关键词： 铝粉定向   水性金属烤漆   触变指数   层间附着力  

摘要： 采用触变乳胶和水性二级分散体搭配制备了具有高铝粉定向的水性金属烤漆。利用触变乳胶WPA0分别与不同羟基含量的二级分散体WPA1、WPA2和WPA3搭配测试水性金属烤漆的触变指数,结果表明:当触变乳胶WPA0与WPA1、WPA2、WPA3以质量比分别为3∶1、2∶1、1∶1时,水性金属漆的触变指数分别为3.2、3.6和3.4,表现出较好的触变效果和铝粉定向性;同时与外添加触变助剂相比,触变乳胶与水性二级分散体搭配制备的烤漆漆膜在耐性、层间附着力和柔韧性方面表现更好。

关键词： 铝粉浆料   电解电容器铝阳极箔   背电极铝浆  

摘要： 本文简述了国内外金属浆料的发展过程,铝粉浆料的研究现状和发展趋势,对铝粉浆料在太阳能电池背电极、铝电解电容器阳极箔、闪光漆等方向的应用及制备技术研发进展进行了介绍。

关键词： 非真空雾化   铁硅铝粉   压制成型   磁性能  

摘要： 传统的铁硅铝粉采用破碎法制备,粉末球形度差,制备的磁粉芯产品直流偏置特性较低,损耗偏高。本文采用气雾化法制备软磁铁硅铝粉,再经绝缘包覆、压制成型、热处理等工艺制备磁粉芯产品。重点研究了雾化粉末粒度特性、成分及后端磁粉芯制备工艺参数对产品性能的影响。研究表明,采用非真空法制备铁硅铝粉软磁粉末,产品氧含量能控制在200ppm以内,磁粉芯直流叠加特性DC值58%、损耗值Pv小于220mW/cm3。

关键词： 聚焦离子束(FIB)   微纳加工技术   高分辨透射电镜   梯度分布   氧化层厚度   微末铝粉  

摘要： 为直观地研究金属铝核/氧化层的界面结构,以聚焦离子束微纳加工技术为基础,成功建立了2~8μm铝粉颗粒的切片方法。对于尺寸2~8μm的铝粉颗粒,可通过结合聚焦离子束(FIB)直接切割与剖面减薄获得切片。所制备的切片样品的界面结构清晰完整,氧化层未被破坏;通过进一步联用扫描电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、能谱线扫描及元素面分布等多种表征手段,获得了不同老化条件下铝颗粒“核‐壳”界面的微观结构、结晶性和元素分布等信息。发现铝颗粒表面氧化层中Al和O元素的化学计量比偏离于标准Al2O3,呈现梯度分布特征;定量地获得了铝颗粒氧化层厚度与老化温度之间的正相关关系,未经热老化样品的氧化层厚度约5.4 nm,75℃和95℃老化样品的氧化层厚度分别增加至(34.1±2.1)nm和(51.3±2.2)nm。

关键词： 镀银铝粉   置换反应   微电偶电池效应   还原剂   压片电阻  

摘要： 通过置换反应法制备镀银铝粉时所得到的银层不够致密,为了提升银镀层对铝粉的包覆效果,本文利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪观察镀银铝粉的包覆效果和微观结构,并采用电化学工作站对反应过程中铝基体电位的变化进行分析。结果表明,在活化的铝粉表面依靠铝银之间的置换反应可以使银沉积,但由于电化学微电偶电池效应的存在,仅通过置换反应无法得到致密的镀银层。进一步研究发现,通过添加合适的还原剂来降低置换反应中的微电偶电池效应的影响,可以改善银颗粒的沉积形貌并提高镀银层的致密性,从而降低镀银铝粉的压片电阻。

关键词： 置换还原法   镀镍铝粉   松装密度   振实密度   压实电阻率  

摘要： 为获得性能良好的镀镍铝粉,采用置换还原法在铝粉表面镀镍,制备了镀镍铝粉。通过扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射仪对镀镍铝粉的微观形貌及成分进行了表征,并采用松装密度测试仪、振实密度测试仪及直流电阻测试仪对其松装密度、振实密度和压实电阻率进行测试。结果表明:当置换温度为70℃,镍盐和还原剂质量浓度均为60 g/L时,制备的镀镍铝粉包覆完整、铝镍界面结合紧密,镍含量为75.23%、松装密度为2.179 g/cm3、振实密度为2.547 g/cm3、压实电阻率可达10.6 mΩ·cm。

