稀土钽/铌酸盐（RETa/NbO4）陶瓷粉体及其制备方法技术

本发明专利技术属于陶瓷粉体制备技术领域，公开了一种稀土钽/铌酸盐(RETa/NbO4)陶瓷粉体及其制备方法。一种稀土钽/铌酸盐(RETa/NbO4)陶瓷粉体，其化学通式为RETaO4/RENbO4，该陶瓷粉体晶体结构为正交相，晶格空间群为C2221，粒径为10‑70μm，该陶瓷粉体呈球形。制备时，通过对原料进行球磨，再采用高温固相法反应后，与溶剂、有机粘接剂混合得到浆料C，并进行离心雾化后得到干燥的粒料，再烧结，得到一种满足APS技术对陶瓷粉体的要求的稀土钽/铌酸盐(RETa/NbO4)陶瓷粉体。

【技术实现步骤摘要】
稀土钽/铌酸盐(RETa/NbO4)陶瓷粉体及其制备方法
本专利技术属于陶瓷粉体制备领域，具体涉及一种稀土钽/铌酸盐(RETa/NbO4)陶瓷粉体及其制备方法。
技术介绍
大气等离子喷涂(APS)以及电子束物理气象沉积(EBPVD)技术是目前工业上制备热障涂层材料所通用的制备技术，EBPVD多用于制备柱状晶形貌的热障涂层，而APS技术多用于制备片层状结构的热障涂层，且涂层紧密，气孔率少。但APS技术对粉体具有诸多要求，包括粉体需要具有一定的密度，有机粘接剂要适量，粉体的形状，以及具有一定的粒径分布等，而对于粒径分布通常要在10～200μm范围内，而粉体的形状要呈球形或近球形。YSZ是当前研究以及应用最为广泛的热障涂层，但由于在1200℃以上时，YSZ会发生相变而导致涂层失效，促使研究人员去寻找能够替代YSZ的热障涂层，2007年哈佛大学Clarke教授课题组同加州大学圣巴巴拉分校的Levi教授等提出了钽酸钇(YTaO4)铁弹体有望作为新型热障涂层材料，但关于稀土钽酸盐的研究主要集中在其晶体结构和发光性能等方面的理论计算；2016年Wang等人通过固相反应法制得了致密的稀土钽酸盐块体材料，得出了热导率远小于YSZ材料的结论，研究人员的大量研究与实验结论为稀土钽酸盐在热障涂层上的应用提供了理论的基础。但目前还没有一种工艺能够制备得到满足APS工艺的稀土钽酸盐陶瓷粉体。
技术实现思路
本专利技术意在提供一种稀土钽/铌酸盐(RETa/NbO4)陶瓷粉体及其制备方法，以满足APS技术对稀土钽/铌酸盐陶瓷粉体的要求，并且在将稀土钽/铌酸盐陶瓷粉体喷涂在合金基体上后，能够起到降低热传导的作用。为实现上述目的，本专利技术提供如下基础技术方案，稀土钽/铌酸盐(RETa/NbO4)陶瓷粉体，该陶瓷粉体的化学通式为RETaO4/RENbO4，该陶瓷粉体晶体结构为正交相，晶格空间群为C2221，粒径为10-70μm，该陶瓷粉体呈球形。本技术方案的有益效果：1、本基础方案中稀土钽/铌酸盐(RETa/NbO4)陶瓷粉体的粒径为10-70μm，一方面，这样的粒径满足APS喷涂技术的粉体要求，不会因粉体粒径太大将喷枪的喷嘴堵塞住，从而导致喷涂失败的问题；另一方面，也不会因粉体的粒径太小，使得粉体质量太小，导致粉末在喷枪的等离子火线的外表面，而未进入其心部，这样粉末在长时间加热作用下直接挥发掉，而导致喷涂失败。2、本基础方案中稀土钽/铌酸盐(RETa/NbO4)陶瓷粉体呈球形，这样粉体表面较为光滑，这就使得粉体的流动性较好，这样既满足了APS喷涂技术的要求，同时还得到了高质量的稀土钽/铌酸盐涂层。进一步，RE为Sc、Y、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Er、Yb、Lu中的一种或几种的混合。有益效果：专利技术人通过实验的验证，采用这几种或几种的混合的稀土元素，得到的稀土钽/铌酸盐(RETa/NbO4)陶瓷粉体粒径较为均匀。本专利技术还提供另一基础技术方案，稀土钽/铌酸盐(RETa/NbO4)陶瓷粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：称取RE:Ta/Nb的摩尔比为1:1的RE2O3粉末、Ta2O5粉末/Nb2O5粉末加入溶剂中，形成混合溶液，采用球磨机对混合溶液进行球磨，球磨的时间不小于10h，球磨机的转速不小于300r/min，经干燥后得到干燥的粉末A；步骤(2)：将步骤(1)得到的粉末A进行高温固相反应，反应温度为1500-1800℃，反应时间为6-20h，得到成分为RETa/NbO4的粉末B；步骤(3)：将步骤(2)得到的粉末B与溶剂、有机粘接剂混合得到浆料C，所述浆料C中粉末B的质量百分比为10％～40％，有机粘接剂的质量百分比为0.1％～3％，其余为溶剂，在400-800℃的温度下对浆料C进行离心雾化实现干燥，离心速度为8000-9000r/min，得到干燥的料粒D；步骤(4)：将步骤(3)得到的料粒D在温度800-1300℃下烧结，烧结时间为7-9h，得到稀土钽/铌酸盐(RETa/NbO4)陶瓷粉体。本技术方案的有益效果：1、采用步骤(1)～步骤(4)的工艺能够制备得到粒径为10～70nm的稀土钽/铌酸盐(RETaO4/RENbO4)陶瓷粉体，以满足APS喷涂技术的要求，同时实现了对稀土钽/铌酸盐(RETaO4/RENbO4)陶瓷粉体作为热障涂层的使用。2、采用步骤(1)和步骤(2)得到目标相RETa/NbO4粉末。3、步骤(3)采用离心雾化的方式对制得的浆料C进行干燥，其中有机粘接剂是为了将目标相RETa/NbO4粉末中细小的粉末颗粒团聚在一起，而离心雾化干燥的原理为：浆料C进入高速旋转的喷雾盘中，被喷成极小的雾化液滴，使浆料C表面积大大增加，与热空气接触，水分迅速蒸发，能在极短的时间内干燥，进而得到近球形的粉末。4、步骤(4)的烧结是为了将步骤(3)得到的料粒D形成一定的结合强度，具有一定的密度，进而形成球状的形貌。进一步，所述步骤(1)中的干燥采用旋转蒸发仪进行干燥，干燥温度为40-60℃，旋转蒸发时间2-4h。有益效果：采用旋转蒸发仪进行干燥，干燥的时间较短，且粉体在旋转过程中可以得到较为充分的干燥。进一步，所述步骤(1)得到的粉末A、步骤(2)得到的粉末B和步骤(4)得到的稀土钽/铌酸盐(RETa/NbO4)陶瓷粉体均采用200-500目的筛子过筛。有益效果：将各步骤得到的粉体过筛，避免出现颗粒较大的粉末，以烧结步骤为例，由于烧结过程中，可能会产生块体，因此过筛可以将这些块体清除掉。进一步，所述步骤(3)中离心雾化的温度为600℃，离心速度为8500r/min。有益效果：专利技术人通过实验的验证得出，该参数下得到粉体的粒径较为均匀，且均呈球状的形貌。进一步，所述步骤(1)中的RE2O3粉末、Ta2O5粉末/Nb2O5粉末在称量之前进行预干燥，预干燥温度为400-700℃，干燥时间为5-8h。有益效果：预干燥能降低前驱粉体中的含水量，从而降低水分对准确称量的影响。进一步，所述步骤(1)中RE2O3粉末、Ta2O5粉末/Nb2O5粉末的纯度不低于99.9％。有益效果：采用纯度较高的前驱粉体，降低引入的杂质元素，降低杂质对粉体制备的不良影响。进一步，所述步骤(3)中浆料C中粉末B的质量百分比为25％，有机粘接剂的质量百分比为2％。有益效果：专利技术人通过实验的验证得出，该参数下能实现目标相RETa/NbO4粉末中细小的粉末颗粒团聚的效果佳。进一步，所述步骤(4)中的烧结温度为1200℃，烧结时间为8h。有益效果：专利技术人通过实验的验证得出，该参数下能料粒D结合强度大，密度大，并形成球状的形貌。附图说明图1为本专利技术实施例1制得的稀土钽酸盐(ScTaO4)的XRD图；图2为本专利技术实施例1制得的稀土钽酸盐(ScTaO4)的SEM图。具体实施方式下面通过具体实施方式进一步详细说明：稀土钽铌酸盐(RETa/NbO4)陶瓷粉体，该陶瓷粉体的化学通式为RETaO4/RENbO4，RE为Sc、Y、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Er、Yb、Lu中的一种或几种的混合，该陶瓷粉体晶体结构为正交相，晶格空间群为C2221，粒径为10-70μm，该陶瓷粉体呈球形。申请人对在研究过程中，对本专利技术稀土钽铌酸盐(RETa/NbO4)陶瓷粉体及其制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.稀土钽/铌酸盐(RETa/NbO4)陶瓷粉体，其特征在于：该陶瓷粉体的化学通式为RETaO4/RENbO4，该陶瓷粉体晶体结构为正交相，晶格空间群为C2221，粒径为10‑70μm，该陶瓷粉体呈球形。

