一种热喷涂用纳米结构稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种热喷涂用纳米结构稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料及其制备方法和应用，属于陶瓷材料技术领域，该稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料由纳米晶组成。本发明专利技术提供的稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料球形度高，粒度分布均匀，流动性好，可满足热/环境障碍涂层的应用需求。足热/环境障碍涂层的应用需求。足热/环境障碍涂层的应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种热喷涂用纳米结构稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于陶瓷材料
，特别涉及一种热喷涂用纳米结构稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]热/环境障碍涂层是在环境障碍涂层的基础上通过降低中间层的表面温度进一步提高碳化硅陶瓷基复合材料的服役温度；研究发现，由CaO、MgO、Al2O3和SiO2组成的环境沉积物对热障涂层寿命的影响很大。稀土锆酸盐材料由于具有较低的热导率、较高的熔点和较好的抗钙镁铝硅酸盐(CMAS)腐蚀能力的优点，成为现阶段热/环境障碍涂层的顶层隔热层主要材料。
[0003]然而，稀土锆酸盐材料的断裂韧性差，导致稀土锆酸盐材料制得的热障涂层的热循环寿命较短；因此，急需提供一种断裂韧性好的涂层材料以提高涂层的损伤容限和热循环寿命。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的一个或者多个技术问题，本专利技术提供了一种热喷涂用纳米结构稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料及其制备方法和应用，本专利技术提供的制备方法工艺简单、原子利用率高，制得的稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料球形度高，粒度分布均匀、流动性好高温下仍然保持较高的稳定性、断裂韧性好，可满足热/环境障碍涂层的应用需。
[0005]本专利技术在第一方面提供了一种热喷涂用纳米结构稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料，所述稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料由纳米晶组成。
[0006]优选地，所述稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料的粒径为10～40μm；和/或
[0007]所述纳米晶的晶粒的尺寸为1～30nm。
[0008]本专利技术在第二方面提供了一种上述第一方面所述的热喷涂用纳米结构稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0009]S1.将稀土氧化物、氧化铪、溶剂和粘结剂进行球磨混合，得到浆料；
[0010]S2.将所述浆料进行干燥、松装烧结，得到稀土铪酸盐陶瓷块体；
[0011]S3.将所述稀土铪酸盐陶瓷块体、溶剂和粘结剂进行球磨混合、干燥，得到球形陶瓷粉体；
[0012]S4.将所述球形陶瓷粉体进行裂解排胶，得到所述稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料。
[0013]优选地，在步骤S1中，所述稀土氧化物与氧化铪的摩尔比为2:3；优选的是，所述稀土氧化物为氧化钪、氧化钇、氧化镱、氧化钆、氧化钬、氧化铒、氧化镥中的一种。
[0014]优选地，在步骤S1中，所述溶剂的用量占所述浆料的质量的(1/2～2/3)；和/或
[0015]所述粘结剂的质量为所述稀土氧化物和氧化铪总质量的0.2～0.5％。
[0016]优选地，在步骤S1中，所述稀土氧化物的粒径为15～40nm；和/或
[0017]所述氧化铪的粒径为30～50nm。
[0018]优选地，在步骤S2中，所述松装烧结为以5～10℃/min的升温速率先于500～750℃保温1～2h，然后于1450～1600℃烧结2～4h；和/或
[0019]在步骤S4中，所述裂解排胶为于500～750℃裂解1～3h。
[0020]优选地，在步骤S1和步骤S3中，所述溶剂为去离子水、乙醇中的一种；所述粘结剂为聚乙烯醇；和/或
[0021]在步骤S2和步骤S3中，所述干燥为喷雾干燥，所述喷雾干燥的进料速率为10～60mL/min，进口温度为190～230℃，出口温度为90～110℃。
[0022]优选地，在步骤S3中，所述溶剂与所述稀土铪酸盐陶瓷块体质量比为(1～2):1；和/或
[0023]所述粘结剂的用量为所述稀土铪酸盐陶瓷块体质量的0.5～5％。
[0024]本专利技术在第三方面提供了一种上述第一方面所述的热喷涂用纳米结构稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料的在热/环境障碍涂层领域的应用。
[0025]本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
