[发明专利]一种纤维增韧YSZ复合粉体的制备方法

说明书

本发明公开了一种纤维增韧YSZ复合粉体的制备方法，其制备方法为：将浓度为2.0wt％～8.0wt.％掺有分散剂的PVA溶液与YSZ和纤维混合形成均一体系，用不同种类的纤维与YSZ混合制得的固含量为30wt.％～70wt.％的浆料，并通过喷雾干燥法制得YSZ颗粒充分包裹纤维的复合粉体。制备得到的纤维增韧YSZ复合粉体粒度均匀，流动性好，松装密度相对较高。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及到一种纤维增韧YSZ复合粉体的制备方法。

背景技术

氧化钇部分稳定的氧化锆(YSZ)，使氧化锆在室温下形成四方相(或者立方相)，其具有优良的机械性能、抗高温性能、耐腐蚀性能和良好的化学稳定性能。

碳化硅纤维、莫来石、氧化铝等纤维具有高强度、耐高温性等优点，在制备高性能复合材料方面已经得到了广泛应用，也是陶瓷基复合材料中研究较多的一种增强材料。

热喷涂技术是制备陶瓷涂层的常用方法，而热喷涂方法获得涂层的一项关键技术是粉体原料的制备。如果粉体粒度小、流动性差，那么在喷涂过程中既难以被送入到等离子体射流中，又容易被高温的等离子体烧蚀，所以在喷涂前必须得到具有一定粒度范围、形状规则、流动性好的原料粉体。

目前粉体的制备合成方法主要有真空冷凝法、机械球磨法、气相沉积法、共沉淀法、冷冻干燥法、溶胶凝胶法、喷雾干燥法等。

发明内容

发明要解决的技术问题是通过喷雾造粒法制备出具有一定粒度范围、形状规则、流动性好的YSZ包裹纤维的复合粉体。

为解决上述问题，本发明提供了一种纤维增韧YSZ复合粉体的制备方法，其包括如下步骤：

(1)将聚乙烯醇(PVA)粉末与去离子水混合，用搅拌均匀，制备出均一的PVA溶液，其中PVA的质量百分比浓度为1-10wt.％；

(2)将纤维置于研钵中研磨至5～10μm；

(3)将亚微米级的氧化钇稳定的氧化锆(YSZ)团聚体粉末，加入无水乙醇经过球磨机球磨，直至粒度为3～8μm；

(4)取上述纤维和YSZ粉末按质量比2:3-6比混合均匀，加入步骤(1)制备得到的PVA溶液，搅拌的同时加热到20～95℃，优选温度范围40-90℃，并加入一定量的分散剂制得浆料；

(5)将上述配备好的浆料通过喷雾干燥机制备得到复合粉体。

粘结剂溶液需在20～95℃的温度下分不同温度阶段配制，不同温度下磁力搅拌器转子转速有所不同。

所述步骤(1)中，聚乙烯醇粉末与去离子水在20℃下充分混合，搅拌均匀，当PVA表面润湿后将搅拌温度升高到50℃，待PVA溶胀后再将温度升至70℃，适当调低磁力搅拌器转速，防止PVA溶解过程中生成气泡影响浆料的制备或造成喷雾造粒过程中浆料的浪费，PVA充分溶胀后进一步升高温度至95℃并适当降低转速直至PVA完全溶解得到均一透明的溶液,将得到的PVA溶液用75目滤网过滤，去除其中部分未溶解的PVA颗粒及溶解后团聚的PVA凝胶。

所述步骤(2)中，选用的纤维为粒径D≤2.5μm，长径比L/D≥20，质量分数99％。

所述步骤(2)中，将研磨后的纤维过75目筛，去除长度过短的纤维。

所述步骤(4)中，制备得到的浆料中的固相含量为30wt.％～70wt.％。

所述步骤(4)中，加入的分散剂为占固体含量的百分比0.3wt.％的聚丙烯酸铵。且纤维和YSZ粉末质量比优选为2:3-6。

所述步骤(5)中，浆料通过喷雾干燥机，进料速率为10-50ml/min,进风速率为20-35L/h,喷雾压力0.08-0.12MPa,干燥温度为125-200℃。