【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于含能材料领域，涉及一种al@m@al复合铝粉及其制备方法。
技术介绍
1、铝粉是火炸药行业中最常用的金属燃料，其可以大幅提高炸药的爆热和作功能力，提高弹药的毁伤效能。随着纳米技术的发展，纳米铝粉展示出比传统铝粉更为优异的性能，例如将纳米铝粉应用于混合炸药中，可以改善混合炸药的多项性能，如爆速、爆热、冲击波超压峰值等，将铝粉应用于推进剂中可以显著增加推进剂的燃烧热，提高火箭发动机的比冲。然而，铝作为一种活泼金属材料，极易与空气中氧气、水等反应，导致铝表面生成厚度为0.5-4nm、包含氧化铝等组分的钝化层。钝化层的存在可以抑制铝颗粒的进一步氧化，但钝化层(主要是氧化铝)融解温度高，将导致铝粉的点火温度升高、燃速降低等。微米级铝粉主要优点在于活性铝含量高，但表面存在的一定厚度钝化层，将加剧其在燃烧过程中铝核的凝聚，使铝粉燃速降低甚至燃烧不完全。而纳米铝粉燃速快，点火温度低，但纳米厚度钝化层的存在将明显降低材料活性铝的含量和能量密度。同时，纳米颗粒极高的比表面积将导致颗粒易于团聚，而颗粒表层钝化层的生成和增长将加剧这一现象，进而不利于铝粉的有效分散，影响纳米铝粉的快速能量释放。
2、为抑制铝颗粒表面钝化层的生成和增长，常用办法有两种：一是利用真空或者保护气体对颗粒进行保护，使金属铝无法接触到氧化剂，从而防止被氧化。这要求铝粉在生产、运输、成品化等过程中处于外部环境保护状态，极大的增加了使用成本，且铝粉作为含能材料使用时可能会与固体氧化剂混合，而铝粉尤其是纳米铝粉在较高温度下会与固体氧化剂反应，因此该方法对含能铝
3、近年，国内外开展了大量具有核壳结构的含能铝粉相关研究，用于改善铝粉的点火、燃烧和存储等性能。中国专利cn 112250530b公开了一种双层核壳结构铝热剂及其制备方法，该双层核壳结构铝热剂包括微米级铝颗粒核心、pvdf层和金属氧化物层，其中，pvdf层包覆在铝颗粒表面，金属氧化物层包覆在pvdf层表面，其改进型铝热剂的燃烧热值为19000～24500j/g。中国专利cn 114853554 a公开了一种具有催化效应的铝铜核壳结构金属燃料，由包括内核和外壳的核壳结构组成，其中内核为微米al粉，外壳为cu包覆层，二者紧密结合。上述方法均通过制备核壳结构来改善铝粉的性能，然而核壳结构最外层的材料均为非铝材料(金属氧化物或者铜)，而不同种类的非铝材料在应用中会伴随着相适应性的问题，从而影响铝粉在实际中的应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种al@m@al复合铝粉及其制备方法。
2、实现本专利技术目的的技术方案为：
3、一种al@m@al复合铝粉，为“铝-二金属-铝”夹心结构复合铝粉，内核为铝粉，夹心层为二金属包覆层，外壳为铝单质薄膜，所述的二金属为铜、铁或镍，其中，夹心层厚度为5～20nm，外壳厚度为1～2μm。
4、进一步地，铝粉为含能材料领域常规使用的微米级铝粉，其形状为球形，优选为中粒径(d50)为10～60μm的微米级铝粉。
5、进一步地，二金属包覆层通过化学还原法包覆在铝粉表面。
6、进一步地，铝单质薄膜通过磁控溅射法沉积在二金属包覆层表面。
7、上述al@m@al复合铝粉的制备方法，包括以下步骤：
8、(1)采用化学还原法，在铝粉表面包覆一层二金属包覆层，得到核壳结构的m@al粉；
9、(2)采用磁控溅射法在核壳结构的m@al粉表面沉积一层铝单质薄膜，得到al@m@al复合铝粉。
10、进一步地，步骤(1)的具体方法为：将二金属盐、次磷酸钠、硼酸钠和乙二胺四乙酸混合溶于水中，调节并稳定混合溶液的ph＝8.5～9.5，加入铝粉，在40～60℃下反应5～120min，反应结束后，过滤，水洗，乙醇洗，干燥，得到核壳结构的m@al粉。
11、本专利技术中的二金属盐为铜盐、铁盐、镍盐，在具体实施方式中，以硫酸铜、氯化镍和三氯化铁为例。
12、优选地，混合溶液中，二金属盐的浓度为6～10g/l，次磷酸钠的浓度为23～28g/l，硼酸钠的浓度为30～40g/l，乙二胺四乙酸的浓度为2～5g/l，采用氢氧化钠或者硫酸溶液调节ph。
