一种耐腐蚀、抗烧蚀钽酸钙陶瓷的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种耐腐蚀、抗烧蚀钽酸钙陶瓷的制备方法，其化学式为CaTa2O6或Ca2Ta2O7；其由以下步骤制备得到：步骤S1：将含钙离子的无机盐溶于水和草酸钽溶液配制成混合溶液A，步骤S2：配制含有NH

【技术实现步骤摘要】
一种耐腐蚀、抗烧蚀钽酸钙陶瓷的制备方法


[0001]本专利技术属于高温热防护、环境阻隔涂层领域，尤其涉及一种耐腐蚀、抗烧蚀钽酸钙陶瓷的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，SiC纤维增强SiC陶瓷基复合材料(SiC
f
/SiC CMCs)已被用于涡轮发动机的热端部件，能够用于相关的高温应用。SiC
f
/SiC和其他CMC(C
f
/SiC、C
f
/C和SiC
f
/C)的优点包括重量轻、熔点和强度高，以及良好的抗氧化性能。但是SiC
f
/SiC CMCs在高温下长时间运行后，在大气中氧化生成SiO2。随后，SiO2被蒸汽腐蚀，从而导致部件失效。
[0003]为了保护SiC
f
/SiC CMC在高温大气和蒸汽等运行条件下免受损坏，在其表面沉积了环境阻挡涂层(EBC)。EBC的主要功能是将氧气和蒸汽与SiC
f
/SiC CMC隔离，并延长其寿命。此外，EBC用于缓解硅酸盐沉积物(CaO
‑
MgO
‑
AlO
1.5
‑
SiO2，即CMAS)引起的降解。因此，EBC必须具有高熔点、良好的耐蒸汽性和CMAS性，且其热膨胀系数(TEC)应与CMC相似，现有的环境障涂层材料是稀土硅酸盐，其易与大气中的CMAS反应从而失效。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种耐腐蚀、抗烧蚀钽酸钙陶瓷的制备方法，以解决现有的环境障涂层材料中易与大气中的CMAS反应从而失效的问题。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：一种耐腐蚀、抗烧蚀钽酸钙陶瓷的制备方法，其化学式为CaTa2O6或Ca2Ta2O7；
[0006]其由以下步骤制备得到：
[0007]步骤S1：将含钙离子的无机盐溶于水和草酸钽溶液配制成混合溶液A，
[0008]步骤S2：配制含有NH
4+
的溶液，向含NH
4+
的溶液中加入高分子表面活性剂、碳酸制成混合沉淀剂溶液B，
[0009]步骤S3：将混合溶液A加热并保持在预定温度，然后将沉淀剂溶液B逐滴加入混合溶液A，并且不断搅拌，形成均匀混合溶液C，
[0010]步骤S4：向混合溶液C中逐滴加入(NH4)2CO3溶液，使得pH值维持在预定值，然后静置后获得悬浊液，
[0011]步骤S5：将悬浊液过滤、洗涤后获得所需的前驱体，
[0012]步骤S6：将前驱体研磨过筛后，煅烧制得钽酸钙陶瓷粉体。
[0013]进一步地，在步骤S1中，无机盐为Ca(OH)2。
[0014]进一步地，在步骤S2中，配置含NH
4+
的溶液采用的原料为(NH4)2CO3或NH3·
H2O。
[0015]进一步地，在步骤S4中，pH值的预定值为9～10。
[0016]进一步地，在步骤S4中，静置时间为15
‑
35h。
[0017]进一步地，在步骤S6中，煅烧条件为：1500～1700℃，煅烧24～60h。
[0018]进一步地，在步骤S3中，预定温度为40～50℃，所述NH
4+
与草酸钽的摩尔比为5～8:
1。
[0019]进一步地，在步骤S2中，所述NH
4+
与CO3‑
的摩尔比为1:(6～8)。
[0020]进一步地，在步骤S2中，分子表面活性剂为聚氧化乙烯基苯乙烯、丙烯酰胺或丙烯酸聚氧化乙烯酯。
[0021]进一步地，在步骤S3中，搅拌的转速为100
‑
150rad/min；
[0022]在步骤S5中，洗涤时，先使用去离子水洗涤再使用无水乙醇洗涤，
[0023]在步骤S6中，过筛的目数为400目。
[0024]本专利技术的有益效果是：本专利技术制备得到的钽酸钙陶瓷具有较强的抗CMAS腐蚀能力，本专利技术制备得到的钽酸钙陶瓷粉体，无需经过球磨混合的步骤也可以获得分散性良好的纳米级陶瓷粉体，并且整个制备过程的安全系数低、操作简单，成本较低、能耗低，本专利技术利用化学共沉淀法实现了在分子尺度上反应的均匀进行，而在制备过程中加入的高分子表面活性剂可以避免沉淀反应过程中出现的团聚现象，保持了晶型的完整性。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例5制备的CaTa2O6陶瓷的XRD图；
