[发明专利]一种球体陶瓷粉末及其制造方法

说明书

利用电浆喷雾得到用在基板上做热障涂层的化学上均匀的热喷涂氧化锆粉末，该氧化锆粉末使用稳定化氧化物如氧化钇，使氧化锆保持正方晶形的稳定状态。该获得的氧化锆是球形中空的具有小于200微米的大小的颗粒。化学上均匀稳定的氧化锆涂层在低温时不会相变而产生裂缝。

技术领域

本发明是关于一种陶瓷粉末，特别是氧化锆粉末，及用来制造具有高度均匀的陶瓷粉末的工艺。

背景技术

稳定化氧化锆粉末广泛用于高温环境中及用作抗磨耗涂层。然而，其有已知的缺点，当其在高低温之间循环时，其承受在高温稳定的正方晶相结构转变至室温稳定的单斜晶相结构。当晶相发生改变会引起体积变化而产生裂纹。

为了解决氧化锆涂层因晶相变化问题，一般使用稳定化氧化锆粉末涂层。稳定化的达成可以利用添加许多具有冷却时阻止从正方晶相转换至单斜晶相效果的添加剂。该添加剂包括稳定化氧化物如氧化钙、氧化镁、氧化钇、氧化铈、氧化铪、及稀土金属氧化物。

稳定化氧化锆涂层广泛被用来制造在表面上的一磨损保护涂层或热障涂层。主要使用火焰喷雾或电浆喷雾方式做喷涂。因此，陶瓷混合物如稳定化氧化锆也可以用电融合制造。该融合混合物比那些上面讨论的工艺制造的更均匀，因为它们是各成份完全融化的结果。然而，难以融化的成份及具有较差流动特性妨碍了材料的均匀性。所以需要提供一种具有高度化学及型态均匀的陶瓷粉末和耐久的热喷涂涂层，防止氧化锆涂层在常温或低温时产生裂纹。

发明内容

本发明提供一种用氧化锆粉末做的热障涂层，其包括型态上及化学上均匀的稳定化氧化锆具有球体状的中空球的形状，含有少量稳定剂，防止氧化锆涂层在常温或低温时产生裂纹。

该氧化锆是化学上均匀的即指氧化锆至少90％纯度及至少96％重量百分比稳定在正方晶相。该氧化锆也是型态上均匀的即指至少95％体积百分比的氧化锆是粒径小于200微米的球形。该球形可以是些微变形但可以辨认仍是球形而不是任意形状，并且至少75％是中空球。在具体实施例中化学上均匀的稳定化氧化锆以电浆融合热处理得到球体状。该稳定化氧化锆包含小于1.0％重量百分比的单斜晶氧化锆。

本发明提供一种可热喷涂的、组成包括钇稳定化氧化锆的中空球，该中空球具有小于200微米的粒径，其中该氧化钇在形成中空球之前利用电融合均匀地融入氧化锆中。氧化锆包含小于2.0％重量百分比的单斜晶氧化锆。该中空球以电浆融合形成。

具体实施方式

本发明提供一种具有很均匀的化学组成及型态的可热喷涂的氧化锆粉末。该可热喷涂的陶瓷粉末具有球体状，该球体状颗粒实际上是中空的，所以该颗粒能更快速融化，依据喷雾条件，形成致密涂层或具有均匀孔隙的涂层。在一个具体实施例中，本发明可热喷涂的氧化锆粉末包括至少90％体积百分比氧化锆，及该氧化锆至少96％重量百分比被稳定化氧化物稳定在正方晶型态。更佳的，该氧化锆至少98％重量百分比被稳定在正方晶型态，及最佳的，至少约99％重量百分比被稳定在正方晶型态。

使用在本发明的氧化锆进料以一种稳定化氧化物稳定，例如，但非限定，氧化钇、氧化钙、氧化铈、氧化铪、氧化镁、稀土金属氧化物及其组合。为了达到稳定化氧化锆进料的高均匀度，该稳定化氧化物较佳的与氧化锆电融合。稳定化氧化物的使用量可以依据所需结果改变。足够的稳定化氧化物的量是实际上稳定氧化锆在正方晶相的量。该稳定化氧化物需要充分及进入氧化锆晶体结构以致X光分析无法检测到单斜氧化锆的含量(不大于4％)。稳定化氧化物的含量可以高达10％重量百分比，但某些稳定剂在较低含量是有效的。例如，使用氧化钇稳定氧化锆的例子，有效含量可以约1％但可以高达20％重量百分比，对氧化镁可以使用约2％至约20％重量百分比；对氧化钙，有效含量约3％至约5％重量百分比；及对稀土金属氧化物，约1％至约60％重量百分比。可以使用稳定化氧化物的混合物。