[发明专利]一种玻璃改性氧化铈稳定氧化锆热障涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种玻璃改性氧化铈稳定氧化锆热障涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，按设定比例配置ZrOCl₂·8H₂O和Ce(NO₃)₃·6H₂O混合溶液；混合溶液的容积为2000mL，ZrOCl₂·8H₂O和Ce(NO₃)₃·6H₂O的质量分数为10wt.％～40wt.％，Zr⁴⁺的Ce³⁺摩尔浓度比为92：8～97：3；

步骤2，将过量氨水逐步滴加于步骤1中的混合溶液并持续搅拌直至生成的Zr(OH)₄和Ce(OH)₃的混合白色沉淀；

步骤3，配制设定比例的Na₂CO₃溶液，并将其加入到步骤2的白色沉淀中；Na₂CO₃溶液的浓度为40～60g/L，溶液体积为100～200mL；

步骤4，配制设定比例的硅溶胶，并将其加入到步骤3的混合液中；硅溶胶的浓度为30～40％，体积为100～200mL；

步骤5，向步骤4得到的混合物中加PVA水溶液；PVA水溶液的浓度为5～10％，加入量为200～300mL；

步骤6，将步骤5中的混合物置于辊式球磨机上进行球磨；

步骤7，将步骤6中经过球磨的浆料在喷雾造粒机上进行造粒，去除水分后得到干燥的Zr(OH)₄、Ce(OH)₃、Na₂CO₃、SiO₂的球状混合粉体；造粒的参数为：喷雾造粒机入口温度为350～360℃，出口温度130～150℃，腔内温度180～220℃，喷嘴速度30000～35000r/min，送料速度120～160g/min；

步骤8，将经步骤7得到的球状喂料置于送粉器中，通过大气等离子喷涂的方式于金属基板表面进行热喷涂，在高温火焰条件下Zr(OH)₄和Ce(OH)₃经过高温分解后，铈离子融入到ZrO₂晶格中；此外，Na₂CO₃分解后和SiO₂反应生成Na₂Si₂O₅；等离子喷涂的参数为：电流260～280A，电压30～50V，一次气体流速14.0～16.0L/min，二次气体流速2.0～4.0L/min，喷涂距离90～110mm，粉末载气流速3.0～6.0L/min，送粉速率2.0～4.0g/s；一次气体为Ar和N₂，二次气体为N₂；

步骤9，将步骤8得到的涂层在马弗炉中进行热处理，一方面使反应更加充分，另一方面使Na₂Si₂O₅融化后填充涂层内部孔隙，获得高致密的纳米氧化铈稳定氧化锆涂层。

2.根据权利要求1所述的一种玻璃改性氧化铈稳定氧化锆热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤2中氨水的浓度为20～40％。

3.根据权利要求1所述的一种玻璃改性氧化铈稳定氧化锆热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤6中辊式球磨机的转速为50～100r/min，工作时间为18～36h。

4.根据权利要求1所述的一种玻璃改性氧化铈稳定氧化锆热障涂层的制备方法，其特征在于，步骤9中热处理的温度为800～1000℃，时间为1～2h。

5.一种玻璃改性氧化铈稳定氧化锆热障涂层，其特征在于，采用权利要求1至4中任一项所述的制备方法制备得到。