防抱团的复合粉体及其制备方法与流程

1.本发明涉及复合粉体技术领域，更具体地说，本发明涉及防抱团的复合粉体及其制备方法。


背景技术：

2.在航空、航天、军工材料等高技术领域，热喷涂技术已成为有效的材料表面强化和表面改性的方法之一，可以使基体表面具有耐磨、耐蚀、耐高温氧化、电绝缘、隔热、防辐射、减摩和密封等性能。目前，成熟的热喷涂涂层材料有氧化铝、氧化锆、氧化钛、氧化铬、氮化硼、金属及其复合材料等。其中氧化铝复合材料具有高的比强度、高的比刚度、高的耐磨性和低的热膨胀系数等一系列优良的性能。氧化铝增强体的形态对于复合材料的性能具有重要的影响，能够提高复合材料的韧性和强度。
3.但是由于镍包氧化铝粉体本身晶粒过细，有高的活性，因此在高温下其粒子间容易出现团聚现象，从而会降低氧化铝粉末的机械性能。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供防抱团的复合粉体及其制备方法，本发明所要解决的问题是：如何提高镍包氧化铝粉末粒子间的分散性。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：防抱团的复合粉体，包括以下重量份的原料：改性氧化铝20～40份、镍盐10～15份、镧盐5～10份、硅烷偶联剂0.5～2份、钛酸酯偶联剂1～3份、氨水0.1～1份、异丙醇1～3份、氢氧化钠2～4份、碳酸钠2～4份。
6.进一步的，包括以下重量份的原料：改性氧化铝25～350份、镍盐11～14份、镧盐6～9份、硅烷偶联剂1～1.5份、钛酸酯偶联剂1.5～2.5份、氨水0.3～0.8份、异丙醇1.5～2.5份、氢氧化钠2.5～3.5份、碳酸钠2.5～3.5份。
7.进一步的，包括以下重量份的原料：改性氧化铝30份、镍盐12份、镧盐8份、硅烷偶联剂1.5份、钛酸酯偶联剂2份、氨水0.5份、异丙醇2份、氢氧化钠3份、碳酸钠3份。
8.本发明还提供防抱团的复合粉体的制备方法，具体制备步骤如下：
9.步骤一：改性氧化铝粉体的制备，将利用水化法得到的氢氧化铝滤饼置于120～140℃烘箱中干燥3～5h后研磨成粉状，将上述粉末置于双氧水中煮沸20～30min，接着置于去离子水中煮沸15～20min，然后将其过滤后烘干，最后在1200～1300℃下煅烧2～3h，即可得到纳米氧化铝粉体备用；
10.步骤二：称取纳米氧化铝粉体于乙醇溶液中，在室温下快速搅拌2～3h，使其完全分散于乙醇溶液中形成混合溶液a，向其中滴入0.3～0.5g硅烷偶联剂，在室温下快速搅拌1～2h，使硅烷偶联剂均匀地分散于混合溶液a中，然后将混合溶液a过滤洗涤后置于120～150℃烘箱中干燥3～5h，即可得到改性氧化铝粉体备用；
11.步骤三：将镍盐和镧盐均分别溶于去离子水中得到镍盐溶液和镧盐溶液备用，称取所述步骤二中制备的改性氧化铝粉体溶于去离子水中，将镍盐溶液加入其中，搅拌均匀
后，滴入氨水，再加入蒸馏水，可得到深蓝色镍氨配合物与氧化铝的混合溶液b，向混合溶液b加入异丙醇充分搅拌均匀后，再滴加钛酸酯偶联剂，进行电磁搅拌30～40min，然后将镧盐溶液加入其中，得到混合溶液c备用；将混合溶液c和混合溶液d以20～25ml/min流速同时并流滴加到装有去离子水的反应容器中，并不断搅拌，滴加完毕后再继续搅拌3～5h，后静止老化24～32h，然后用去离子水洗涤抽滤直到沉淀液ph值范围在7.5～7.0为止，之后再用乙醇洗涤抽滤3～4次后于80～95℃温度下烘干24～30h，再进行还原焙烧，过筛后即可得到复合粉体。
