一種制備活性金屬?gòu)?fù)合硼粉的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及新材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種制備活性金屬?gòu)?fù)合硼粉的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 活性金屬?gòu)?fù)合硼粉是新一代無定形硼粉產(chǎn)品，包括硼鎂復(fù)合粉、硼鋁復(fù)合粉、硼鈦 復(fù)合粉、硼鎂鋁復(fù)合粉及硼鎂鈦復(fù)合粉等產(chǎn)品，作為具有良好點(diǎn)火性能的高能燃料，表現(xiàn)出 點(diǎn)火溫度低、燃燒效率高、燃燒殘?jiān)俚葍?yōu)良的性能，已在諸多高能領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。由 于金屬?gòu)?fù)合硼粉表面活性高，容易與空氣直接接觸發(fā)生氧化，從而影響復(fù)合粉的點(diǎn)火和燃 燒性能，因此，活性金屬?gòu)?fù)合硼粉制備過程中必須采取有效的防氧化保護(hù)技術(shù);同時(shí)采用金 屬與硼粉復(fù)合，由于硼粉易團(tuán)聚，實(shí)現(xiàn)金屬在硼粉單顆粒上的均勻復(fù)合非常困難。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中在活性金屬?gòu)?fù)合硼粉的制備方面也開展了部分工作，例如采用多弧離 子鍍膜技術(shù)(PVD)制備了鋁包覆硼復(fù)合粉，但由于超細(xì)硼粉大量團(tuán)聚，導(dǎo)致金屬難以均勻復(fù) 合于硼粉表面，而且該方法受靶材限制，對(duì)硼粉表面復(fù)合不同金屬通用性差，制備成本高， 效率低，難以實(shí)現(xiàn)批產(chǎn)化制備;或者是利用混合球磨法制備鋁硼復(fù)合粒子，該方法將硼粉、 鎂粉及助劑經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間研磨，可以實(shí)現(xiàn)硼粉與金屬微冶金結(jié)合，但復(fù)合均勻性和微觀彌散 程度均不理想，而且針對(duì)超細(xì)硼這種易團(tuán)聚粘性物質(zhì)，不僅球磨過程會(huì)出現(xiàn)大量物料沉積 導(dǎo)致復(fù)合失敗，而且球磨碎肩核球磨助劑都會(huì)引入下游產(chǎn)品中，影響產(chǎn)品應(yīng)用性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種制備活性金屬?gòu)?fù)合硼粉的方法，利用該方法制備的活性 金屬?gòu)?fù)合硼粉顆粒分散性好，金屬層厚度均勻可控，復(fù)合過程可連續(xù)進(jìn)行，適合于產(chǎn)業(yè)化生 成。
[0005] -種制備活性金屬?gòu)?fù)合硼粉的方法，所述方法包括：
[0006] 首先將線爆復(fù)合設(shè)備抽真空至-(0.05~0.1 )MPa后，充入惰性氣體至0.1~ 0.2MPa；
[0007] 通過送絲機(jī)將設(shè)定規(guī)格的金屬絲送入所述線爆復(fù)合設(shè)備的線爆區(qū)，利用電爆炸霧 化法對(duì)所述金屬絲快速熔化及氣化；
[0008] 再采用載流氣體將氣化后的金屬蒸汽送入控溫冷凝沉積系統(tǒng)，同時(shí)將硼粉利用超 聲脈沖分散裝置均勻分散于金屬蒸汽中；
[0009] 所述金屬蒸汽在溫度可控的冷卻區(qū)逐步沉積于所述硼粉的表面，形成一層厚度可 控的金屬薄膜，獲得活性金屬?gòu)?fù)合硼粉。
[0010]所述金屬絲為燃燒活性高的金屬材料，具體包括:各種規(guī)格尺寸的鎂絲、鋁絲、鈦 絲、錯(cuò)絲、鎳絲和合金絲中的一種或多種;且優(yōu)選金屬絲的直徑Φ為0.2~0.5mm。
[0011] 所述硼粉中硼的質(zhì)量含量為85~99% ;且中位粒徑為0.1~8μπι。
[0012]所獲得的活性金屬?gòu)?fù)合硼粉中的金屬含量能調(diào)節(jié)，且優(yōu)選金屬含量為3~20%。 [0013]所述惰性氣體為氬氣或者氮?dú)猓?br>[0014]所述載流氣體為氬氣或者氮?dú)狻?br>[0015] 所述冷卻區(qū)的冷卻溫度為300~800°C。
[0016] 由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，利用該方法制備的活性金屬?gòu)?fù)合硼粉顆 粒分散性好，金屬層厚度均勻可控，復(fù)合過程可連續(xù)進(jìn)行，適合于產(chǎn)業(yè)化生成。
【附圖說明】
[0017] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用 的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本 領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他 附圖。
