【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于隔热涂层及轻质复合材料，涉及一种制备钇掺杂的氧化锆空心颗粒的方法。
技术介绍
1、空心陶瓷微球具有的中空结构使其具有密度低、热导率低、隔声、电绝缘性强和热稳定性好等特点，是一种新型的轻质工业基础材料，广泛应用在航空航天、石油化工、建材等领域。在众多的空心陶瓷微球中，空心氧化锆微球兼顾空心结构材料和氧化锆的低导热、耐烧蚀、耐化学腐蚀等优点，是制备隔热材料的最佳原料之一。空心氧化锆陶瓷微球的制备方法众多，主要包括模板法、溶剂热法、喷雾干燥法和等离子烧结法等。
2、模板法是以预先制备的模板作为内核进行空心颗粒的合成；溶剂热、喷雾干燥和等离子烧结等方法制备空心颗粒的过程摒弃了使用模板作为基底，它们主要是利用ostwald熟化过程来进行空心结构的调控。文献1[liu k, li s, wang c a. fabricationand characterization of zro2 hollow spheres [c]//7th china internationalconference on high-performance ceramics (cicc 7). 2011, xiamen, china]以碳质多糖微球为硬模板，采用非均相成核包裹技术成功制备得到了粒径2 μm、壁厚100 nm左右的zro2空心微球。文献2[guo c, hu p, yu l, et al. synthesis and characterizationof zro2 hollow spheres [j]. materials le
3、喷雾干燥法是制备团聚颗粒的重要方法，通过使用适当的有机粘合剂聚集不同的小颗粒进而从浆料中经干燥获取颗粒团聚体。浆料在干燥过程中发生快速传热和传质，并且根据操作参数、浆料特性的不同，得到诸如空心、致密、多孔等形态各异的球形或其它形状的颗粒团聚体。文献4[loghman-estarki m r, edris h, razavi r s, et al. spraydrying of nanometric sysz powders to obtain plasma sprayable nanostructuredgranules [j]. ceramics international, 2013, 39(8): 9447-9457.]首先采用湿化学法制备了尺寸30-50 nm的y2o3和sc2o3共掺杂的zro2纳米颗粒（sysz），然后，通过球磨法获取喷雾所需的浆料，最后，经过喷雾干燥过程得到团聚颗粒，部分颗粒为空心颗粒。
4、等离子体烧结法是采用等离子体作为热源，通过对其它方式制备的多孔zro2团聚粉末进行热处理来制备空心球形颗粒的工艺方法。文献5[zhao l, zhang z, duan y, etal. preparation of yttria-stabilized zirconia hollow sphere with reducedshell thickness by controlling ambient temperature during plasma process [j].coatings, 2018, 8(7): 245.]以喷雾干燥工艺得到的ysz团聚粉末为原料，采用等离子体烧结法制备得到了壁厚3 μm的ysz空心颗粒。文献6[qiu j, yu d p, xiao y, et al. anovel triple-cathode plasma torch with hot-wall nozzle for ysz sphericalthin-walled hollow-shell powder preparation [j]. ceramics international,2023, 49(16): 27551-27566.]以中位径46.43 μm且空心颗粒比例不足10%的ysz粉末为原料，采用三阴极等离子体炬烧结制备得到了球化率接近100%、颗粒中位径52.38 μm、空心颗粒比例93.4%且平均壁厚仅为3.63 μm的四方相ysz粉末。
5、专利技术专利申请cn202011114848公开了一种制备球形空心氧化锆热喷涂粉的制备方法，将氧化钇稳定氧化锆原料制备成浆料；将浆料经喷雾干燥成球，并进行高温煅烧排胶和增加粉体的结合强度；然后将煅烧好的球形氧化钇稳定氧化锆粉通过热喷涂工艺制备成空心球。专利技术专利申请cn202010941543公开了一种热障涂层用空心氧化锆粉末的制备方法，将不同粒度的石墨粉末和氧化锆粉末，经过干燥、加胶黏剂，制成流动性好、颗粒均匀的混合颗粒。然后，将混合颗粒经过等离子球化设备处理后，使氧化锆外壳熔化，形成具有氧化锆外壳石墨球心的球型颗粒，最后，将上一步的球形颗粒在真空加热炉中升温后通入一定氧气，使氧气与石墨发生反应，生成二氧化碳，去除球体中的石墨，留下氧化锆外壳，制成空心氧化锆粉末。