12.进一步的，所述步骤一中利用水化法得到氢氧化铝滤饼的制备方法是：称取硫酸铝和氢氧化钠，分别溶于去离子水中，然后在不断搅拌下，将氢氧化钠缓慢滴入硫酸铝溶液中，直至悬浮液的ph值在9
±
0.5范围内，得到悬浊液备用，将悬浊液置于高压釜内，在一定的反应温度和保温时间后，取出粉体抽滤，用去离子水洗涤3～4次，直至滤液用bacl溶液检测无so
42-，然后将其置于120～130℃烘箱中干燥3～5个小时，即可得氢氧化铝滤饼备用。
13.进一步的，所述步骤三中的改性氧化铝、镍盐、氨水、异丙醇、钛酸酯偶联剂与镧盐的质量比为1：(2～3)：0.8：0.5：0.3：(3～5)。
14.进一步的，所述步骤三中的混合溶液c与混合溶液d的质量比为(1～2)：0.8。
15.进一步的，所述步骤三中还原焙烧的温度为1100～1200℃，预烧时间为2～4h，焙烧时间为4～6h。
16.进一步的，所述步骤四中过筛后得到的复合粉体的粒径为40～60目。
17.进一步的，所述步骤四中的混合溶液d为质量分数比是1：1的氢氧化钠和碳酸钠溶于去离子水中的混合物。
18.进一步的，所述步骤三中的镍盐为硝酸镍，镧盐为硝酸镧。
19.本发明的技术效果和优点：
20.1、采用本发明的原料配方所制备出的复合粉体，可提高复合粉体的分散性，实现防止粉体出现抱团现象的目的，同时将镍离子包裹在氧化铝外壁，其会生成ni-o-键，从而使得镍离子结合牢固不易被振落，进而可使粒子分布均匀性好，且粒子与载体结合牢固，所制得的复合粉体性能更加稳定，并且所加入的镧可提高镍基氧化铝的比表面积，使其可更好的包裹在氧化铝粉体表面，从而可提高复合粉体的稳定性，氧化铝表面含有大量羟基且其具有很强的极性，而加入的硅烷偶联剂经过水解后会产生种基团，一种是有机官能团反应基，其可与有机高分子物质发生反应，另一种是可水解的基团，其可与无机固体表面发生作用，因此硅烷偶联剂可在氧化铝和镍之间起到“架桥”作用，提高两种极性不同的材料的粘合度，从而可提高复合材料的机械性，同时利用水热法制备改性氧化铝粉末，可有助于晶体生产，结晶度高且粒径均匀，提高分散性。
21.2、本发明的原料配方所制备出的复合粉体，利用钛酸酯偶联剂对氧化铝进行表面改性后，会出现有机钛酸酯基中的ti-o键，从而可提高粉体表面的化学吸附性，进而使其表面有机化，提高了有机物中的填充性能，并且由于氧化铝粉体中具有很高的表面张力和很大的毛细管力，会使粉体的团聚和表面活性点封闭，可减少偶联剂的实际用量，降低生产成本。
具体实施方式
22.下面将结合本发明中的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.实施例1：
24.防抱团的复合粉体，包括以下重量份的原料：防抱团的复合粉体，包括以下重量份的原料：改性氧化铝20份、镍盐10份、镧盐5份、硅烷偶联剂0.5份、钛酸酯偶联剂1份、氨水0.1份、异丙醇1份、氢氧化钠2份、碳酸钠2份。
25.本发明还提供防抱团的复合粉体的制备方法，具体制备步骤如下：
26.步骤一：改性氧化铝粉体的制备，将利用水化法得到的氢氧化铝滤饼置于120℃烘箱中干燥3h后研磨成粉状，将上述粉末置于双氧水中煮沸20min，接着置于去离子水中煮沸15min，然后将其过滤后烘干，最后在1200℃下煅烧2h，即可得到纳米氧化铝粉体备用；
27.步骤二：称取纳米氧化铝粉体于乙醇溶液中，在室温下快速搅拌2h，使其完全分散于乙醇溶液中形成混合溶液a，向其中滴入0.3g硅烷偶联剂，在室温下快速搅拌1h，使硅烷偶联剂均匀地分散于混合溶液a中，然后将混合溶液a过滤洗涤后置于120℃烘箱中干燥3h，即可得到改性氧化铝粉体备用；
