[发明专利]一种用于热障涂层的锆基氧化物陶瓷粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及热障涂层技术领域，尤其涉及一种用于热障涂层的锆基氧化物陶瓷粉体的制备方法。

背景技术

热障涂层又称隔热涂层，是指由隔热性好的陶瓷层和金属粘结层组成的金属陶瓷复合涂层系统。在航空领域主要用来为高温热气流条件下工作的涡轮发动机叶片、燃烧室、隔热屏等热端部件提供隔热保护。此外热障涂层还可以将基体与高温燃气隔离开来，使金属或合金基体免受高温氧化、燃气腐蚀和冲蚀。在现有技术条件下，厚度为250μm的热障涂层可使叶片基体表面温度降低111～167℃，这相当于经过30年的努力才能在提高高温合金使用温度的方面取得的进展。与开发新的高温合金相比，热障涂层技术的研究成本较低，工艺也现实可行，已成为涡轮发动机热端部件高温防护涂层技术的重要发展方向。

高性能陶瓷隔热层材料的开发是高温热障涂层发展的核心问题之一，隔热层多为多组元陶瓷材料，其性能与粉体的制备工艺密切相关，要想获得性能良好的隔热层材料，必须选择合适的粉末制备工艺以得到纯度高、计量比准确、颗粒分布均匀的纳米陶瓷粉体材料。

现有技术中常用的热障涂层用的陶瓷层粉体制备方法一般为固相法和共沉淀相法，其中固相法使用高温烧结，存在制备温度高、烧结时间长、产物晶粒粒径大、易引入杂质和等缺点；液相法包括共沉淀法、溶胶凝胶法等，这些方法虽然可以在一定程度上降低粉体材料的成相温度，制备出超细纳米级氧化物陶瓷粉料，但这些方法存在条件控制复杂、产物化学计量比不准确和易出现金属离子偏析等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于热障涂层的锆基氧化物陶瓷粉体的制备方法，该制备方法具有合成温度低、产物比表面积高、平均晶粒粒径小、成相温度低和化学计量比准确等优点。

一种用于热障涂层的锆基氧化物陶瓷粉体的制备方法，所述制备方法包括：

利用硝酸溶解金属氧化物或去离子水溶解金属离子硝酸盐的方法制备氧化物陶瓷粉体所需的多种金属离子硝酸盐溶液；

再按需要制备的锆基氧化物陶瓷粉体的化学计量比将各金属离子硝酸盐溶液混合，并搅拌均匀；

在上述混合溶液中加入燃烧剂尿素，并用氨水调整混合溶液的pH值为3.5～6.5；

将所述混合溶液转至蒸发皿中，加热蒸发直至溶液成为胶状物；

继续加热所述胶状物至发生低温自燃烧，得到初次粉体；

将所述初次粉体经焙烧热处理后，得到锆基氧化物陶瓷粉体。

所述混合溶液中尿素和金属离子总量的摩尔比为1:1～5:1，且金属硝酸盐的浓度为20～60wt％。

在蒸发皿中，加热蒸发的温度为200-500℃。

所制得的锆基氧化物陶瓷粉体的成相热处理温度为600～1200℃。

所制得的锆基氧化物陶瓷粉体的平均粒径小于60nm。

所述金属离子硝酸盐溶液中的金属具体包括以下一种或多种：

Zr、Y、La、Ce、Gd、Nd、Sm、Dy、Eu、Pr、Sr、Ca。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，该制备方法具有合成温度低、产物比表面积高、平均晶粒粒径小、成相温度低和化学计量比准确等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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附图。

图1为本发明实施例所述用于热障涂层的锆基氧化物陶瓷粉体的制备方法流程示意图；

图2为本发明所举实例不同温度下焙烧处理的YSZ纳米粉体的X－射线衍射示意图；

图3为本发明所举实例在1200℃焙烧2小时后的LZC粉体的X－射线衍射示意图；

图4为本发明所举实例在900℃焙烧2小时后的Gd₂O₃-Yb₂O₃-YSZ纳米粉体的X－射线衍射示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。