一种等离子喷涂用YSZ陶瓷造粒粉及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种等离子喷涂用YSZ陶瓷造粒粉及其制备方法，通过将粒径为0.5～4μm的包含氧化钇和氧化锆的混合生料与淀粉混合，进行1350～1550℃的高温焙烧，得到YSZ熟料；随后将得到的YSZ熟料与分散剂和水混合，进行球磨处理，得到球磨浆液；再将得到的熟料浆液进行砂磨处理，得到砂磨浆液后与粘结剂混合，进行造粒，得到等离子喷涂用YSZ陶瓷造粒粉。本发明专利技术在所述高温焙烧过程中实现氧化锆和氧化钇的固相反应，得到氧化钇部分稳定的氧化锆(YSZ)，性能稳定；并且不引入酸根离子，高温焙烧温度较高，实现固相反应充分进行的同时能够将微量酸根离子烧出，从而提高了粉体的批次性能稳定性。

YSZ ceramic granulation powder for plasma spraying and preparation method thereof

The invention provides a YSZ ceramic granulation powder for plasma spraying and a preparation method. By mixing the mixed raw material containing yttrium oxide and zirconia with a particle size of 0.5 ~ 4 mu m, a high temperature roasting at 1350~1550 C is carried out to get a YSZ clinker, and then the obtained YSZ clinker is mixed with dispersant and water for ball milling. In addition, the grout of the clinker is processed by sand grinding, and the grit is mixed with the binder after the grout is obtained, and the YSZ ceramic granulation powder for plasma spraying is obtained. The solid-phase reaction of zirconia and yttrium oxide is realized during the process of high temperature calcination, and the properties of yttrium oxide partially stable zirconia (YSZ) are obtained, the performance is stable, and the acid root ion is not introduced, the temperature is high at high temperature, and the solid state reaction is fully carried out and the microacid ion can be burned out, thus the powder is improved. The stability of the batch performance.

【技术实现步骤摘要】
一种等离子喷涂用YSZ陶瓷造粒粉及其制备方法
本专利技术涉及陶瓷粉体
，尤其涉及一种等离子喷涂用YSZ陶瓷造粒粉及其制备方法。
技术介绍
等离子喷涂热障涂层广泛应用于航空、航天、机械、军工等领域，其中Y2O3部分稳定的ZrO2(YSZ)以其高熔点、低热导率、相对较高的热膨胀系数和良好的耐腐蚀性而成为当今最受欢迎的热障涂层陶瓷材料。随着科学技术的迅猛发展，诸如涡轮叶片、汽轮机燃烧室以及武器装备推进系统的热端部件等高温工况部件表面的工作条件越来越苛刻，等离子喷涂常规微米级陶瓷粉体获得的热障涂层的性能已经难以满足要求，亟需等离子喷涂用纳米级陶瓷粉体。现今主要采用共沉淀法制备等离子喷涂用YSZ纳米陶瓷粉体，使用的原料为诸如氧氯化锆和硝酸钇的锆和钇的盐类物质，不可避免地引入大量的氯离子、硝酸根和铵根等污染性离子，将其溶于水中成为盐溶液后，加入氨水或氢氧化钠等碱性溶液中，反应生成氢氧化锆和氢氧化钇沉淀，再结合后续800℃左右的煅烧过程，得到YSZ纳米陶瓷粉体。