一种等离子喷涂用(MnCo)3O4陶瓷氧化物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种等离子喷涂用(MnCo)3O4陶瓷氧化物及其制备方法，属于陶瓷材料领域。本发明专利技术所述制备方法结合喷雾干燥及脱脂煅烧固相反应，可在较短时间内批量生产出粒径均匀、松装密度和流动性高的(MnCo)3O4陶瓷氧化物，同时相比于现有技术引入有机试剂量非常少，生产成本低且几乎没有杂质影响。本发明专利技术还公开了所述制备方法制备得到的等离子喷涂用(MnCo)3O4陶瓷氧化物。陶瓷氧化物。

【技术实现步骤摘要】
一种等离子喷涂用(MnCo)3O4陶瓷氧化物及其制备方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷材料领域，具体涉及一种等离子喷涂用(MnCo)3O4陶瓷氧化物及其制备方法。

技术介绍

[0002]固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种由阳极、阴极以及固体电解质组成，把反应物的化学能直接转化为电能的全固态的电化学装置，两个单电池之间需要金属连接片隔离，为了满足高温强度和抗高温氧化的要求，金属连接部件一般使用含Cr的耐热合金，目前耐热合金存在随着使用时间的增长，合金表面低电导率的氧化膜增厚，电池内阻逐渐增加，导致电池性能及稳定性下降。(AB)3O4类尖晶石材料是金属连接体所使用的主要涂层材料，目前基本通过使用等离子喷涂方式将尖晶石材料喷涂在耐热合金表面。等离子喷涂通常要求粉末的粒度集中分布在15～40μm之间，同时如果粉末的流动性很差，会导致粉末在设备供应管出现脉动甚至堵塞，因此常用流动性较好的似球形粉体作为原料。
[0003]对于MnCo氧化物材料，目前的制备技术通常是制备出(MnCo)3O4微纳米结构，用于电极材料或者催化剂材料。例如CN109252196B提到了一种MnCo2O4微纳米纤维的制备方法，其先将锰源、钴源等分别配置成镀液，以镍箔作为基材分别采用脉冲电镀沉积形成两层金属镀层，最终采用氧化法对含有两层镀层的镍箔进行氧化，得到MnCo2O4微纳米纤维。CN109119251B公开了一种多孔MnCo2O
4.5
微纳米材料的制备方法，该方法将锰、钴源溶溶解，随后与尿素配合进行水热反应，所得产物转移到马弗炉中煅烧即得到具有多孔结构的MnCo2O
4.5
微纳米材料。然而，上述这些方法制备的纳米材料并不能用于等离子喷涂，而且制备过程需要使用大量的酸、盐、有机溶剂，引入杂质而无法排除，并且工艺复杂，无法实现大批量生产。

