【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于热喷涂陶瓷粉末制备，具体涉及一种高能等离子球化陶瓷粉体及方法。
技术介绍
1、热障涂层由于具有良好的隔热效果，被广泛应用于降低汽轮机或发动机叶片等热端部件的表面，从而很大程度延长叶片的服役寿命并提高工作温度。目前，热障涂层制备技术包括等离子喷涂制备技术和电子束物理气相沉积制备技术，但是电子束物理气相沉积制备技术设备造价成本及对工作环境(高真空)要求高，在复杂工件表面较难沉积涂层。因此，在目前的热障涂层工艺制备过程中广泛使用的是等离子喷涂制备技术，但是等离子喷涂制备技术需要具有流动性良好、松装密度高的球形粉末，以满足等离子喷涂制备热障涂层的工艺要求。
2、在目前等离子喷涂陶瓷粉末制备工艺中，通常使用的粉体是纳米尺寸未经团聚后的陶瓷粉体，在喷涂过程中会存在着难以形成集中束流，容易发散造成沉积效率较低且粉体消耗较大，难以有效沉积形成涂层。因此，将陶瓷粉体团聚化成流动性好的球形微米团聚体是解决该问题的有效手段。目前常用的制备陶瓷微米团聚体的方法主要是球磨造粒法和喷雾干燥造粒法，但是由于二者造粒后陶瓷团聚体内部颗粒与颗粒之间结合强度较差，且造粒过程中引入了有机粘结剂，需要进一步进行高温烧结热处理和/或随后的等离子球化工艺手段去除粘结剂。此外，采用等离子球化技术也能一种制备球形的粉末的方法。
3、现有专利(cn105689728a)通过等离子体加热融化炉将金属合金粉末原料熔融，随后依靠金属熔融液滴的表面张力颗粒变成球状，但此种方法制备出的涂层沉积效率低。
4、现有专利(cn106862562
5、现有专利(cn110947976a)采用等离子炬为直流等离子炬，功率仅为5kw；现有专利(cn108907210a)是通过普通等离子喷涂系统产生的等离子体，其能量低，功率仅为10-30kw，且仅能熔化低熔点的金属粉末。
6、现有专利(cn116329560a)通过射频等离子体球化陶瓷增强钛基复合材料粉末，球磨过程相比本工艺复杂，且成品受限于原始粉末粒度，细粉送料困难。
7、综上，传统的球化工艺方法制备流程由于喷雾造粒和进一步的高温烧结工艺流程，使得工艺流程繁琐、粉体球化周期长，而且喷雾造粒和进一步的等离子球化过程中存在着粉体损失、回收率低等突出问题，对工业生产过程中造成了极大的浪费和经济损失。
技术实现思路
1、为了解决传统制备球形粉的回收率低、工艺周期长以及工业制粉经济成本高等问题，本专利技术目的在于提供一种高能等离子球化陶瓷粉体及方法，该方法工艺简单可控、成本低廉，制粉周期短，能够应用于等离子喷涂热障涂层制备工艺中。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种高能等离子球化陶瓷粉体的方法，包括如下步骤：
4、将scysz陶瓷粉末进行球磨后筛分，得到不规则陶瓷粉末；
5、将不规则陶瓷粉末送至等离子球化装置中，球化成球形陶瓷粉体；其中，等离子球化装置的功率为50-120kw，送粉速率为10-30g/min，氢气载气流量为14-20l/min，氩气保护流量为75-90l/min。
6、进一步的，scysz陶瓷粉末的具体制备过程如下：将sccl3·6h2o、ycl3·6h2o、zrocl2·8h2o和柠檬酸溶解于去离子水中形成无色透明溶液，然后加热，得到湿凝胶；将湿凝胶煅烧得到scysz陶瓷粉末。
7、进一步的，sccl3·6h2o、ycl3·6h2o、zrocl2·8h2o和柠檬酸按摩尔比0.14:0.01:0.925:1.075。
8、进一步的，加热的温度为60℃，时间为24h。
9、进一步的，煅烧的温度为1100℃，时间为4h。
10、进一步的，球磨时，球料比为3:1-5:1，球磨转速为200rpm～300rpm，球磨时间为10～30min。
11、进一步的，不规则陶瓷粉末的粒径为10～80μm。
12、进一步的，等离子球化装置的功率为50kw，送粉速率为10g/min，氢气载气流量为14l/min，氩气保护流量为75l/min。
13、一种根据如上所述的方法制备的球形陶瓷粉体，球形陶瓷粉体中位径为49.9μm。
14、进一步的，球形陶瓷粉体内部晶粒为纳米尺度。