专利技术专利申请cn201810452334公开了一种耐高温空心氧化锆多孔隔热板的制备方法。将硝酸锆、硝酸镧、硝酸钇、硝酸和乙二醇混合搅拌成澄清溶液；然后，将澄清溶液放入反应釜中进行水热反应，水热反应后产生的白色沉淀干燥和煅烧，得到耐高温空心氧化锆。专利技术专利申请cn201310043644通过控制3y-zro2粉体的单斜相性质，并控制粉体中al2o3%的含量，经过喷雾造粒、分级、两次煅烧即可以获得微米级空心氧化锆球。我们申请的授权专利技术专利cn201010578575首先将无机氧化物原料、溶剂和粘合添加剂按重量比为75～95∶10～500∶5～25的比例混合均匀，然后泵入喷雾干燥机中进行喷雾造粒，制得所述空心无机氧化物微球的空心无机氧化物球形前驱体；最后，将所得空心无机氧化物球形前驱体经高温瞬时烧结，得到抗压强度30～150mpa的低密度的空心无机氧化物微球。专利技术专利申请cn201911389311公开了一种制备大粒径薄壁空心球氧化锆粉末的方法及装置，烘干后的氧化锆粉末过送粉器送入等离子喷枪喷出的等离子焰流中，粉末熔化形成熔滴并沿所述粉末输送通道向下移动，控制粉末输送通道内的温度，在粉末收集器中得到一种大粒径薄壁空心球氧化锆粉末；在等离子喷枪和粉末收集器之间粉末输送通道并通过温度控制单元控制通道内的温度，在等离子喷枪、粉末输送通道和粉末收集器三者之间形成一个新的温度场，该温度场能够令氧化锆粉末在等离本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种制备钇掺杂的氧化锆空心颗粒的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述原料钇粉与氧化锆粉粒径为小于1μm，优选小于0.5 μm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述原料钇粉与氧化锆粉的质量比为1∶100~8∶100。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述喷雾造粒浆料的固含量质量比为5-50%，优选10-30%。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中所述原料钇与氧化锆混合粉造粒料的粒径为5~150μm，优选30~75μm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中所述热等离子体中进行氧化烧结，具体方法为：首先，热等离子体发生装置产生稳定的热等离子体弧；然后，通过载气将造粒料经加料枪输送至热等离子体弧进行氧化烧结。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中钇与氧化锆混合粉造粒料通过等离子体弧中心引入等离子体弧，进入等离子体弧的造粒料按照等离子体功率每千瓦为1~50g/min。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中在等离子体弧尾焰下端引入淬火气调控反应温度场，淬火气为氧气，流量为0-10m3/h。
9. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将步骤S1中的钇粉替换为钇粉和氧化钇粉的混合粉，钇粉和氧化钇粉的质量比为1∶3 ~ 3∶1。
10.根据权利要求1-9任一项所述的方法获得的钇掺杂的氧化锆空心颗粒。
...【技术特征摘要】
1.一种制备钇掺杂的氧化锆空心颗粒的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中所述原料钇粉与氧化锆粉粒径为小于1μm，优选小于0.5 μm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中所述原料钇粉与氧化锆粉的质量比为1∶100~8∶100。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中所述喷雾造粒浆料的固含量质量比为5-50%，优选10-30%。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1中所述原料钇与氧化锆混合粉造粒料的粒径为5~150μm，优选30~75μm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2中所述热等离子体中进行氧化烧结，具体方...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁方利，金化成，丁飞，李保强，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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