技术实现思路

[0004]基于现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种等离子喷涂用(MnCo)3O4陶瓷氧化物的制备方法，该方法结合喷雾干燥及脱脂煅烧固相反应，可在较短时间内批量生产出粒径均匀、松装密度和流动性高的(MnCo)3O4陶瓷氧化物，同时相比于现有技术引入有机试剂量非常少，生产成本低且几乎没有杂质影响。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0006]一种等离子喷涂用(MnCo)3O4陶瓷氧化物的制备方法，包括以下步骤：
[0007](1)将Co3O4和MnO2在水中混合，随后加入分散剂进行搅拌球磨处理直至所得浆料的颗粒的平均粒径为0.1～2μm，向浆料中加入粘结剂并继续搅拌球磨处理，得球磨料A；所述分散剂在浆料中的质量百分含量为1～3％，所述粘结剂在浆料中的质量百分含量为3～5％；
[0008](2)将浆料A以200～250mL/min的速率转移至离心喷雾干燥塔内进行喷雾干燥处理，得颗粒B；所述离心喷雾干燥塔的热风进口温度设定为200～220℃，出口温度设定为95
～115℃，雾化器的转速设定为17000～23000rpm；
[0009](3)将颗粒B置入脱脂
‑
烧结炉中升温至400～600℃进行脱脂反应，并在升温至145～155℃时通入循环热风；随后升温至800～1000℃进行一段烧结反应，最后升温至1250～1400℃进行二段烧结反应，得颗粒C；
[0010](4)对颗粒C进行超声振动筛分处理使颗粒粒径为10～45μm，即得所述等离子喷涂用(MnCo)3O4陶瓷氧化物。
[0011]本专利技术所述等离子喷涂用(MnCo)3O4陶瓷氧化物的制备方法中，仅引入少量分散剂和粘结剂即可分别保障原料颗粒的分散均匀细化和有效实现颗粒间的粘接(在干燥过程中粘结剂将颗粒充分包裹并形成球形，不易脱落)，前处理后的浆料可直接转移进行喷雾干燥处理，相比传统干燥过程高效快捷且节省成本，同时专利技术人经过特定的进料速率及进出口温度等，使得喷雾干燥后所得的复合陶瓷氧化物颗粒粒度分布更加均匀，造粒良率高；在进行后续脱脂
‑
烧结反应时，在较低温度时引入循环热风使得材料中的粘结剂、分散剂等热分解后以气体方式排出，随后在特定烧结程序下所得产品纯度高，颗粒均匀分散，松装密度高且流动性好。
[0012]同时，专利技术人经过实验发现，在喷雾干燥塔中喷雾干燥时若蠕动泵的速率、进出口风的温度乃至雾化器的转速设置不当，将直接影响所得颗粒的尺寸大小及均匀性，同时颗粒的水分含量也难以保障在一个极低的水平，为后续除杂、脱脂及烧结反应带来诸多不便，经筛选，以上述参数设置时所得颗粒质量最佳。
[0013]需要说明的是，根据Co3O4和MnO2在制备过程中的摩尔配比调控，采用本专利技术所述方法也可制备出MnCo2O4陶瓷氧化物或Mn
1.5
Co
1.5
O4陶瓷氧化物，无需付出创造性的劳动。
[0014]优选地，所述步骤(1)中Co3O4和MnO2的混合物与水的质量比为(0.8～2)：1。
[0015]在锰源、钴源与水混合时，为了减少后续分散剂及粘结剂的用量(分散剂的作用是避免原料在搅拌球磨过程中不发生团聚，而粘结剂的作用则是使得颗粒间在喷雾干燥处理时可有效实现粘结)，需要控制减少水的用量。经专利技术人筛选，以上述原料与水的质量配比工艺效果最佳。
[0016]优选地，所述步骤(1)中的搅拌球磨处理采用立式搅拌球磨机进行，所述立式搅拌球磨机中设有氧化锆球，所述氧化锆球的体积为立式搅拌球磨机的1/3～2/3。
[0017]优选地，所述步骤(1)中的分散剂为高分子型分散剂。
[0018]更优选地，所述高分子型分散剂为聚氨酯类分散剂、聚酯类分散剂中的至少一种。
[0019]采用上述优选类型的分散剂可保障其在低温球磨时不会发生挥发，同时在后续脱脂
‑
烧结过程中也可有效氧化挥发成气体分离体系。
[0020]优选地，所述步骤(1)中的粘结剂为丙烯酸酯类粘结剂。
[0021]上述粘结剂与Co3O4和MnO2的相容性好，可有效包裹在球磨浆料的颗粒表面，避免颗粒在喷雾干燥过程中脱落。
[0022]优选地，所述步骤(1)中的搅拌球磨过程若出现严重起泡现象，可加入消泡剂和/或表面活性剂。
[0023]优选地，所述步骤(2)中的离心喷雾干燥塔为大川原喷雾干燥机SFL
‑
12。
[0024]优选地，所述步骤(3)中升温至400～600℃进行脱脂反应时的升温速率为1～3℃/min。
[0025]在所述脱脂升温速率下引入循环热风可使得颗粒内部氧化物粒子间的粘结剂、分散剂、消泡剂等有机物氧化、热分解最终以气体形式排出而不破坏颗粒结构。
[0026]本专利技术的另一目的在于提供所述等离子喷涂用(MnCo)3O4陶瓷氧化物的制备方法制备得到的等离子喷涂用(MnCo)3O4陶瓷氧化物。
[0027]本专利技术所述制备方法制备得到的等离子喷涂用(MnCo)3O4陶瓷氧化物颗粒尺寸细小均匀，分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种等离子喷涂用(MnCo)3O4陶瓷氧化物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将Co3O4和MnO2在水中混合，随后加入分散剂进行搅拌球磨处理直至所得浆料的颗粒的平均粒径为0.1～2μm，向浆料中加入粘结剂并继续搅拌球磨处理，得球磨料A；所述分散剂在浆料中的质量百分含量为1～3％，所述粘结剂在浆料中的质量百分含量为3～5％；(2)将浆料A以200～250mL/min的速率转移至离心喷雾干燥塔内进行喷雾干燥处理，得颗粒B；所述离心喷雾干燥塔的热风进口温度设定为200～220℃，出口温度设定为95～115℃，雾化器的转速设定为17000～23000rpm；(3)将颗粒B置入脱脂
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烧结炉中升温至400～600℃进行脱脂反应，并在升温至145～155℃时通入循环热风；随后升温至800～1000℃进行一段烧结反应，最后升温至1250～1400℃进行二段烧结反应，得颗粒C；(4)对颗粒C进行超声振动筛分处理使颗粒粒径为10～45μm，即得所述等离子喷涂用(MnCo)3O4陶瓷氧化物。2.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾珧法，白平平，
申请(专利权)人：先导薄膜材料广东有限公司，
类型：发明
国别省市：