28.步骤三：将镍盐和镧盐均分别溶于去离子水中得到镍盐溶液和镧盐溶液备用，称取所述步骤二中制备的改性氧化铝粉体溶于去离子水中，将镍盐溶液加入其中，搅拌均匀后，滴入氨水，再加入蒸馏水，可得到深蓝色镍氨配合物与氧化铝的混合溶液b，向混合溶液b加入异丙醇充分搅拌均匀后，再滴加钛酸酯偶联剂，进行电磁搅拌30min，然后将镧盐溶液加入其中，得到混合溶液c备用；将混合溶液c和混合溶液d以20ml/min流速同时并流滴加到装有去离子水的反应容器中，并不断搅拌，滴加完毕后再继续搅拌3h，后静止老化24h，然后用去离子水洗涤抽滤直到沉淀液ph值范围在7.5～7.0为止，之后再用乙醇洗涤抽滤3次后于80℃温度下烘干24h，再进行还原焙烧，过筛后即可得到复合粉体。
29.所述步骤一中利用水化法得到氢氧化铝滤饼的制备方法是：称取硫酸铝和氢氧化钠，分别溶于去离子水中，然后在不断搅拌下，将氢氧化钠缓慢滴入硫酸铝溶液中，直至悬浮液的ph值在9
±
0.5范围内，得到悬浊液备用，将悬浊液置于高压釜内，在一定的反应温度和保温时间后，取出粉体抽滤，用去离子水洗涤3～4次，直至滤液用bacl溶液检测无so
42-，然后将其置于120～130℃烘箱中干燥3～5个小时，即可得氢氧化铝滤饼备用。
30.所述步骤三中的改性氧化铝、镍盐、氨水、异丙醇、钛酸酯偶联剂与镧盐的质量比为1：2：0.8：0.5：0.3：3。
31.所述步骤三中的混合溶液c与混合溶液d的质量比为1：0.8。
32.所述步骤三中还原焙烧的温度为1200℃，预烧时间为4h，焙烧时间为6h。
33.所述步骤四中过筛后得到的复合粉体的粒径为40～60目。
34.所述步骤四中的混合溶液d为质量分数比是1：1的氢氧化钠和碳酸钠溶于去离子水中的混合物。
35.所述步骤三中的镍盐为硝酸镍，镧盐为硝酸镧。
36.实施例2：
37.与实施例1不同的是，本发明提供了防抱团的复合粉体，包括以下重量份的原料：改性氧化铝30份、镍盐12份、镧盐8份、硅烷偶联剂1.5份、钛酸酯偶联剂2份、氨水0.5份、异丙醇2份、氢氧化钠3份、碳酸钠3份。
38.实施例3：
39.与实施例1-2均不同的是，本发明提供了防抱团的复合粉体，包括以下重量份的原料：改性氧化铝40份、镍盐15份、镧盐10份、硅烷偶联剂2份、钛酸酯偶联剂3份、氨水1份、异丙醇3份、氢氧化钠4份、碳酸钠4份。
40.实施例4：
41.本发明提供了防抱团的复合粉体，防抱团的复合粉体，包括以下重量份的原料：改性氧化铝20份、镍盐10份、镧盐5份、硅烷偶联剂0.5份、氨水0.1份、异丙醇1份、氢氧化钠2份、碳酸钠2份。
42.本发明还提供防抱团的复合粉体的制备方法，具体制备步骤如下：
43.步骤一：改性氧化铝粉体的制备，将利用水化法得到的氢氧化铝滤饼置于120℃烘箱中干燥3h后研磨成粉状，将上述粉末置于双氧水中煮沸20min，接着置于去离子水中煮沸15min，然后将其过滤后烘干，最后在1200℃下煅烧2h，即可得到纳米氧化铝粉体备用；
44.步骤二：称取纳米氧化铝粉体于乙醇溶液中，在室温下快速搅拌2h，使其完全分散于乙醇溶液中形成混合溶液a，向其中滴入0.3g硅烷偶联剂，在室温下快速搅拌1h，使硅烷偶联剂均匀地分散于混合溶液a中，然后将混合溶液a过滤洗涤后置于120℃烘箱中干燥3h，即可得到改性氧化铝粉体备用；