但是共沉淀法会引入大量污染性离子，洗涤过程中不仅需要大量的去离子水，还会造成环境污染，增加废水处理成本，并且，共沉淀法制备的粉体中难免会残留部分酸根离子，将严重影响粉体的性能稳定性，进而使得制备得到的热障涂层使用寿命参差不齐。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供等离子喷涂用YSZ陶瓷造粒粉及其制备方法，本专利技术提供的制备方法无需采用锆和钇的盐类物质，避免在原料中引入污染性离子，能够得到性能稳定的等离子喷涂用YSZ陶瓷造粒粉。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种等离子喷涂用YSZ陶瓷造粒粉的制备方法，包括以下步骤：(1)提供包含氧化钇和氧化锆的混合生料；所述混合生料的粒径为0.5～4μm；(2)将所述混合生料与淀粉混合，进行高温焙烧，得到YSZ熟料；所述高温焙烧的温度为1350～1550℃；(3)将所述步骤(2)得到的YSZ熟料与分散剂和水混合，进行球磨处理，得到球磨浆液；(4)将所述步骤(3)得到的球磨浆液进行砂磨处理，得到砂磨浆液；(5)将所述步骤(4)得到的砂磨浆液与粘结剂混合，进行造粒，得到等离子喷涂用YSZ陶瓷造粒粉。优选的，所述混合生料中氧化锆和氧化钇的质量比为(900～940)：(60～100)。优选的，所述混合生料的制备方法包括：将含有氧化锆、氧化钇、分散剂和水的混合浆料依次进行球磨处理和干燥处理，得到包含氧化钇和氧化锆的混合生料；所述混合浆料中氧化锆和氧化钇的总质量与水的质量比为(55～65)：(35～45)；所述混合浆料中分散剂的质量与所述氧化锆和氧化钇的总质量的比为100:(0.20～1.0)。优选的，所述步骤(2)中高温焙烧的时间为2～6h。优选的，所述步骤(2)中淀粉和混合生料质量比为(2～6)：100。优选的，所述步骤(3)中的分散剂为聚丙烯酸铵、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚甲基丙烯酸氨和聚乙二醇中的一种或多种；所述分散剂与YSZ熟料的质量比为(0.2～1.0)：100；所述步骤(3)中YSZ熟料的质量与水的质量比为(55～65)：(35～45)。优选的，所述步骤(3)中球磨处理的转速为40～80r/min，所述球磨处理的时间为12～24h。优选的，所述步骤(4)中砂磨处理的转速为800～1200r/min，所述砂磨处理的时间为2～6h。优选的，所述步骤(5)中粘结剂的用量以所述砂磨浆液中YSZ熟料的质量计，所述YSZ熟料与粘结剂的质量比为100:(0.3～1.5)。本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法得到的等离子喷涂用YSZ陶瓷造粒粉，包括：90～94wt％的氧化锆和6～10wt％的氧化钇稳定剂；所述YSZ陶瓷造粒粉的粒径为30～150μm。本专利技术提供了一种等离子喷涂用YSZ陶瓷造粒粉的制备方法，包括以下步骤：将粒径为0.5～4μm的包含氧化钇和氧化锆的混合生料与淀粉混合，进行1350～1550℃的高温焙烧，得到YSZ熟料；随后将得到的YSZ熟料与分散剂和水混合，进行球磨处理，得到球磨浆液；再将得到的熟料浆液进行砂磨处理，得到砂磨浆液后与粘结剂混合，进行造粒，得到等离子喷涂用YSZ陶瓷造粒粉。本专利技术在所述高温焙烧过程中实现氧化锆和氧化钇的固相反应，得到氧化钇部分稳定的氧化锆(YSZ)，即让氧化钇固溶到氧化锆的晶格中，得到四方相和立方相混合的相结构，该结构稳定，进而性能稳定。并且本专利技术不引入酸根离子，所述高温焙烧温度较高，实现固相反应充分进行的同时能够将市售氧化锆和氧化钇中残留的微量酸根离子烧出，有效弥补共沉淀法制备工艺中因酸根离子含量高而造成粉体性能不稳定的缺陷，从而提高了粉体的批次性能稳定性。实施例的结果表明，本专利技术制备得到等离子喷涂用YSZ陶瓷造粒粉性能稳定，使得同一批次制备得到的热障涂层的使用寿命均一。附图说明图1为本专利技术实施例3中经1450℃烧结4h所得到的YSZ熟料的XRD图；图2本专利技术实施例4中经1100r/min砂磨3h所得到的YSZ陶瓷粉体的场发射电子扫描显微镜图片；图3为本专利技术实施例4所制备得到的YSZ陶瓷造粒粉的光学显微镜图片；图4为本专利技术实施例1中得到的YSZ造粒粉体经等离子喷涂制备的热障涂层a的截面形貌图；图5为本专利技术实施例1得到的YSZ造粒粉体经等离子喷涂制备的热障涂层b的截面光学显微形貌图；图6为本专利技术实施例1得到的YSZ造粒粉体经等离子喷涂制备的热障涂层c的截面光学显微形貌图；图7为本专利技术实施例1得到的YSZ造粒粉体经等离子喷涂制备的热障涂层d的截面光学显微形貌图。