热喷涂用纳米粉末怎么制备

热喷涂粉末的粒度范围通常为-140/+325目(- 106/ + 45um)，对超声速火焰喷涂(HVOF)和高能等离子喷涂(HPPS) 来讲，所用粉末要细一些，其粒度范围为- 45/ + 5um。据报导，目前已开发出能够喷涂10um以下的超声速火焰喷涂设备。当粉末粒径小于5um以下时，一方面由于质量太小，在喷涂过程中，其动量衰减太快，难于形成涂层，另一方面在喷涂过程中也容易发生烧损，因此，纳米粉末不能直接用于热喷涂。必须在喷涂之前将纳米颗粒进行二次造粒处理，制备成适合喷涂工艺需要的微米级颗粒，该处理工艺包括三个过程：即团聚造粒、致密化处理和筛分处理。

团聚造粒主要是将纳米粉末制备成符合热喷涂工艺要求的微米级纳米团聚体颗粒。喷雾干燥是团聚造粒的主要方法，可分为两种，即液相分散喷雾干燥法和原位合成喷雾干燥法。液相分散喷雾干燥法的基本思路是：将纳米粉末和具有一定粘结性能且为无灰型的高聚物一起放入分散介质(水或有机溶剂)中，进行搅拌或超声分散，形成纳米粒子均匀分布的溶胶状材料，再将其送入喷雾干燥设备中，进行雾化吹干，形成直径为几十微米的团聚体颗粒。原位合成喷雾干燥法的基本思路是：针对采用液相合成法制备的含有所需纳米粒子的浆料，采用超滤、渗透、反渗透及超离心等工艺方法进行处理，当除去纳米粒子以外的多余成分后，加入适当的液相介质和其他组分，进行搅拌或超声分散，形成纳米粒子均匀分布的溶胶状材料，再将其送入喷雾干燥设备中，进行雾化吹干，形成直径为几十微米的团聚体颗粒。

致密化处理主要是为了提高原始纳米颗粒之间的结合强度，降低孔隙，以保证粉末在贮存、运输以及喷涂时向喷枪输送的过程中不会发生碎裂。致密化处理方式有两种，即烧结致密化和等离子致密化。烧结致密化是将经过团聚造粒得到的纳米团聚体颗粒置于加热炉中，在一定温度下，经过一段时间的保温处理(有的粉末要求在真空条件下进行)后，再缓慢冷却至室温的过程。等离子致密化是将经过团聚造粒得到的纳米团聚体颗粒送入等离子喷枪中，利用等离子体的高温瞬时作用，使纳米团聚体颗粒表面变得更加光滑球化度更高的过程。

筛分处理主要是将致密化处理后的粉末筛分为满足热喷涂工艺需要的粒度分布范围。