45.步骤三：将镍盐和镧盐均分别溶于去离子水中得到镍盐溶液和镧盐溶液备用，称取所述步骤二中制备的改性氧化铝粉体溶于去离子水中，将镍盐溶液加入其中，搅拌均匀后，滴入氨水，再加入蒸馏水，可得到深蓝色镍氨配合物与氧化铝的混合溶液b，向混合溶液b加入异丙醇充分搅拌均匀后，进行电磁搅拌30min，然后将镧盐溶液加入其中，得到混合溶液c备用；将混合溶液c和混合溶液d以20ml/min流速同时并流滴加到装有去离子水的反应容器中，并不断搅拌，滴加完毕后再继续搅拌3h，后静止老化24h，然后用去离子水洗涤抽滤直到沉淀液ph值范围在7.5～7.0为止，之后再用乙醇洗涤抽滤3次后于80℃温度下烘干24h，再进行还原焙烧，过筛后即可得到复合粉体。
46.所述步骤一中利用水化法得到氢氧化铝滤饼的制备方法是：称取硫酸铝和氢氧化钠，分别溶于去离子水中，然后在不断搅拌下，将氢氧化钠缓慢滴入硫酸铝溶液中，直至悬浮液的ph值在9
±
0.5范围内，得到悬浊液备用，将悬浊液置于高压釜内，在一定的反应温度和保温时间后，取出粉体抽滤，用去离子水洗涤3次，直至滤液用bacl溶液检测无so
42-，然后将其置于120℃烘箱中干燥3个小时，即可得氢氧化铝滤饼备用。
47.所述步骤三中的改性氧化铝、镍盐、氨水、异丙醇、钛酸酯偶联剂与镧盐的质量比为1：2：0.8：0.5：0.3：3。
48.所述步骤三中的混合溶液c与混合溶液d的质量比为1：0.8。
49.所述步骤三中还原焙烧的温度为1200℃，预烧时间为4h，焙烧时间为6h。
50.所述步骤四中过筛后得到的复合粉体的粒径为40～60目。
51.所述步骤四中的混合溶液d为质量分数比是1：1的氢氧化钠和碳酸钠溶于去离子水中的混合物。
52.所述步骤三中的镍盐为硝酸镍，镧盐为硝酸镧。
53.实施例5：
54.本发明提供了防抱团的复合粉体，防抱团的复合粉体，包括以下重量份的原料：氧化铝20份、镍盐10份、钛酸酯偶联剂1份、氨水0.1份、异丙醇1份。
55.本发明还提供防抱团的复合粉体的制备方法，具体制备步骤如下：
56.步骤一：将镍盐溶于去离子水中得到镍盐溶液备用，称取氧化铝粉体溶于去离子水中，将镍盐溶液加入其中，搅拌均匀后，滴入氨水，再加入蒸馏水，可得到深蓝色镍氨配合物与氧化铝的混合溶液b，向混合溶液b加入异丙醇充分搅拌均匀后，再滴加钛酸酯偶联剂，进行电磁搅拌30min，得到混合溶液c备用；将混合溶液c和混合溶液d以20ml/min流速同时并流滴加到装有去离子水的反应容器中，并不断搅拌，滴加完毕后再继续搅拌3h，后静止老化24h，然后用去离子水洗涤抽滤直到沉淀液ph值范围在7.5～7.0为止，之后再用乙醇洗涤抽滤3次后于80℃温度下烘干24～30h，再进行还原焙烧，过筛后即可得到复合粉体。
57.所述步骤一中的氧化铝粉体、镍盐、氨水、异丙醇与钛酸酯偶联剂的质量比为1：2：0.8：0.5：0.3。
58.所述步骤一中的混合溶液c与混合溶液d的质量比为2：0.8。
59.所述步骤一中还原焙烧的温度为1200℃，预烧时间为4h，焙烧时间为6h。
60.所述步骤一中过筛后得到的复合粉体的粒径为40～60目。
61.所述步骤一中的混合溶液d为质量分数比是1：1的氢氧化钠和碳酸钠溶于去离子水中的混合物。
62.所述步骤一中的镍盐为硝酸镍。
63.对比例：
64.本发明提供了防抱团的复合粉体，包括以下重量份的原料：氧化铝20份、镍盐10份。
