[发明专利]一种环境障涂层用BSAS粉末固相合成方法

说明书

本发明提供了一种环境障涂层用BSAS粉末固相合成方法，属于涂层材料技术领域。该固相合成方法采用BaCO₃、SrCO₃、Al(OH)₃和SiO₂为原材料，按照一定摩尔比例混合，球磨、烘干、过筛后进行烧结，得到块状BSAS；再加入一定比例的阿拉伯胶、柠檬酸铵和去离子水球磨；再次球磨后喷雾造粒得到中空球状的BSAS粉末。本发明工艺过程简单，易操作，合成温度低，生产成本低；本发明型合成的BSAS粉末为单一相结构，粒径分布在40‑125μm，1400℃高温下结构稳定，合成的粉末流动性好，适于等离子喷涂制备BSAS环境障涂层。

技术领域

本发明属于环境障涂层材料技术领域，具体是一种环境障涂层用BSAS粉末固相合成方法。

背景技术

SiC基复合材料具有高比强、高比模、耐高温、抗氧化等优异的性能，是发动机热端部件的理想材料。SiC基复合材料在干燥的环境下具有较高的高温抗氧化性能，但在发动机服役环境下，SiC基复合材料会与水蒸气反应，生成Si(OH)₄气体，性能迅速下降，环境障涂层是解决这一问题的关键技术。

BSAS高温环境下相结构稳定，具有较好的抗高温水氧性能，且与SiC复合材料基体热膨胀系数接近，是环境障涂层的主要材料之一。BSAS环境障涂层的制备一般采用等离子喷涂方法制备，NASA采用等离子喷涂工艺制备的环境障涂层已经通过了14000h的试车考核，大大提高了SiC复合材料的使用寿命。

等离子喷涂制备BSAS涂层是采用高温、高速和高焓的等离子焰流来熔融和加速BSAS粉末并喷射沉积到基体上。喷涂的粉末一般为中空球形，具有较好的流动性。BSAS粉末的制备工艺文献较少，在国内市场也无成熟的产品可以购买，因BSAS粉末制备是涂层制备的前提。

发明内容

本发明提供了一种环境障涂层用BSAS粉末固相合成方法，该固相合成方法采用BaCO₃、SrCO₃、Al(OH)₃和SiO₂为原材料，按照一定摩尔比例混合，球磨、烘干、过筛后进行烧结，得到块状BSAS；再加入一定比例的阿拉伯胶、柠檬酸铵和去离子水球磨；再次球磨后喷雾造粒得到中空球状的BSAS粉末。本发明型合成的BSAS粉末为单一相结构，粒径分布在40-125μm，1400℃高温下结构稳定。本发明工艺过程简单，易操作，合成温度低，生产成本低；合成的粉末流动性好，适于等离子喷涂制备BSAS环境障涂层。

本发明技术方案：一种环境障涂层用BSAS粉末固相合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将BaCO3、SrCO3、Al(OH)3和SiO2粉末按(0.7-0.8):(0.2-0.3):(0.9-1.1):(1.9-2.1)摩尔比混合，加入400-600ml去离子水(便于球磨转动)快速球磨3-4h；

步骤二：将球磨后的粉末90-110℃烘干11-13h，过40目筛，粒度为280-320μm；

步骤三：将步骤三的粉末置于马弗炉中1200-1400℃烧结8-10h，得到块状BSAS；

步骤四：将块状BSAS手磨磨碎，粒度为1-3mm，加入阿拉伯胶、柠檬酸铵、去离子水，质量比为(0.9-1.1):(0.01-0.03):(0.007-0.009):(0.9-1.1)，球磨20-25h；

步骤五：对所得的粉末过40目筛，进行喷雾造粒，得到BSAS粉末；

步骤六：将上述步骤得到的BSAS粉末过100目筛，得到粒度范围在40-125μm的BSAS粉末固相粉体颗粒用于等离子喷涂。

所述原材料为固体的BaCO3、SrCO3、Al(OH)3和SiO2粉末，纯度≥95％，最优混合比例为摩尔比0.75:0.25:1:2。