关键词： 包覆铝粉   多孔氧化铝陶瓷   正硅酸乙酯(TEOS)   陶瓷性能  

摘要： 以正硅酸乙酯(TEOS)为包覆原料,采用包覆法对金属铝粉进行包覆改性后利用注浆成型制备多孔氧化铝陶瓷,研究了TEOS/Al质量比对铝粉包覆率的影响以及铝粉包覆率、包覆铝粉加入量对多孔氧化铝陶瓷性能的影响。研究结果表明,随着TEOS/Al质量增大,铝粉包覆率逐渐增大,并在TEOS/Al质量比为4:5时趋于100%;随着铝粉包覆率增大,多孔氧化铝陶瓷的显气孔率逐渐增大,烧成线收缩率及抗弯强度逐渐减小,但当TEOS/Al质量比超过4:5,达到5:5时,陶瓷显气孔率减小,烧成收缩率和抗弯强度增大;而随着包覆铝粉加入量提高,多孔氧化铝陶瓷的显气孔率逐渐增大,烧成线收缩率及抗弯强度逐渐减小。

关键词： 镀银铝粉   前处理   化学镀   微电偶电池效应   空壳结构银粉  

摘要： 铝是地壳中含量最丰富的金属,具有良好的导电性能,铝的价格相对金银铜等金属材料也比较便宜,并且其质量较轻,颜色较浅,在实际应用中有着自身独特的优势。但是铝的化学性质非常活泼,纯净的铝暴露在空气中,极其容易和氧气发生作用,在表面生成一层薄而致密的氧化铝膜。这层氧化膜一方面可以隔绝外部空气和内部的铝接触,保护内部的纯铝不被氧化;另一方面,氧化铝本身是不导电的,氧化铝膜的生成会导致微纳米级的铝粉失去导电能力。银是性质稳定的贵金属材料,具有优异的导电、导热性能,在诸多领域均有应用,但是其价格比较昂贵。通常采用银包覆的方法,使材料具有银的性能并且节约成本,目前研究较多的主要有镀银铜粉、镀银镍粉、镀银玻璃微珠、镀银石墨等。本文采用化学镀的方法制备镀银铝粉,并对其进一步处理得到空壳结构银粉。研究结果表明:1.使用酸、碱腐蚀法,镀铜中间层法和氟化物络合法四种方法对铝粉进行前处理。经镀银验证发现氟化物络合法对铝粉进行前处理后,铝粉表面银沉积效果较好。2.制备镀银铝粉的工艺条件为:铝粉粒径为1-20μm,前处理使用浓度为1.8 g/L的氟化铵溶液,p H值为6-8,分散剂选择聚乙烯吡咯烷酮,使用葡萄糖为还原剂,在室温条件下采用机械搅拌的方式进行反应。得到的镀银铝粉银层为网状结构的,具有优异的抗氧化性能和良好的导电性能。3.对镀银铝粉制备过程的应机理进行分析:在镀银过程中由于存在银-铝电偶微电池效应,在微电池的正极区域得到电子,银离子沉积为网状结构的骨架;负极区域失去电子银离子无法沉积,所以银层最终形成网状结构。对比抗坏血酸、葡萄糖、酒石酸钾钠和柠檬酸钠四种还原剂对镀银效果的影响,发现加入适当的还原剂可以改善银颗粒的沉积形貌并提高镀银层的致密性,从而降低镀银铝粉的压片电阻,为镀银铝粉的进一步研究及应用提供依据。4.对镀银铝粉进一步处理,得到松装密度小,比表面积大的空壳结构银粉,在银的催化、杀菌及填充材料等方面具有潜在应用价值。