具体实施方式本专利技术提供了一种等离子喷涂用YSZ陶瓷造粒粉的制备方法，包括以下步骤：(1)提供包含氧化钇和氧化锆的混合生料；所述混合生料的粒径为0.5～4μm；(2)将所述混合生料与淀粉混合，进行高温焙烧，得到YSZ熟料；所述高温焙烧的温度为1350～1550℃；(3)将所述步骤(2)得到的YSZ熟料与分散剂和水混合，进行球磨处理，得到球磨浆液；(4)将所述步骤(3)得到的球磨浆液进行砂磨处理，得到砂磨浆液；(5)将所述步骤(4)得到的砂磨浆液与粘结剂混合，进行造粒，得到等离子喷涂用YSZ陶瓷造粒粉。本专利技术提供的包含氧化钇和氧化锆的混合生料，所述混合生料中氧化锆和氧化钇的质量比优选为(900～940)：(60～100)，进一步优选为(915～935)：(65～85)，更优选为930：70。在本专利技术中，所述混合生料的粒径为0.5～4μm，优选为1～3μm，更优选为1.5～2μm。在本专利技术中，所述混合生料的制备方法优选包括：将含有氧化锆、氧化钇、分散剂和水的混合浆料依次进行球磨处理和干燥处理，得到包含氧化钇和氧化锆的混合生料。本专利技术对所述氧化锆和氧化钇的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的氧化锆和氧化钇的市售商品即可。在本专利技术中，所述混合浆料中氧化锆和氧化钇的总质量与水的质量比优选为(55～65)：(35～45)，进一步优选为(56～62)：(38～44)，更优选为(58～61)：(39～42)，最优选为60：40。在本专利技术中，制备所述混合生料用分散剂优选为聚丙烯酸铵、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、聚甲基丙烯酸氨和聚乙二醇中的一种或多种。当选用多种分散剂时，本专利技术中不同种类分散剂优选按照等质量份加入。本专利技术对所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子喷涂用YSZ陶瓷造粒粉的制备方法，包括以下步骤：(1)提供包含氧化钇和氧化锆的混合生料；所述混合生料的粒径为0.5～4μm；(2)将所述混合生料与淀粉混合，进行高温焙烧，得到YSZ熟料；所述高温焙烧的温度为1350～1550℃；(3)将所述步骤(2)得到的YSZ熟料与分散剂和水混合，进行球磨处理，得到球磨浆液；(4)将所述步骤(3)得到的球磨浆液进行砂磨处理，得到砂磨浆液；(5)将所述步骤(4)得到的砂磨浆液与粘结剂混合，进行造粒，得到等离子喷涂用YSZ陶瓷造粒粉。

【技术特征摘要】
1.一种等离子喷涂用YSZ陶瓷造粒粉的制备方法，包括以下步骤：(1)提供包含氧化钇和氧化锆的混合生料；所述混合生料的粒径为0.5～4μm；(2)将所述混合生料与淀粉混合，进行高温焙烧，得到YSZ熟料；所述高温焙烧的温度为1350～1550℃；(3)将所述步骤(2)得到的YSZ熟料与分散剂和水混合，进行球磨处理，得到球磨浆液；(4)将所述步骤(3)得到的球磨浆液进行砂磨处理，得到砂磨浆液；(5)将所述步骤(4)得到的砂磨浆液与粘结剂混合，进行造粒，得到等离子喷涂用YSZ陶瓷造粒粉。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合生料中氧化锆和氧化钇的质量比为(900～940)：(60～100)。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述混合生料的制备方法包括：将含有氧化锆、氧化钇、分散剂和水的混合浆料依次进行球磨处理和干燥处理，得到包含氧化钇和氧化锆的混合生料；所述混合浆料中氧化锆和氧化钇的总质量与水的质量比为(55～65)：(35～45)；所述混合浆料中分散剂的质量与所述氧化锆和氧化钇的总质量的比为100:(0.20～1.0)。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中高温焙烧的时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋希文，谢敏，包金小，周芬，郜建全，张永和，郭文荣，
申请(专利权)人：内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15