[0018] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供制備活性金屬?gòu)?fù)合硼粉的方法流程示意圖；
[0019] 圖2為本發(fā)明所舉實(shí)例制備活性金屬?gòu)?fù)合硼粉的工藝過程示意圖；
[0020] 圖3為本發(fā)明所舉實(shí)例中硼鎂復(fù)合粉的X衍射圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整 地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒?發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施 例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0022] 下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述，如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施 例所提供制備活性金屬?gòu)?fù)合硼粉的方法流程示意圖，所述方法包括：
[0023]步驟11:首先將線爆復(fù)合設(shè)備抽真空至_(0.05~0.1 )MPa后，充入惰性氣體至0.1 ~0.2MPa;
[0024] 在該步驟中，該線爆復(fù)合設(shè)備可以包含高壓放電爆炸系統(tǒng)、超聲脈沖分散裝置、控 溫冷凝沉積系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、冷卻循環(huán)系統(tǒng)及物料收集系統(tǒng)等。
[0025] 所述金屬絲為燃燒活性高的金屬材料，具體包括:各種規(guī)格尺寸的鎂絲、鋁絲、鈦 絲、錯(cuò)絲、鎳絲和合金絲中的一種或多種;且優(yōu)選金屬絲的直徑'*?為0.2~0.5mm。
[0026] 這里，所述惰性氣體可以為氬氣或者氮?dú)狻?br>[0027]步驟12:通過送絲機(jī)將設(shè)定規(guī)格的金屬絲送入所述線爆復(fù)合設(shè)備的線爆區(qū)，利用 電爆炸霧化法對(duì)所述金屬絲快速熔化及氣化；
[0028]步驟13:再采用載流氣體將氣化后的金屬蒸汽送入控溫冷凝沉積系統(tǒng)，同時(shí)將硼 粉利用超聲脈沖分散裝置均勻分散于金屬蒸汽中；
[0029] 在該步驟中，所述硼粉中硼的質(zhì)量含量為85~99%;且中位粒徑(D50)可以為0.1 ~8ym〇
[0030] 上述載流氣體可以為氬氣或者氮?dú)狻?br>[0031] 步驟14:所述金屬蒸汽在溫度可控的冷卻區(qū)逐步沉積于所述硼粉的表面，形成一 層厚度可控的金屬薄膜，獲得活性金屬?gòu)?fù)合硼粉。
[0032] 在該步驟中，所述冷卻區(qū)的冷卻溫度可以為300~800°C。
[0033]所獲得的活性金屬?gòu)?fù)合硼粉中的金屬含量能調(diào)節(jié)，且優(yōu)選金屬含量為3~20%。
[0034] 另外，在獲得上述活性金屬?gòu)?fù)合硼粉之后，還可以進(jìn)一步將其通過載流氣體輸送 到物料收集系統(tǒng)，真空包裝。
[0035] 下面以具體的實(shí)例對(duì)上述制備方法的工藝過程進(jìn)行詳細(xì)說明：
[0036] 實(shí)施例1、如圖2所示為本發(fā)明所舉實(shí)例制備活性金屬?gòu)?fù)合硼粉的工藝過程示意 圖，參考圖2:
[0037] 首先將線爆復(fù)合設(shè)備抽真空至-O.IMPa、充惰性氣體至0.2MPa，通過送絲機(jī)將直徑 cp0_J2mm鎂絲送入線爆區(qū)；
[0038] 開啟電源，在10KV的電壓下將金屬絲快速熔化及氣化并通過氬氣送入控溫冷凝沉 積系統(tǒng)，同時(shí)將硼含量95 %硼粉通過超聲脈沖分散裝置輸送到鎂蒸氣中；
[0039] 鎂蒸氣在冷卻過程中逐步沉積形成金屬薄膜附著在硼粉表面形成鎂復(fù)合硼粉，經(jīng) 過鎂復(fù)合后的硼粉通過氬氣輸送到料倉(cāng)，真空包裝，獲得硼鎂復(fù)合粉。
[0040] 進(jìn)一步，通過硼鎂復(fù)合粉的透射電鏡圖可知:硼粉表面均勻復(fù)合了一層金屬鎂。如 圖3所示為本發(fā)明所舉實(shí)例中硼鎂復(fù)合粉的X衍射圖，圖3中含明顯的硼峰和鎂峰。
[0041 ] 實(shí)施例2、將線爆復(fù)合設(shè)備抽真空至-0.05MPa、充惰性氣體至0.2MPa，通過送絲機(jī) 將直徑q>〇.3mm紹絲送入線爆區(qū)；
[0042] 開啟電源，在10KV的電壓下將金屬絲快速熔化及氣化并通過氬氣送入控溫冷凝沉 積系統(tǒng)；同時(shí)將硼含量88 %硼粉通過超聲脈沖分散裝置輸送到鋁蒸氣中；