【技术特征摘要】
1.稀土钽/铌酸盐(RETa/NbO4)陶瓷粉体，其特征在于：该陶瓷粉体的化学通式为RETaO4/RENbO4，该陶瓷粉体晶体结构为正交相，晶格空间群为C2221，粒径为10-70μm，该陶瓷粉体呈球形。2.根据权利要求1所述的稀土钽/铌酸盐(RETa/NbO4)陶瓷粉体，其特征在于：RE为Sc、Y、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Er、Yb、Lu中的一种或几种的混合。3.根据权利要求2所述的稀土钽/铌酸盐(RETa/NbO4)陶瓷粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：称取RE:Ta/Nb的摩尔比为1:1的RE2O3粉末、Ta2O5粉末/Nb2O5粉末加入溶剂中，形成混合溶液，采用球磨机对混合溶液进行球磨，球磨的时间不小于10h，球磨机的转速不小于300r/min，经干燥后得到干燥的粉末A；步骤(2)：将步骤(1)得到的粉末A进行高温固相反应，反应温度为1500-1800℃，反应时间为6-20h，得到成分为RETa/NbO4的粉末B；步骤(3)：将步骤(2)得到的粉末B与溶剂、有机粘接剂混合得到浆料C，所述浆料C中粉末B的质量百分比为10％～40％，有机粘接剂的质量百分比为0.1％～3％，其余为溶剂，在400-800℃的温度下对浆料C进行离心雾化实现干燥，离心速度为8000-9000r/min，得到干燥的料粒D；步骤(4)：将步骤(3)得到的料粒D在温度800-1300℃下烧结，烧结时间为7-9h，得到稀土钽/铌酸盐(RETa/NbO4)陶瓷粉体。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯晶，吴鹏，葛振华，宋鹏，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南,53