1.超细粉体的应用价值

超细粉体通常泛指粒径处于原子团簇与微粉之间的固体颗粒,其尺寸通常认为介于1纳米到几十微米之间.超细粉体的优异特性主要表现为表面效应和体积效应:随着颗粒尺寸的减小,超细粉体表面能增加,与表面特性相联系的催化、吸附等效果将会显着增强;超细粉体单个粒子体积小,原子数少,其性质与含"无限"多个原子的块状物质不同,其磁性、电性、光热性能及熔点等性质也随粒径减小而显着变化.

这些特性使超细粉体在各行业中都将有着广泛的应用前景,例如粒径0.3μm的γ-Fe2O3和CrO2超细粉的矫顽力达(4.0~5.6)×104 A/m;而长0.3~0.7μm、宽0.05μm的纯铁粉的矫顽力为(8.0~11.9)×104A/m,具有这样高矫顽力的超细粉体是制造高密度记录磁带的优良原料.

2.超细粉体表面处理的价值及途径

目前,制约超细粉体发展的重大问题就是——团聚和分散.随着复合材料的蓬勃发展,单相粉体已经很难满足特种高技术陶瓷等方面的需求.因此,通过表面处理来提高超细粉体的材料性能及应用价值成为制备功能性超细粉体的必要途径.

例如,超细粉体的表面无机复合改性是利用无机物对粉体表面进行包覆来改变粉体的表面能,进而改变粉体的表面特性使超细粉体颗粒之间相互分离,并赋予粉体新的特性.

超细粉体的表面无机复合改性主要分为化学法(如均匀沉淀、溶胶凝胶)和物理法(如气相沉积、真空或溅射镀膜、机械研磨)等.化学法可以更好解决粉体的团聚和分散问题,但是制备工艺比较复杂,成本高,污染大,不利于规模化工业生产.物理法制备工艺比较简洁、环保、成本低,且同一技术实现多种粉体的表面包覆,但目前物理法还不能实现毫米以下粉体的规模化生产.

3.磁控溅射粉体镀膜新技术及其优势

近日,中诺新材(北京)科技有限公司的材料开发团队采用磁控溅射这一物理方法,实现了多种超细粉体的表面复合镀膜,并成功利用该技术完成了微纳米级超细粉体的规模化连续生产.该量产技术属于全新技术,目前全球范围内尚未见相关报道.相关技术及设备开发工作已经形成一系列独有专利.

磁控溅射技术是近年来新兴的一种材料表面镀膜技术,该技术实现了金属、绝缘体等多种材料的表面镀膜,具有高速、低温、低损伤的特点.利用磁控溅射技术进行超细粉体的表面镀膜处理,不但能有效提高超细粉体的分散性,大大提高镀层与粉体之间的结合力,还能赋予超细粉体的新的特异性能.

4.产品的种类及性能

据介绍,目前该磁控溅射粉体镀膜技术已经实现了银包铜粉、银包铝粉、铝包硅粉等多种微纳米级粉体的量产.由该技术得到的功能性复合粉体具有优异的分散性,镀层均匀度较高,镀层与粉体的结合紧密度较高.

此外,由于超细粉体磁控溅射属于一种平台性技术,可以实现不同功能材料(例如铝、银、铜、镍、二氧化钛、二氧化硅、氮化钛、氧化锌等)的复合包覆,从而获得多功能化的镀膜超细粉体.

5.已经应用的领域

磁控溅射镀膜可以赋予超细粉体新的特性,例如在微米级二氧化硅表面镀铝,得到的复合粉体不但具有良好的分散性,好具有优异的光学性能,可以作为一种特殊效果颜料用于高端塑料制品加工中.相较于传统的铝粉颜料,该特殊效果颜料不但有效改善了塑料制品的注塑缺陷(流痕熔接线),还使得制品外观质感更加高端.

6.展望领域

多功能镀膜超细粉体具有独特的光电性能、电磁性能、热性能、催化性能等,在新能源电池、航空飞行器、汽车功能部件、陶瓷精密部件、特种催化剂等领域都有良好的应用前景.