[0026]本专利技术提供的具有纳米结构的稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料球形度高，粒度分布均匀、流动性好，可用于热喷涂制备热/环境障碍涂层。
[0027]本专利技术通过将纳米结构引入稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料中，可以提高喷涂得到的纳米陶瓷涂层的断裂韧性和损伤容限，进而提高涂层的综合性能，使涂层在高温下仍然保持高稳定性，延长涂层的热循环寿命。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1是本专利技术实施例1提供的具有纳米结构铪酸镱喂料的SEM形貌图(10μm)；
[0030]图2是本专利技术实施例1提供的具有纳米结构铪酸镱喂料的SEM截面图(10μm)；
[0031]图3是本专利技术实施例1提供的具有纳米结构铪酸镱喂料的SEM形貌图(20μm)；
[0032]图4是本专利技术实施例1提供的具有纳米结构铪酸镱喂料的XRD图；
[0033]图5是本专利技术实施例1提供的具有纳米结构铪酸镱喂料中纳米晶粒的SEM图；
[0034]图6是本专利技术实施例1提供的具有纳米结构铪酸镱喂料中纳米晶粒的衍射图；
[0035]图7是本专利技术实施例1提供的具有纳米结构铪酸镱喂料中纳米晶粒的组成元素分布的EDS图像；
[0036]图8是本专利技术实施例1提供的具有纳米结构铪酸镱喂料的SEM形貌图(50μm)；
[0037]图9是根据图8中铪酸镱喂料的粒径分布情况统计后得到的纳米铪酸镱喂料粒径分布图；
[0038]图10是本专利技术实施例1提供的铪酸镱陶瓷块体的实物图；
[0039]图11是本专利技术实施例1提供的铪酸镱陶瓷块体的TG
‑
DSC曲线；
[0040]图12是本专利技术对比例5提供的铪酸镱陶瓷粉体的SEM形貌图。
具体实施方式
[0041]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0042]本专利技术在第一方面提供了一种热喷涂用纳米结构稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料，所述稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料由纳米晶组成。
[0043]需要说明的是，本专利技术的稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料为具有纳米结构的球形喂料，其中，纳米结构指的是组成稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料的纳米晶中晶体粒子的尺寸为纳米级。
[0044]本专利技术稀土铪酸材料和稀土锆酸盐材料相比，具有更低的热导率和热膨胀系数更适合作为热/环境障碍涂层的顶层使用，同时具有萤石结构稀土铪酸盐在高温下和钙镁铝硅酸盐(CMAS)反应生成磷灰石相，兼具优异的耐环境腐蚀能力。
[0045]本专利技术提供的具有纳米结构的稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料球形度高，粒度分布本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热喷涂用纳米结构稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料，其特征在于，所述稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料由纳米晶组成。2.根据权利要求1所述的稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料，其特征在于，所述稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料的粒径为10～40μm；和/或所述纳米晶的晶粒的尺寸为1～50nm。3.根据权利要求1
‑
2任一项所述的稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：S1.将稀土氧化物、氧化铪、溶剂和粘结剂进行球磨混合，得到浆料；S2.将所述浆料进行干燥、松装烧结，得到稀土铪酸盐陶瓷块体；S3.将所述稀土铪酸盐陶瓷块体、溶剂和粘结剂进行球磨混合、干燥，得到球形陶瓷粉体；S4.将所述球形陶瓷粉体进行裂解排胶，得到所述稀土铪酸盐陶瓷粉体喂料。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述稀土氧化物与氧化铪的摩尔比为2:3；优选的是，所述稀土氧化物为氧化钪、氧化钇、氧化镱、氧化钆、氧化钬、氧化铒、氧化镥中的一种。5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述溶剂的用量占所述浆料的质量的(1/2～2/3)；和/或所述粘结剂的质量为所述稀土氧化物和氧化...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐宝升，王顺，周飞飞，郑涛，郭东辉，王一光，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：