本发明专利技术公开了一种环境障碍涂层用复合陶瓷粉末材料的制备方法。该复合陶瓷粉末由单相BSAS(1-xBaO-xSrO-Al2O3-2SiO2，0＜x＜1)组成，采用液相法-固相法复合技术制备得到。该发明专利技术得到的BSAS复合陶瓷粉末成分易控、纯度高、结晶度高、合成温度低。该复合陶瓷粉末经球磨、团聚造粒和高温热处理后可用于等离子喷涂在C/C-SiC复合材料表面制备环境障碍涂层，该涂层的应用可有效提高C/C-SiC基体的抗高温水氧腐蚀性能，同时适用于其他硅基基体材料的表面高温防护，可以解决硅基复合材料的高温水氧腐蚀问题，具有重要的应用价值。
【技术实现步骤摘要】
一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法
本专利技术涉及一种环境障碍涂层用复合陶瓷粉末的制备方法，特别涉及一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法；属于氧化物陶瓷材料制备
。技术背景炭/炭-碳化硅(C/C-SiC)复合材料是以炭纤维为增强相的陶瓷基复合材料，综合了纤维增强体优越的力学性能以及陶瓷良好的化学和热稳定性，具有高比强、高比模、密度低、抗氧化性能好、耐腐蚀、优异的力学性能和热物理性能等突出优点，是高推重比航空发动机、火箭发动机以及空天飞行器等高温热端部件理想的高温结构材料。采用化学气相沉积(CVD)技术在C/C-SiC表面制备SiC涂层可显著提高抗氧化性能，但高温水氧耦合环境对SiC涂层具有较强的腐蚀作用。由于大量水蒸汽的存在，SiC涂层氧化生成的SiO2膜会与水蒸汽反应生成气态挥发性的Si (OH)4, Si的损耗导致复合材料性能迅速下降。针对SiC涂层在高温水氧环境下快速氧化而无法持久工作的问题，在其表面沉积环境障碍涂层(EBCs)是较为理想的措施。目前广泛采用等离子喷涂技术在CMC-SiC材料表面制备的EBCs体系。以钡长石(BaAl2Si2O8)为主晶相的Ba0.Al2O3.SiO2 (BAS)系微晶玻璃陶瓷是极具应用前景的EBCs材料。钡长石的主要晶型有单斜钡长石、六方钡长石和正交钡长石，从热力学上看，单斜钡长石是1590°C以下的稳定相，六方钡长石是高于1590°C的稳定相。单斜钡长石具有化学稳定性好、相稳定好(在0-1590°C范围内保持单斜相不变)、热膨胀系数小(单斜相BSA在20-1000°C的热膨胀系数为2.29X 10_6/°C )、抗热震性好、抗氧化能力和耐酸碱腐蚀能力强、与SiC、Si3N4及莫来石等都有良好的化学相容性等优良性能，更适宜作为EBCs体系高温结构材料，这也是众多学者重点研究如何通过成分及工艺的控制和改进获得单斜钡长石的主要原因。六方钡长石结构对称性高，结构简单，形核阻力小，所以BAS微晶玻璃晶化时，亚稳的六方钡长石一般优先形核长大，然后单斜钡长石在六方钡长石的表面成核长大，这个过程非常困难。研究发现促进六方钡长石向单斜钡长石转变的关键是促进单斜钡长石的形核或促进六方钡长石结构内离子的移动或促进SiO2的扩散。但在固态条件下，要实现SiO2的固态扩散，是很难的。随着研究的进一步深入，发现将BaAl2Si2O8与SrAl2Si2O8形成固溶体,是促进钡长石相变的有效措施之一。银长石(SrAl2Si2O8)与钡长石结构相同，同样包括单斜银长石、正交银长石和六方银长石三种，其中，单斜银长石的综合性能良好。制备SAS微晶玻璃时也往往先得到六方锶长石，而后六方锶长石转变为单斜锶长石，与钡长石不同的是，SrAl2Si2O8发生六方锶长石到单斜锶长石的转变比较容易。因此，在制备BAS系微晶玻璃陶瓷时加入SrO，SrO和Si02、Al203生成六方锶长石，六方锶长石在烧结时转变为单斜锶长石，晶型结构相似的单斜锶长石为单斜钡长石的外延生长提供核位，同时单斜锶长石也可作为单斜钡长石异质形核的核心，促进单斜钡长石的形核，从而促进六方钡长石向单斜钡长石的转变。