关键词： 彩色铝粉   球形铝粉   氟硅聚合物   表面改性  

摘要： 金属铝粉由于来源广泛、价格低廉、生产工艺简单是目前被广泛应用的一种金属粉体材料,金属铝粉主要分为片状铝粉和球形铝粉两种。片状铝粉具有独特的“随角异色”效应、金属光泽、反射效应等优异的性能而被广泛应用于涂料、印刷油墨、塑料加工等领域。片状铝粉与空气接触面积大,加之铝原子活性大,极易受到氧气的侵蚀,这会使得片状铝粉的金属光泽被破坏。另外,银白色片状铝粉已经不能满足市场的需求。球形铝粉比表面积大、燃烧焓高,当球形铝粉应用于固体推进剂时可以提高推进剂的比冲并改善燃烧性能。球形铝粉长期暴露在空气中,表面极易受到氧化,导致表面被氧化铝层覆盖,氧化铝层的存在严重限制了球形铝粉的实际应用。因此为了解决上述问题,我们需要在应用前对片状铝粉和球形铝粉进行表面功能化改性。在本文中分别对片状铝粉和球形铝粉的表面功能化改性进行了研究。一方面选用双一氯均三嗪型活性染料对片状铝粉进行了着色,然后在外面包覆了一层含氟聚合物膜,得到的彩色铝粉在具有鲜艳颜色的同时耐酸碱性也得到了大幅的提高;另一方面在球形铝粉表面包覆了一层含氟聚合物膜,分别制备了含氟聚合物膜单层包覆的球形铝粉和二氧化硅/含氟聚合物膜双层包覆的球形铝粉。论文主要研究成果如下:(一)首先采用溶胶-凝胶法,利用正硅酸乙酯(TEOS)作为前驱体,在片状铝粉表面包覆了一层Si O层,用3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)对Si O层进行改性。然后采用亲核反应法,利用双一氯均三嗪型活性染料(KE-3B)作为着色剂,对片状铝粉进行了着色。最后,采用原位聚合法,利用甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEMA)作为单体,三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)作为交联剂,在活性染料层上包覆了一层含氟聚合物膜,成功制备了双一氯均三嗪型活性染料着色的含氟聚合物膜包覆的彩色铝粉。运用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对彩色铝粉的表面形貌和元素进行了分析,结果表明成功制备了双一氯均三嗪型活性染料着色的含氟聚合物膜包覆的彩色铝粉。并对其进行了耐碱性测试和喷涂实验,结果表明,所得到的彩色铝粉色彩鲜艳,耐碱性良好,在5 wt%碱液中可以保持24 h不发生反应。这都表明所制备的彩色铝粉具有的优异性能。(二)为了改善球形铝粉的燃烧性能,满足固体推进剂对高能金属燃料的需求。使用丙烯酸(AA)对球形铝粉进行改性,然后采用原位聚合法,使用甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEMA)作为单体,三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)作为交联剂,在球形铝粉表面包覆了一层致密的含氟聚合物膜。通过扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对含氟聚合物单层包覆的球形铝粉的表面形貌和元素进行了分析,结果表明成功运用含氟聚合物对球形铝粉进行了包覆。通过同步热分析对含氟聚合物单层包覆的球形铝粉的放热行为和质量变化进行了表征,可以得出结论,含氟聚合物膜作为球形铝粉的氧化保护层和氧化助剂起着重要的作用。(三)为了进一步满足固体推进剂对高能金属燃料的需求。首先使用溶胶-凝胶法,以硅酸四乙酯(TEOS)为前驱体,在球形铝粉表面包覆了一层Si O层,然后采用原位聚合法,使用甲基丙烯酸三氟乙酯(TFEMA)作为单体,三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)作为交联剂,在Si O层表面包覆了一层致密的含氟聚合物膜,成功制备了二氧化硅/含氟聚合物双层包覆的球形铝粉。运用扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)对含氟聚合物双层包覆的球形铝粉的表面形貌和元素进行了分析,结果表明成功运用二氧化硅和含氟聚合物对球形铝粉进行了包覆。通过同步热分析对含氟聚合物双层包覆的球形铝粉的放热行为和重量变化进行了表征,可以得出结论,二氧化硅/含氟聚合物双层包覆的球形铝粉将来可以在固体推进剂中得到显著应用。