15、与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：
16、本专利技术通过将球磨后的不规则粉体进行加热熔化并在去离子水中收集粉体。由于粉体在高能等离子射流中的传热传质，随后采用去离子水收集粉体时的极快速冷却，粉体通过缩孔型的y型通道结构，在高能等离子射流中发生了瞬时熔化、边缘剪切破碎及在水中的极快速凝固，使得颗粒凝固成球形颗粒。此外，水中的极快速冷却促使其内部的晶粒来不及长大，在水中保留粉体内部的纳米组织，从而达到对晶体组织的控制。本专利技术的方法具有松装密度高、气氛可控，速度快，球形度高等优点，在传统制粉工艺应用上，本专利技术的方法简单可控、成本低廉，解决球化粉体回收率低、生产周期长的突出问题，有望大规模广泛应用于实际生产工艺中。
17、进一步的，本专利技术的采用溶胶凝胶法制备了陶瓷粉体的前驱体，直接通过煅烧可得到初始晶粒为纳米尺度的氧化物陶瓷粉末，同时有利于一些多主元稀有元素掺杂进入本体晶格中，从粉末的初始端直接控制了陶瓷的组分。
18、本专利技术制备的球形陶瓷粉体成分均匀、结构致密、表面光滑、球形度高、粒度分布可控，中位径为49.9μm，可应用于等离子喷涂热障涂层制备中。
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1.一种高能等离子球化陶瓷粉体的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的高能等离子球化陶瓷粉体的方法，其特征在于，ScYSZ陶瓷粉末的具体制备过程如下：将ScCl3·6H2O、YCl3·6H2O、ZrOCl2·8H2O和柠檬酸溶解于去离子水中形成无色透明溶液，然后加热，得到湿凝胶；将湿凝胶煅烧得到ScYSZ陶瓷粉末。
3.根据权利要求2所述的高能等离子球化陶瓷粉体的方法，其特征在于，ScCl3·6H2O、YCl3·6H2O、ZrOCl2·8H2O和柠檬酸按摩尔比0.14:0.01:0.925:1.075。
4.根据权利要求2所述的高能等离子球化陶瓷粉体的方法，其特征在于，加热的温度为60℃，时间为24h。
5.根据权利要求2所述的高能等离子球化陶瓷粉体的方法，其特征在于，煅烧的温度为1100℃，时间为4h。
6.根据权利要求1所述的高能等离子球化陶瓷粉体的方法，其特征在于，球磨时，球料比为3:1-5:1，球磨转速为200rpm～300rpm，球磨时间为10～30min。
7.根据权利要求1所
8.根据权利要求1所述的高能等离子球化制备球形陶瓷粉体的方法，其特征在于，等离子球化装置的功率为50kW，送粉速率为10g/min，氢气载气流量为14L/min，氩气保护流量为75L/min。
9.一种权利要求1-8任一项所述的方法制备的球形陶瓷粉体，其特征在于，球形陶瓷粉体中位径为49.9μm。
10.根据权利要求9所述的球形陶瓷粉体，其特征在于，球形陶瓷粉体内部晶粒为纳米尺度。
...【技术特征摘要】
1.一种高能等离子球化陶瓷粉体的方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的高能等离子球化陶瓷粉体的方法，其特征在于，scysz陶瓷粉末的具体制备过程如下：将sccl3·6h2o、ycl3·6h2o、zrocl2·8h2o和柠檬酸溶解于去离子水中形成无色透明溶液，然后加热，得到湿凝胶；将湿凝胶煅烧得到scysz陶瓷粉末。
3.根据权利要求2所述的高能等离子球化陶瓷粉体的方法，其特征在于，sccl3·6h2o、ycl3·6h2o、zrocl2·8h2o和柠檬酸按摩尔比0.14:0.01:0.925:1.075。
4.根据权利要求2所述的高能等离子球化陶瓷粉体的方法，其特征在于，加热的温度为60℃，时间为24h。
5.根据权利要求2所述的高能等离子球化陶瓷粉体的方法，其特征在于，煅烧...
【专利技术属性】
技术研发人员：白宇，祖佳豪，刘栋，高阳，罗文飞，吴蒂佳，王玉，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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