目前典型的EBCs 体系组成为 3A1203.2Si02/3Al203.2Si02+BSAS/BSAS (l-xBa0-xSr0-Al203-2Si02,0<χ<1)。合成BSAS体系粉末的方法主要有传统烧结法、固相法、溶胶-凝胶法和水解沉淀法。传统烧结法制备BSA系微晶玻璃，大多采用BaC03、Al2O3和SiO2为原料，熔炼温度高于2000°C ;固相法通常以SiO2, Al2O3, BaO, SrO或者SiO2,Al (OH) 3，Ba (OH)2, Sr (OH)2,或者 Si02、Al2O3' BaCO3> SrCO3,或者 Si02、Al2O3' Ba (Ac) 2、Sr (Ac) 2为原料，混料后高温烧结获得氧化物复合粉末，烧结温度一般在1700°C以上，即使采取热压烧结，烧结温度也高于1500°C。这两种方法的合成温度较高，反应时间长，能耗高，成本大；此外，该体系中铝硅离子扩散困难，晶格位错滑移阻力大，使得该复合氧化物体系较难烧结，通常含有氧化铝和氧化硅的偏析相，较难获得纯度高、相结构单一的BSAS粉末材料。固相法合成的BSAS粉末中存在大量未反应的SiO2,当这些粉末用于涂层时，这些未反应的SiO2,很容易就生成气态挥发性的Si (OH)4,这样一来水蒸气很容通过原来SiO2所占据的空间进入，并与SiC反应,从而导致炭/炭-碳化娃(C/C-SiC)复合材料的性能迅速下降。溶胶-凝胶法制备粉体，大都采用酯类和金属醇化物为原料，该工艺成本高、工艺复杂、合成周期长、难以实现大批量合成。水解沉淀法是在澄清溶液中使用沉淀剂，然后将沉淀物煅烧获得所需粉末，研究发现以含Ba、Al的可溶性无机盐为原料，与正硅酸乙酯同步水解，很难得到稳定均匀的BaO-Al2O3-SiO2凝胶。总之，在现有技术中还未见以Al2O3.2Si02粉末、BaCO3粉末、SrCO3粉末为原料制备BSAS复合粉末的报道。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有技术中存在的缺点，提供一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法；本专利技术在低于1400°C合成由单一硅铝酸钡(锶)相组成的、纯度高、相结构稳定的BSAS复合陶瓷粉末。 本专利技术一种环境障碍涂层用复合陶瓷粉末的制备方法，包括下述步骤:步骤一按摩尔比Al: Si = 1:1，将水溶性铝盐溶液加入硅酸酯溶液中，搅拌均匀得到混合液，然后将混合液加入到pH值为8~9中的氨水中，搅拌,反应,过滤,滤洛经洗漆、干燥后在600~900°C煅烧至少2小时，得到Al2O3.2Si02复合陶瓷粉末；所述混合液加入到氨水中时，控制反应体系的pH值为8~9 ;步骤二以步骤一所制备的Al2O3.2Si02陶瓷复合粉末、钡盐或氧化钡、锶盐或氧化锶为原料，按摩尔比(Ba+Sr)/Al = I:2的比例配取原料，将所配取的原料混合均匀后在1250~1400°C煅烧至少4小时，得到单斜晶系的BSAS复合陶瓷粉末；所述BSAS复合陶瓷粉末的化学式为(1-x)Ba0-xSr0-Al203-2Si02，其中x大于O且小于I。本专利技术一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，步骤一中，所述水溶性铝盐选自纯度> 99%的Al (NO3)3、AlCl3、醋酸铝中的一种；所述水溶性铝盐溶液中铝元素的浓度为0.3-1.5mol/l ο本专利技术一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，步骤一中，所述硅酸酯溶液由硅酸酯与醇按质量比硅酸酯:醇=1:3-1:1组成；所述硅酸酯选自纯度≤99%的正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯中的一种；所述醇选自甲醇、乙醇、丙醇中的至少一种。