关键词： 包覆   铝粉   3D打印   化学镀   流化床化学气相沉积  

摘要： 选区激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)作为一种金属3D打印技术,通过对粉体逐点逐层激光扫描熔化并快速凝固来成型零部件,相比传统加工技术具有高自由度设计、精细精准成型、材料利用率高等优点。目前,SLM在不锈钢、钛合金、钴铬合金等材料上的应用已较为成熟,其打印部件逐步应用于航空航天、生物医疗等领域。然而,在高激光反射率铝粉打印过程中,因大部分激光能量被反射而造成未熔化粉体颗粒以及气孔等冶金缺陷残留,导致成型精度低、力学性能差等问题,这严重限制了 SLM在铝合金制造领域的发展及应用。针对以上问题,本论文提出通过粉体表面改性技术来强化铝粉与激光之间的交互作用的新思路,即在铝粉表面包覆具有高激光吸收率的包覆相以降低铝粉的激光反射率,消除铝粉打印过程中的未熔化粉体和气孔缺陷,提升打印制品的致密度、成型精度和力学性能。研究了包覆层的物相组成与分布调控规律、包覆粉体与激光的交互作用行为、非平衡凝固组织演变规律和调控机理、组织与性能之间的内在关联。取得的创新成果如下:(1)研究了在铝粉表面化学镀镍、钴高激光吸收率金属的均质化形核生长机制,发现络合剂与金属盐的组分配比是影响镍、钴包覆相分布特征的关键因素。在两者摩尔比值为0.75和1.0时,包覆相具有良好的分布均匀性。铝粉经包覆后其激光吸收率得到显著提升,与钴相比,镍包覆相具有更加显著的激光吸收强化效果。镍含量达到2.5 wt.%时,铝粉在1070nm激光波长下的反射率由60%降低至35%。进一步研究发现,包覆后的铝粉其流动性不会受到明显影响,仍保持优异的铺粉流畅性。(2)提出使用流化床化学气相沉积法,分别通过纳米镍颗粒催化和碳源热解沉积两种机制实现碳纳米管和无定形碳在铝粉表面的均匀包覆。首先通过研究铝粉在包覆时的流化行为特征发现,在温度为550℃以及气速在900 mL/min的条件下,铝粉能够稳定流化。两种碳包覆相的引入都能显著提升铝粉对激光的吸收能力,并且对铝粉激光吸收率的提升效果与包覆碳含量正相关。在流化床反应器中,纳米镍颗粒催化合成的碳纳米管在铝粉表面紧密贴附且呈现弯曲环绕的形貌,而热解沉积形成的无定形碳在铝粉表面呈膜状结构。这两种形貌结构的碳包覆相都不会严重损害铝粉的球形度和流动性,能够维持铝粉初始的可打印形状特征。(3)对镍或钴包覆铝粉和碳纳米管或无定形碳包覆铝粉进行可打印性能评估、成型质量评价和打印组织及其力学性能研究。发现镍、钴或碳材料包覆相都能显著提升激光与粉体之间的交互作用,促进铝粉熔化并提升打印制品的致密度和成型精度,但过高的包覆量会导致铝的气化和过烧,严重损害打印质量和成型精度。进一步研究发现,上述包覆粉体的打印组织中都形成了细小的析出相,它们通过弥散强化或载荷转移对铝基体进行强化。与纯铝相比,包覆粉体的打印制品具有更加优异的拉伸性能。其中,当包覆镍含量在0.5 wt.%时,打印后抗拉强度达到182MPa(较纯铝提升152%);当碳纳米管含量在0.96wt.%时,打印后抗拉强度达到152MPa(较纯铝提升85%),并且,上述材料在强度提升的同时仍然保持了铝的高塑性。(4)对镍、钴、碳纳米管或无定形碳的包覆铝粉进行评估比较发现:碳材料包覆相对降低铝粉激光反射率效果更好,而金属包覆相对粉体流动性和球形度的影响更小。在粉体打印致密化和成型质量提升方面:金属镍>无定形碳>碳纳米管>金属钴;而在综合力学性能提升方面:碳纳米管>金属镍>金属钴>无定形碳。综上所述,通过表面改性技术分别在铝粉表面均匀引入金属镍和碳纳米管包覆相,能够实现对铝粉打印质量或力学性能的提升,是解决高激光反射率铝粉打印难题的有效途径。