[发明专利]共晶结构热障涂层材料及其可用于热喷涂的粉粒制造方法

摘要

本发明涉及一种共晶结构热障涂层材料及其可用于热喷涂的粉粒制造方法，属于耐高温陶瓷材料技术领域。该材料结构式为(Ln11‑xLn2x)2Zr2O7，其中含有两种元素Ln1和Ln2，所述元素为选自La,Ce,La,Pr,Nd,Sm,Gd,Dy,Ho,Yb,Y以及Sc中的至少两种金属的金属氧化物，其中两种元素的含量x变化范围为0.2≤x≤0.8。将原料经球磨混合、烘干、压坯后，在1500℃～1650℃下空气气氛下反应一定时间，制备得到含有两种晶相的(Ln11‑xLn2x)2Zr2O7共晶材料，将合成的材料磨细后添加粘结剂和分散剂球磨混合，经喷雾造粒后得到球径为30～60μm的微球，供等离子热喷涂技术制备隔热涂层使用。本方法获得的热障涂层具有低导热系数和高韧性以及克服长期工作于高温环境下晶粒长大和烧结而导致涂层失效的特点。

主权项

一种共晶结构热障涂层材料，其特征在于该涂层材料的化学结构式为(Ln11‑xLn2x)2Zr2O7，其中0.2≤x≤0.8，Ln1为La、Ce、Pr、Nd、Sm或Gd中的任何一种，Ln2为Dy、Ho、Yb、Y或Sc中的任何一种，Ln1和Ln2为两种互相不同的元素；该共晶结构热障涂层材料的制造方法包括以下步骤：(1)根据化学结构式(Ln11‑xLn2x)2Zr2O7，分别称重高纯氧化物Ln12O3和Ln22O3的粉体和高纯氧化锆粉体；(2)将上述称重的两种高纯氧化物粉体和高纯氧化锆粉体采用去离子水湿式球磨法混合，球磨机转速为350r/min，球磨时间为4～10小时，得到混合料；(4)将上述混合料在120℃下烘干24小时，过200目筛，在20MPa压力下干压，保压1分钟，得到毛坯，再在200MPa压力下进行冷等静压，得到密实毛坯；(5)将上述密实毛坯置于容器中，将容器置于高温炉中，在空气气氛下升温到1500℃～1650℃进行反应，反应时间5～20小时，随炉冷却，得到(Ln11‑xLn2x)2Zr2O7材料；(6)将上述(Ln11‑xLn2x)2Zr2O7材料破碎磨细至小于1微米粒径，添加有机粘结剂、分散剂和水，添加的质量比为：(Ln11‑xLn2x)2Zr2O7材料:有机粘结剂:分散剂:水＝60:1～4:0.1～0.5:40，所述的有机粘结剂为聚乙烯醇、甲基纤维素或聚乙烯二醇，所述的分散剂为甘油或聚丙烯酸铵，球磨后经喷雾造粒获得粒径为30～60微米的球形颗粒，得到热障涂层材料粉粒。