[发明专利]碳黑和陶瓷以及稀土三相纳米增强的金属基微纳粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属基微纳粉及其制备方法，尤其是一种三相纳米增强的金属基微纳粉及其制备方法，具体地说是一种碳黑和陶瓷以及稀土三相纳米增强的金属基微纳粉及其制备方法。

背景技术

近年来，一种构建介观（微纳米级）新物质的技术---微纳米颗粒复合技术，引起了国内外专家学者的重视。微纳米颗粒复合技术，是将纳米颗粒包覆于微米颗粒表面或使其弥散分布在微米颗粒中制备具有微纳协同多功能效应微纳复合粉体的技术。

众所周知，微纳粉中的纳米颗粒除细化组织提高材料力学性能外，主要起改善材料功能特性的作用。纳米碳黑粉，是一种具有优异光谱吸收性能的黑色纳米粉体，同时还具有良好的减磨效果；纳米陶瓷粉，具有突出的抗磨作用和显著改善材料高温性能的效果；纳米稀土粉，则具有特有的稀土活性元素效应，能有效净化熔池、改善界面润湿性等。若能将上述三种纳米粉有效地与微米金属粉复合，将制备出一种具有多功能特性的优质粉体材料。然而，现有国内外相关研究多集中于单相纳米增强微纳粉，这可能与其研究领域所需解决问题的要求或是制备技术尚不够成熟有关。发明人自2006年开始致力于微纳米颗粒复合技术的理论研究和应用研究，先后提出了一种纳米陶瓷/微米金属复合粉体的机械制备方法（ZL 200710024996.X）、可直接送粉的高效微纳复合粉体的球磨制备方法（申请号201210227702.4）等方法，为制备出多相纳米增强的金属基微纳粉这类具有多功能特性的优质粉体材料奠定了较好的前期基础。

据发明人所知，到目前为止，尚未有一种碳黑/陶瓷/稀土三相纳米增强的金属基微纳粉及其制备方法可供使用，极大地限制了具有优异功能特性的纳米粉体材料在工程实践中更广泛的应用。

发明内容

本发明的目的是发明一种碳黑和陶瓷以及稀土三相纳米增强的金属基微纳粉及其制备方法，从而推动具有优异功能特性的纳米粉体材料在工程实践中更广泛的应用。

本发明的技术方案之一是：

一种碳黑和陶瓷以及稀土三相纳米增强的金属基微纳粉，其特征是：它由质量百分比为1~3%纳米碳黑粉、0.5~1.5%纳米陶瓷粉、3~6%纳米稀土粉和89.5~95.5%微米金属粉组成，各种组分之和为100%；纳米碳黑粉、纳米陶瓷粉和纳米稀土粉以镶嵌、粘附或化学键结合中的一种或几种包覆于微米金属粉表面，形成一种以微米金属粉为核、纳米碳黑粉和纳米陶瓷粉以及纳米稀土粉的混合物为壳的核壳结构微纳粉。

所述纳米碳黑粉，其特征是该纳米碳黑粉按照ASTMD-3849或GB/T 7046-2003标准检测的着色强度不低于120%，其平均粒径为14~22nm。

所述纳米陶瓷粉其平均粒径为10~50nm。

所述纳米陶瓷粉最好为黑色碳化硅粉，以保证所制备金属微纳粉具有好的激光吸收性。

所述纳米稀土粉，其特征是纳米稀土粉为氧化铈或氧化镧，其平均粒径为10~30nm。

所述的微米金属粉的平均粒径为50~75μm。微米金属粉为激光融覆中使用的铝基、镍基、铁基或钛基金属粉。

本发明的技术方案之二是：

一种碳黑和陶瓷以及稀土三相纳米增强的金属基微纳粉的制备方法，其特征是它主要包括如下步骤：

步骤1，将市购纳米碳黑粉、纳米陶瓷粉和纳米稀土粉分别制成分散稳定的单相纳米碳黑悬浮液、单相纳米陶瓷悬浮液和单相纳米稀土粉悬浮液；

步骤2，按照所需配比称量单相纳米碳黑悬浮液、单相纳米陶瓷悬浮液和单相纳米稀土粉悬浮液，将三者置于同一容器进行球磨混合处理，获得混合均匀的碳黑和陶瓷以及稀土三相纳米悬浮液；

步骤3，将市购微米金属原粉进行球形化预处理，获得预处理后的微米金属粉；

步骤4，按照所需配比称量预处理后的微米金属粉，加入步骤2中已混合均匀的碳黑和陶瓷以及稀土三相纳米悬浮液后进行球磨复合，获得碳黑和陶瓷以及稀土三相纳米和微米金属复合的微纳粉浆料；

步骤5，将微纳粉浆料置于干燥箱中干燥，即可获得碳黑/陶瓷/稀土三相纳米增强的金属基微纳粉。

所述单相纳米碳黑悬浮液、单相纳米陶瓷悬浮液和单相纳米稀土粉悬浮液采用相同的液体介质。

所述单相纳米碳黑悬浮液、单相纳米陶瓷悬浮液和单相纳米稀土粉悬浮液均最好采用无水乙醇作为液体介质，以保证所制备微纳粉浆料干燥后粉体不板结。

所述球磨混合处理参数为球磨转速为500转/分钟、球料比5:1、球磨时间为1小时。