本专利技术一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，步骤一中，所述混合液以0.1-0.51/min的速度加入氨水中；当所述混合液完全加入到pH值为8~9中的氨水中，停止搅拌后，静置24~48h。本专利技术一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，步骤一中，滤渣用去离子水洗涤至洗液的pH为6.5~7.5。在实际操作过程中一般用去离子水洗涤4~5次；每次洗涤所用去离子水与滤渣的体积比> 3，优本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，其特征在于包括下述步骤：步骤一按摩尔比Al:Si＝1：1，将水溶性铝盐溶液加入硅酸酯溶液中，搅拌均匀得到混合液，然后将混合液加入到pH值为8～9的氨水中，搅拌，反应，控制反应体系的pH值为8～9，反应完成后，过滤，滤渣经洗涤、干燥后在600～900℃煅烧至少2小时，得到Al2O3·2SiO2复合陶瓷粉末；步骤二以步骤一所制备的Al2O3·2SiO2陶瓷复合粉末、钡盐或氧化钡、锶盐或氧化锶为原料，按摩尔比(Ba+Sr)/Al＝1：2的比例配取原料，将所配取的原料混合均匀后在1250～1400℃煅烧至少4小时，得到单斜晶系的BSAS复合陶瓷粉末；所述BSAS复合陶瓷粉末的化学式为(1‑x)BaO‑xSrO‑Al2O3‑2SiO2，其中x大于0且小于1。
【技术特征摘要】
1.一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，其特征在于包括下述步骤: 步骤一 按摩尔比Al:Si = 1:1，将水溶性铝盐溶液加入硅酸酯溶液中，搅拌均匀得到混合液，然后将混合液加入到pH值为8~9的氨水中,搅拌,反应,控制反应体系的pH值为8~9,反应完成后，过滤，滤渣经洗涤、干燥后在600~900°C煅烧至少2小时，得到Al2O3.2Si02复合陶瓷粉末； 步骤二 以步骤一所制备的Al2O3.2Si02陶瓷复合粉末、钡盐或氧化钡、锶盐或氧化锶为原料，按摩尔比(Ba+Sr)/Al = I:2的比例配取原料，将所配取的原料混合均匀后在1250~.1400°C煅烧至少4小时，得到单斜晶系的BSAS复合陶瓷粉末；所述BSAS复合陶瓷粉末的化学式为(1-x)Ba0-xSr0-Al203-2Si02，其中x大于O且小于I。2.根据权利要求1所述的一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，其特征在于:步骤一中，所述水溶性铝盐选自纯度> 99%的Al (N03)3> AlCl3、醋酸铝中的一种；所述水溶性铝盐溶液中招元素的浓度为0.3-1.5mol/L.3.根据权利要求1所述的一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，其特征在于:步骤一中，所述硅酸酯溶液由硅酸酯与醇按质量比硅酸酯:醇=1:3-1:1组成；所述硅酸酯选自纯度≥99%的正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯中的一种；所述醇选自甲醇、乙醇、丙醇中的至少一种。4.根据权利要求1所 述的一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，其特征在于:步骤一中，所述混合液以0.1-0.51/min的速度加入氨水中；反应完成后，停止搅拌，静置24~.48h。5.根据权利要求1所述的一种BSAS复...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘怀菲，熊翔，王雅雷，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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