[发明专利]喷涂用纳米氧化锆陶瓷粉末的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种喷涂用的纳米氧化锆陶瓷粉末的制备方法，特别涉及用于材料表面强化、耐磨、耐腐蚀、耐高温热喷涂用纳米氧化锆陶瓷粉末的制备方法。

背景技术

研究表明部分氧化钇稳定的氧化锆粉，当晶粒度控制在小于100nm的高温烧成后，能使ZrO₂在高温下获得稳定化(YSZ) 或部分稳定化(PYSZ)的晶体结构，即由单斜晶体与立方晶体混合组成。此晶型结构具有高强度和高韧性、耐磨性好、耐高温、耐腐蚀、刚度高、不导磁、电绝缘。其密度为6.00g/cm3，莫氏硬度可高达9, 抗压强度1170 Mpa，具有更好的抗热震性能。此外，在1500℃左右高温下长期使用时，氧化钇不会象其他稳定剂那样向晶体外扩散，是目前使用温度最高的热障涂层材料，也是最为优良表面强化处理喷涂原料之一。

资料显示，热喷涂用的氧化锆粉末一般采用共沉淀法和电熔破碎法制备；团聚型氧化锆粉末则采用喷雾干燥法、溶胶—凝胶法、微乳液法即反胶团法制备。这些方法各有其特点，但分析有共同的不足：    

1、以上方法大多将制备粉料在1000℃温度的窑炉中处理，此温度使制备粉料由β-ZrO2转化为α-ZrO2，伴随发生约7％～9％的体积变化，冷却时，粉料又恢复β-ZrO2结构，而体积则不能恢复到原来状态，产生不可逆转变。在喷涂后涂层遭受热循环条件下，会产生大的热应力，使涂层开裂和剥落失效。

2、上述一些方法中，由于团聚粉末是自然收缩，粉末的松装密度仅为0.8～1.1g /cm³，流动性差。在热喷涂工艺过程中不能获得足够的动能，故其涂层致密度不太高，无法获得较高的结合强度。

中国专利公开的申请号为200410061306.4的“热喷涂用纳米团聚型氧化锆粉末的制备方法”。它是将粒度为20～60nm氧化钇部分稳定纳米氧化锆粉体与粘接剂按95∶5～98∶2的质量比配混合,加入1～1.3倍混合料重量的净水,调配成料浆;然后采用喷雾干燥工艺在110～300℃范围内制成微米级团聚体粉末,再将团聚粉末采用1000℃温度致密粒度为40～90μm的粉末。其粉料基本保持β-ZrO2相，在喷涂或高温环境使用时部分相变，伴随体积变化，在喷涂后涂层遭受热循环条件下，会产生大的热应力，使涂层开裂和剥落失效。

目前，出现有采用部分氧化钇稳定的氧化锆粉挤压成型微珠，通过高温烧结、自磨筛分制成球形度高，强度好的氧化锆喷涂料。（如圣戈班（邯郸）磨介有限公司有类似产品），但是其工艺复杂，成本高很难广泛的运用和推广。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明解决现有技术喷涂后涂层遭受热循环条件下，会产生大的热应力，使涂层开裂和剥落失效的问题，提供一种原料易得，设备要求不高，适用于规模化生产，满足于热喷涂工艺要求的喷涂用纳米氧化锆陶瓷粉的制备方法。

本发明采用的技术方案如下：一种喷涂用纳米氧化锆陶瓷粉末的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）配料球磨：将粒度为40～100nm粒径的氧化钇部分稳定氧化锆粉体（深圳南玻集团所生产）与粘接剂按 95～98∶5～2的质量比配混合，加入1～1.5倍混合料重量的净水，调配成料浆球磨16～24 h；

2）雾化干燥：将步骤1）所得到的料浆加入质量比为0.5%～1%的分散剂，在喷雾干燥塔内雾化干燥，干燥塔出口温度控制在110～300℃范围内，制成造粒粉；    

3）筛分配级：将步骤2）所得到的造粒粉过筛，取180～ 320目筛之间的细粉末，其余粉末回收再次球磨；

4）干压成型：将步骤3）所得到的细粉末加12～16 Mpa压力在干粉压机上成型出50～100mm×150～200mm×4～10mm的长方体，使其素坯密度≥2.5 g/cm3；