[发明专利]从热障涂层喷涂废粉中分离粘结层、陶瓷层粉末的方法

说明书

本发明公开了一种从热障涂层喷涂废粉中分离粘结层粉末和陶瓷层粉末的方法。首先将收集到的废粉通过不同目数的振动筛，筛分在不同的粒径分布范围内的粉末颗粒，按照粘结层和陶瓷层粉末粒径范围，将大颗粒和微细颗粒除去；之后根据不同粉末颗粒具有不同的磁性，利用磁选仪顺磁分离对剩余的粉末颗粒进行分离，分离后为磁性材料和非磁性材料；接着对非磁性材料同样使用抗磁分离法，分为抗磁性材料和非抗磁材料。其中抗磁性材料即为高纯的粘结层材料，非抗磁性材料为陶瓷层材料。该方法将热障涂层制备过程中产生的喷涂废粉进行分离，不但可以降低涂层制备成本，而且对环境友好，经济价值显著，可应用于热障涂层粉末分离，具有重要的工程应用价值。

技术领域

本发明属于涂层粉末分离领域，具体涉及一种从热障涂层喷涂废粉中分离粘结层粉末和陶瓷层粉末的方法。

背景技术

热障涂层是使用在先进航空发动机、燃气轮机等叶片上的一层高温防护涂层。对航空发动机而言，热障涂层具有提高工作温度和抗腐蚀能力、减少冷却空气量、延长工作寿命、降低耗油率以及简化结构等特点，因此早已成为航空发动机热端部件重要的高温防护技术。通常热障涂层都是由顶层的陶瓷层，中间的粘结层组成，利用大气等离子喷涂（APS）或者电子束物理气相沉积(EB-PVD)等技术制备。

据测算，中国民用航空发动机、军用航空发动机、舰用燃气轮机、工业用燃气轮机以及航空发动机转包业务市场空间合计约 2.7 万亿元，对应平均每年市场空间约 1350亿元，航空发动机国内市场空间巨大。未来 20 年军用航空发动机的市场空间合计有望接近 5600 亿元。

随着整个航发市场及燃气轮机市场的不断发展，在热障涂层制备过程中喷涂粉的浪费问题也引起了人们广泛的关注。常见的8YSZ热障涂层，粘结层材料为MCrAlY(M为Fe、Co、Ni或者Ni-Co)，陶瓷层为钇稳定氧化锆陶瓷，在等离子焰流的高温下，熔融的粘结层粉末和陶瓷层粉末以一定的速度冲击高温合金基体，并在基体上发生撞击，铺展，少部分发生飞溅，凝固形成层片，层片不断地堆积最终形成涂层。层片在涂层上沉积的过程中，部分粘结层材料发生氧化，生成各种粘结层氧化物，部分陶瓷层材料和粘结层材料并没有沉积到工件上。不管是大气等离子喷涂（APS）还是采用电子束物理气相沉积（EB-PVD），涂层的沉积率一直在40%-70%之间，没有沉积到叶片上的粉末就被抽风机抽走，最终以废粉处理。这种处理方式增加了制备成本的同时，也极大地引起了原材料的浪费。所以废粉的回收分离就极具经济价值。

一般喷涂废粉中所含成分有：粘结层粉末，陶瓷层粉末，粘结层和陶瓷层粉末大尺寸重融颗粒，氧化的粘结层粉末，熔融颗粒飞溅形成的小颗粒，其他小碎屑颗粒等（在抽风机通道中混入）。这些大小粒径不一的粉末颗粒都杂乱的无序堆积，最终形成大量的喷涂废粉。

专利CN204891517U中提到的粉末回收装置只是简单的回收粉末，但没有对其进行分离。CN206122033U专利只是对喷涂过剩粉末回收利用，并不是对大量的废粉进行处理。

因此，探究一种从热障涂层喷涂废粉中分离粘结层粉末和陶瓷层粉末的方法不但可以降低涂层制备成本，而且对环境友好，经济价值显著。

一切物质都具有磁性，任何空间都存在磁场，区别在于磁场的强弱不同。每种粉体材料都有不同的磁性，不同材料磁化的难易程度用磁化率来表示，根据物质磁化率的不同，对磁性物质进行分类，有：抗磁性材料、顺磁性材料、铁磁性材料、反铁磁性材料、亚铁磁性材料。在磁场作用下，正自旋和负自旋的传导电子具有不同的能量，这就导致在费米面附近有少量的传导电子自旋倒向，从而产生微弱的顺磁性效应。通过顺磁或者抗磁，可以进行连续的磁性物质分离，磁体倾斜放置，在重力的作用下，粒子沿着滑道向远端滑行，穿越磁栏分离器的粒子流在反磁力和非磁力的作用下发生分离，磁力垂直于磁场方向，使得磁性敏感粒子从重力作用下的路径的中偏离出来。磁性敏感粒子沿着磁栏发生偏离，而磁性不敏感粒子穿过滑道，进入分离器内。如磁选仪、高梯度磁分离器等。本发明运用不同材料的磁性差异进行粉体材料分离。

发明内容