC氢气还原1小时，得到复合粉末；复合粉末分散到lOOg水中，机 械搅拌，制得悬浮浆料； 将悬浮浆料经喷雾干燥，制成粒度为10 m 120 m的球形粉末；所述的喷雾干
燥是用压縮氩气作携带气体，气体压力控制在0. 6MPa，采取二流式喷嘴将悬浮浆料喷入干
燥塔内，雾化的浆料因自身表面张力收縮成球形，然后通过抽风将干燥的球形粉末抽入旋
风分离器内收集，喷雾干燥的进风温度为25(TC，出风温度控制在120°C ; 对上述球形粉末用分样筛进行筛分，选取符合等离子喷涂工艺制备热障涂层用粒
度范围为20 m 90 m的样品，同时将粒度小于20 y m的物料作为回炉料制成料浆重复
使用； 将筛分得到的粒度为20 m 90 m的样品于60(TC氩气保护气氛中煅烧1小时， 除去样品中的残余水分，因经过热处理，粉末粒径变小，再经过筛分，得到粒度为20 m 90 m的梯度涂层用金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料。 本发明所列举的各具体原料，以及各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数(如 温度、时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
权利要求
一种梯度涂层用金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料，其特征在于它由氧化锆、物料A和水原料制成悬浮浆料后经喷雾干燥、筛分、热处理而成；各原料所占质量百分数为氧化锆和物料A 30～70％、水30～70％；氧化锆和物料A中各原料所占质量百分数为氧化锆1％～50％、物料A 50～99％；所述物料A的粒径为10nm～2μm；所述的物料A为下述三种之一①物料A为金属，金属为镍、钴、铜、锡、钼、铝、铬、锌、钇中的任意一种或任意两种以上的混合，任意两种以上混合时为任意配比；②物料A为氧化物，氧化物为氧化镍、氧化钴、氧化铜、氧化锡、氧化钼中的任意一种或任意两种以上的混合，任意两种以上混合时为任意配比；③物料A为氧化物和金属，氧化物与金属之间为任意配比；所述氧化物为氧化镍、氧化钴、氧化铜、氧化锡、氧化钼中的任意一种或任意两种以上的混合，任意两种以上混合时为任意配比；所述金属为铝、铬、锌、钇中的任意一种或任意两种以上的混合，任意两种以上混合时为任意配比。
2. 如权利要求1所述的一种梯度涂层用金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料的制备方 法，其特征在于它包括如下步骤1) 原料的选取按氧化锆和物料A中各原料所占质量百分数为氧化锆1% 50%、物 料A 50 99 % ，选取氧化锆和物料A ;所述物料A的粒径为lOnm 2 y m ;按各原料所占质量百分数为氧化锆和物料A 30 70%、水30 70%，选取氧化锆和 物料A，选取水；所述的物料A为下述三种之一 ① 物料A为金属，金属为镍、钴、铜、锡、钼、铝、铬、锌、钇中的任意一种或任意两种以上 的混合，任意两种以上混合时为任意配比；② 物料A为氧化物，氧化物为氧化镍、氧化钴、氧化铜、氧化锡、氧化钼中的任意一种或 任意两种以上的混合，任意两种以上混合时为任意配比；③ 物料A为氧化物和金属，氧化物与金属之间为任意配比；所述氧化物为氧化镍、氧化 钴、氧化铜、氧化锡、氧化钼中的任意一种或任意两种以上的混合，任意两种以上混合时为 任意配比；所述金属为铝、铬、锌、钇中的任意一种或任意两种以上的混合，任意两种以上混 合时为任意配比；2) 悬浮浆料的制备对应步骤1)中物料A的三种选择，悬浮浆料的制备对应采用下述三种方法之一 ① 物料A为金属时将金属和氧化锆混合后分散到水中，机械搅拌，得到悬浮浆料；② 物料A为氧化物时将氧化物和氧化锆混合，放入球磨机中球磨，球磨机的转速为 400 500转/分钟，球磨时间为2 7小时，然后将所得到的混合物放入还原炉中，200°C 70(TC氢气还原1 8小时，得到复合粉末；将复合粉末分散到水中，机械搅拌，得到悬浮浆 料；③ 物料A为氧化物和金属时将氧化物和氧化锆混合，放入球磨机中球磨，球磨机的转 速为400 500转/分钟，球磨时间为2 7小时，然后将所得到的混合物放入还原炉中， 200°C 70(TC氢气还原1 8小时，得到复合粉末；将复合粉末和金属混合后分散到水中， 机械搅拌，得到悬浮浆料；3) 喷雾干燥将悬浮浆料经喷雾干燥，制成粒度为10 m 120 m的球形粉末；4) 筛分对步骤3)得到的球形粉末用分样筛进行筛分，选取粒度为20iim 90iim的 球形粉末；5) 热处理将筛分得到的粒度为20 ii m 90 ii m的球形粉末于150°C 60(TC热处理 1 8小时，得到梯度涂层用金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料。
3. 根据权利要求2所述的一种梯度涂层用金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料的制备 方法，其特征在于步骤3)中所述的喷雾干燥为二流式干燥，用压縮氩气作携带气体，气体 压力控制在0. 4 0. 6MPa，采取二流式喷嘴将悬浮浆料喷入干燥塔内，雾化的浆料因自身 表面张力收縮成球形，然后通过抽风将干燥的球形粉末抽入旋风分离器内收集，喷雾干燥 的进风温度为150°C 25(TC，出风温度为80°C 120°C。
4. 根据权利要求2所述的一种梯度涂层用金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料的 制备方法，其特征在于步骤3)中所述的喷雾干燥为离心式干燥，喷雾干燥的进风温度为 150°C 250。C，出风温度为80°C 120°C。
全文摘要
本发明涉及一种梯度涂层用金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料及其制备方法。一种梯度涂层用金属/纳米氧化锆复合球形粉末材料，其特征在于它由氧化锆、物料A和水原料制成悬浮浆料后经喷雾干燥、筛分、热处理而成；各原料所占质量百分数为氧化锆和物料A 30-70％、水30-70％；氧化锆和物料A中各原料所占质量百分数为氧化锆1％～50％、物料A 50～99％；所述物料A的粒径为10nm～2μm；所述的物料A为下述三种之一①物料A为金属；②物料A为氧化物；③物料A为氧化物和金属。本发明制备的粉末材料用于梯度涂层时具有结合强度高的特点。
文档编号B22F1/00GK101774019SQ20101010693
公开日2010年7月14日 申请日期2010年2月2日 优先权日2010年2月2日
发明者侯书恩, 赵新颖, 靳洪允 申请人:中国地质大学(武汉)