65.步骤一：将镍盐溶于去离子水中得到镍盐溶液备用，称取氧化铝粉体溶于去离子水中，将镍盐溶液后加入其中，搅拌均匀后，滴入氨水，再加入蒸馏水，可得到深蓝色镍氨配合物与氧化铝的混合溶液，充分搅拌后再依次经过水热老化、过滤、洗涤、烘干操作步骤，可得到绿色产物；再进行还原焙烧，即可得到黑色镍包覆氧化铝粉体。
66.所述步骤一中的镍盐为硝酸镍。
67.以上实施例和对比例中的原料来源为：镍为西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司生产货号为gf99921505-10ea、镧为西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司生产货号为gf96416769-1ea、硅烷偶联剂为湖北恒景瑞化工有限公司生产、钛酸酯偶联剂为武汉能仁医药化工有限公司生产、氨水为武汉吉鑫益邦生物科技有限公司生产、异丙醇为扬州市拓邦化工有限公司生产、氢氧化钠为西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司生产货号为s8263-150ml、碳酸钠为潍坊海之源化工有限公司生产、硫酸铝为西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司生产货号为202614-100g、乙醇为西格玛奥德里奇(上海)贸易有限公司生产货号为r8382-1ga、硝酸盐溶液为深圳市健竹生物科技有限公司生产。
68.取上述实施例1-5所制得的复合粉体分别作为实验组1、实验组2、实验组3、实验组4和实验组5，选取对比例生产的复合粉体作为对照组，对选择的复合粉体进行吸光度、水分质量分数、比表面积和吸湿增重率的测试，(吸光度根据国家标准gb/t37561-2019测定并记
录，水分质量分数根据国家标准gb/t6009-2003测定并记录，比表面积根据国家标准gb/t13390测定并记录，吸湿增重率根据国家标准gb/t16913.6-1997测定并记录)，测试结果如表一：
[0069][0070][0071]
表一
[0072]
由表一可知，采用本发明生产的复合粉体的分散性效果更好，实施例5相对比实施例1未添加改性氧化铝、镧盐和硅烷偶联剂，其分散性效果降低，实施例4相对比实施例1未添加钛酸酯偶联剂，其分散性效果降低，本发明可提高复合粉体的分散性，实现防止粉体出现抱团现象的目的，同时将镍离子包裹在氧化铝外壁，其会生成ni-o-键，从而使得镍离子结合牢固不易被振落，进而可使粒子分布均匀性好，且粒子与载体结合牢固，所制得的复合粉体性能更加稳定，并且所加入的镧可提高镍基氧化铝的比表面积，使其可更好的包裹在氧化铝粉体表面，从而可提高复合粉体的稳定性，氧化铝表面含有大量羟基且其具有很强的极性，而加入的硅烷偶联剂经过水解后会产生两种基团，一种是有机官能团反应基，其可与有机高分子物质发生反应，另一种是可水解的基团，其可与无机固体表面发生作用，因此硅烷偶联剂可在氧化铝和镍之间起到“架桥”作用，提高两种极性不同的材料的粘合度，从而可提高复合材料的机械性，同时利用水热法制备氧化铝，可有助于晶体生产，结晶度高且粒径均匀，提高分散性；利用钛酸酯偶联剂对氧化铝进行表面改性后，会出现有机钛酸酯基中的ti-o键，从而可提高粉体表面的化学吸附性，进而使其表面有机化，提高了有机物中的填充性能，并且由于氧化铝粉体中具有很高的表面张力和很大的毛细管力，会使粉体的团聚和表面活性点封闭，可减少偶联剂的实际用量，降低生产成本。
[0073]
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。