13、进一步地，步骤(2)的具体方法为：采用磁控溅射技术，以铝板作为靶材，抽真空至溅射腔体所达到的背景真空8.0×10-4pa后，通入氩气，在核壳结构的m@al粉表面镀上一层铝单质薄膜，得到al@m@al复合铝粉。
14、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：
15、本专利技术先将铜、铁或镍包覆在al粉表面，铜、铁或镍可以催化铝粉的燃烧，然后在外层包覆铝单质薄膜，进而避免了“夹心层”铜、铁或镍对原配方药剂的影响。同时，通过控制夹心层和外壳的包覆厚度，使得制备的夹心结构的al@m@al复合铝粉较原铝粉粒径只增加1-2μm，具有高的反应完成率和燃烧热值。通过测试，al@cu@al复合铝粉的反应完成率较铝粉提升了10-20％，而燃烧热值较cu@al提升了2-4kj/g。
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1.一种Al@M@Al复合铝粉，其特征在于，为“铝-二金属-铝”夹心结构复合铝粉，内核为铝粉，夹心层为二金属包覆层，外壳为铝单质薄膜，所述的二金属为铜、铁或镍，其中，夹心层厚度为5~20nm，外壳厚度为1~2μm。
2. 根据权利要求1所述的Al@M@Al复合铝粉，其特征在于，铝粉为中粒径为10~60 μm的微米级铝粉，形状为球形。
3.根据权利要求1所述的Al@M@Al复合铝粉，其特征在于，二金属包覆层通过化学还原法包覆在铝粉表面。
4.根据权利要求1所述的Al@M@Al复合铝粉，其特征在于，铝单质薄膜通过磁控溅射法沉积在二金属包覆层表面。
5.根据权利要求1所述的Al@M@Al复合铝粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）的具体方法为：将二金属盐、次磷酸钠、硼酸钠和乙二胺四乙酸混合溶于水中，调节并稳定混合溶液的pH=8.5~9.5，加入铝粉，在40~60℃下反应5~120min，反应结束后，过滤，水洗，乙醇洗，干燥，得到核壳结构的M@Al粉。
7.
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，二金属盐为硫酸铜、氯化镍或三氯化铁。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，混合溶液中，二金属盐的浓度为6~10g/L，次磷酸钠的浓度为23~28g/L，硼酸钠的浓度为30~40g/L，乙二胺四乙酸的浓度为2~5g/L，采用氢氧化钠或者硫酸溶液调节pH。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）的具体方法为：采用磁控溅射技术，以铝板作为靶材，抽真空至溅射腔体所达到的背景真空8.0×10-4Pa后，通入氩气，在核壳结构的M@Al粉表面镀上一层铝单质薄膜，得到Al@M@Al复合铝粉。
...【技术特征摘要】
1.一种al@m@al复合铝粉，其特征在于，为“铝-二金属-铝”夹心结构复合铝粉，内核为铝粉，夹心层为二金属包覆层，外壳为铝单质薄膜，所述的二金属为铜、铁或镍，其中，夹心层厚度为5~20nm，外壳厚度为1~2μm。
2. 根据权利要求1所述的al@m@al复合铝粉，其特征在于，铝粉为中粒径为10~60 μm的微米级铝粉，形状为球形。
3.根据权利要求1所述的al@m@al复合铝粉，其特征在于，二金属包覆层通过化学还原法包覆在铝粉表面。
4.根据权利要求1所述的al@m@al复合铝粉，其特征在于，铝单质薄膜通过磁控溅射法沉积在二金属包覆层表面。
5.根据权利要求1所述的al@m@al复合铝粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）的具体方法为：将二金属盐、次磷酸钠、硼酸钠和乙二胺四乙酸混合溶于水中，调节并稳...
【专利技术属性】
技术研发人员：董世新，刘晓梦，王贵宗，高文晨，季相池，肖露，刘林林，郜俊震，
申请(专利权)人：江苏智仁景行新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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