[发明专利]一种等离子喷涂用YSZ陶瓷造粒粉及其制备方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及陶瓷粉体技术领域，尤其涉及一种等离子喷涂用YSZ陶瓷造粒粉及其制备方法。

背景技术

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。

发明内容

有鉴于此，本发明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，本发明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。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

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。