[0026]图2为本专利技术实施例5制备的CaTa2O6陶瓷块体经过长时间煅烧后的实物图；
[0027]图3为本专利技术中制备的钽酸钙陶瓷的耐CMAS腐蚀的示意图；
[0028]图4为本专利技术中实施例1～5与对比例1～3的烧结过程中的厚度变化趋势；
[0029]图5为本专利技术中实施例1～5与对比例1～3的烧结过程中的直径变化趋势；
[0030]图6为本专利技术中实施例1～5与对比例1～3的硬度对比图。
具体实施方式
[0031]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0032]本专利技术公开了一种耐腐蚀、抗烧蚀钽酸钙陶瓷的制备方法，如图1所示，其化学式为CaTa2O6或Ca2Ta2O7；其由以下步骤制备得到：
[0033]步骤S1：将含钙离子的无机盐溶于水和草酸钽溶液配制成混合溶液A，
[0034]步骤S2：配制含有NH
4+
的溶液，向含NH
4+
的溶液中加入高分子表面活性剂、碳酸制成混合沉淀剂溶液B，
[0035]步骤S3：将混合溶液A加热并保持在预定温度，然后将沉淀剂溶液B逐滴加入混合溶液A，并且不断搅拌，形成均匀混合溶液C，
[0036]步骤S4：向混合溶液C中逐滴加入(NH4)2CO3溶液，使得pH值维持在预定值，然后静置后获得悬浊液，
[0037]步骤S5：将悬浊液过滤、洗涤后获得所需的前驱体，
[0038]步骤S6：将前驱体研磨过筛后，煅烧制得钽酸钙陶瓷粉体。
[0039]在步骤S1中，无机盐为Ca(OH)2，在步骤S2中，配置含NH
4+
的溶液采用的原料为(NH4)2CO3或NH3·
H2O，NH
4+
与CO3‑
的摩尔比为1:(6～8)，分子表面活性剂为聚氧化乙烯基苯乙烯、丙烯酰胺或丙烯酸聚氧化乙烯酯。
[0040]在步骤S3中，预定温度为40～50℃，搅拌的转速为100～150rad/min，其中NH
+4
与草酸钽的摩尔比5～8:1。
[0041]在步骤S4中，pH值的预定值为9～10，静置时间为15
‑
35h。
[0042]在步骤S5中，洗涤时，先使用去离子水洗涤再使用无水乙醇洗涤。
[0043]在步骤S6中，煅烧条件为：1500～1700℃，煅烧24～60h，过筛的目数为400目。
[0044]实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐腐蚀、抗烧蚀钽酸钙陶瓷的制备方法，其特征在于，其化学式为CaTa2O6或Ca2Ta2O7；其由以下步骤制备得到：步骤S1：将含钙离子的无机盐溶于水和草酸钽溶液配制成混合溶液A，步骤S2：配制含有NH
4+
的溶液，向含NH
4+
的溶液中加入高分子表面活性剂、碳酸制成混合沉淀剂溶液B，步骤S3：将混合溶液A加热并保持在预定温度，然后将沉淀剂溶液B逐滴加入混合溶液A，并且不断搅拌，形成均匀混合溶液C，步骤S4：向混合溶液C中逐滴加入(NH4)2CO3溶液，使得pH值维持在预定值，然后静置后获得悬浊液，步骤S5：将悬浊液过滤、洗涤后获得所需的前驱体，步骤S6：将前驱体研磨过筛后，煅烧制得钽酸钙陶瓷粉体。2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀、抗烧蚀钽酸钙陶瓷的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，无机盐为Ca(OH)2。3.根据权利要求2所述的一种耐腐蚀、抗烧蚀钽酸钙陶瓷的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，配置含NH
4+
的溶液采用的原料为(NH4)2CO3或NH3·
H2O。4.根据权利要求3所述的一种耐腐蚀、抗烧蚀钽酸钙陶瓷的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，pH值的预定值为9～10。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈琳，冯晶，罗可人，张陆洋，田将，李柏辉，李振军，张艳宝，王峰，
申请(专利权)人：陕西天璇涂层科技有限公司，
类型：发明
国别省市：