[0043] 鋁蒸氣在冷卻過程中逐步沉積形成金屬薄膜附著在硼粉表面形成鋁復(fù)合硼粉，經(jīng) 過鋁復(fù)合后的硼粉通過氬氣輸送到料倉(cāng)，真空包裝，獲得硼鋁復(fù)合粉。
[0044] 實(shí)施例3、將線爆復(fù)合設(shè)備抽真空至-0.1 MPa、充惰性氣體至0.2MPa，通過送絲機(jī)將 直徑q>0.5mm'鈦絲送入線爆區(qū)；
[0045] 開啟電源，在10KV的電壓下將金屬絲快速熔化及氣化并通過氬氣送入控溫冷凝沉 積系統(tǒng)；同時(shí)將硼含量99 %硼粉通過超聲脈沖分散裝置輸送到鈦蒸氣中；
[0046] 鈦蒸氣在冷卻過程中逐步沉積形成金屬薄膜附著在硼粉表面形成鈦復(fù)合硼粉，經(jīng) 過鈦復(fù)合后的硼粉通過氬氣輸送到料倉(cāng)，真空包裝，獲得硼鈦復(fù)合粉。
[0047] 綜上所述，利用本發(fā)明實(shí)施例所述方法制備的活性金屬?gòu)?fù)合硼粉顆粒分散性好， 金屬層厚度均勻可控，復(fù)合過程可連續(xù)進(jìn)行，適合于產(chǎn)業(yè)化生成。
[0048]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范 圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種制備活性金屬?gòu)?fù)合硼粉的方法，其特征在于，所述方法包括： 首先將線爆復(fù)合設(shè)備抽真空至-(〇. 05~0.1 )MPa后，充入惰性氣體至0.1~0.2MPa; 通過送絲機(jī)將設(shè)定規(guī)格的金屬絲送入所述線爆復(fù)合設(shè)備的線爆區(qū)，利用電爆炸霧化法 對(duì)所述金屬絲快速熔化及氣化； 再采用載流氣體將氣化后的金屬蒸汽送入控溫冷凝沉積系統(tǒng)，同時(shí)將硼粉利用超聲脈 沖分散裝置均勻分散于金屬蒸汽中； 所述金屬蒸汽在溫度可控的冷卻區(qū)逐步沉積于所述硼粉的表面，形成一層厚度可控的 金屬薄膜，獲得活性金屬?gòu)?fù)合硼粉。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述制備活性金屬?gòu)?fù)合硼粉的方法，其特征在于， 所述金屬絲為燃燒活性高的金屬材料，具體包括:各種規(guī)格尺寸的鎂絲、鋁絲、鈦絲、鋯 絲、鎳絲和合金絲中的一種或多種;且優(yōu)選金屬絲的直徑Φ為0.2~0.5mm。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述制備活性金屬?gòu)?fù)合硼粉的方法，其特征在于， 所述硼粉中硼的質(zhì)量含量為85~99%;且中位粒徑為0.1~8μπι。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述制備活性金屬?gòu)?fù)合硼粉的方法，其特征在于， 所獲得的活性金屬?gòu)?fù)合硼粉中的金屬含量能調(diào)節(jié)，且優(yōu)選金屬含量為3~20%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述制備活性金屬?gòu)?fù)合硼粉的方法，其特征在于， 所述惰性氣體為氬氣或者氮?dú)猓? 所述載流氣體為氬氣或者氮?dú)狻?. 根據(jù)權(quán)利要求1所述制備活性金屬?gòu)?fù)合硼粉的方法，其特征在于， 所述冷卻區(qū)的冷卻溫度為300~800°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備活性金屬?gòu)?fù)合硼粉的方法，首先將線爆復(fù)合設(shè)備抽真空至-(0.05～0.1)MPa后，充入惰性氣體至0.1～0.2MPa；通過送絲機(jī)將設(shè)定規(guī)格的金屬絲送入所述線爆復(fù)合設(shè)備的線爆區(qū)，利用電爆炸霧化法對(duì)所述金屬絲快速熔化及氣化；再采用載流氣體將氣化后的金屬蒸汽送入控溫冷凝沉積系統(tǒng)，同時(shí)將硼粉利用超聲脈沖分散裝置均勻分散于金屬蒸汽中；所述金屬蒸汽在溫度可控的冷卻區(qū)逐步沉積于所述硼粉的表面，形成一層厚度可控的金屬薄膜，獲得活性金屬?gòu)?fù)合硼粉。利用該方法制備的活性金屬?gòu)?fù)合硼粉顆粒分散性好，金屬層厚度均勻可控，復(fù)合過程可連續(xù)進(jìn)行，適合于產(chǎn)業(yè)化生成。
【IPC分類】B22F9/12
【公開號(hào)】CN105458276
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510883192
【發(fā)明人】于月光, 張?chǎng)? 王彥軍, 沈婕, 劉鎮(zhèn)洋, 方頌, 孟玲
【申請(qǐng)人】北京礦冶研究總院, 北礦新材科技有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年12月3日