[发明专利]一种热障陶瓷涂层材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种热障陶瓷涂层材料，为稀土钽酸盐RETa₃O₉球形粉体，粒径为10～100μm；由原料和熔盐混合制备而成，所述原料和熔盐的质量比为(1～10)：(1～6)，在所述原料中，所述稀土氧化物RE₂O₃和五氧化二钽Ta₂O₅的摩尔比为1：3，在熔盐中，所述KCl和NaCl的质量比为(1～6)：(0～3)。该热障陶瓷涂层材料球形率高，流动性好。

技术领域

本发明属于陶瓷粉体制备技术领域，具体涉及一种热障陶瓷涂层材料及其制备方法。

背景技术

RETa₃O₉的化学式亦可写作RE_0.33TaO₃(RE为稀土元素)，其与ABO₃型的钙钛矿的结构相像，亦称为缺陷钙钛矿结构，同时，稀土离子半径越大，TaO₆八面体的扭曲程度将越小。RETa₃O₉具有以下性能特征：热导率(约为1.3～2.4W·m^-1·K^-1，100～900℃)远远小于YSZ(2.3-3.5W·m^-1·K^-1，900℃)，热膨胀系数为4.0～10.6×10^-6K^-1，稀土离子半径大小对RETa₃O₉硬度影响较小，其硬度在9.0GPa左右，

稀土钽酸盐RETa₃O₉粉末的制备是TBCs制备过程中非常关键的一步，其质量直接影响涂层的性能。高质量的粉末应具有颗粒球形规则、表面光滑、饱满、团聚少、粒度均匀、流动性好和密度适中等特点。密度大且粗的粉末，在热喷涂的过程中就容易从火焰中分离出来，降低了涂层的沉积效率和致密度。反之，密度小且细的粉末(如很多纳米粉)漂浮于火焰的表面，无法进入火焰的内部以达到最好的熔化状态，导致基体与涂层的结合强度差。

发明内容

本发明的目的是提供一种热障陶瓷涂层材料及其制备方法，以获得球形率高，流动性好的稀土钽酸盐RETa₃O₉球形粉体。

本发明采用以下技术方案：一种热障陶瓷涂层材料，为稀土钽酸盐RETa₃O₉球形粉体，粒径为10～100μm；由原料和熔盐混合制备而成，所述原料和熔盐的质量比为(1～10)：(1～6)，在所述原料中，所述稀土氧化物RE₂O₃和五氧化二钽Ta₂O₅的摩尔比为1：3，在熔盐中，所述KCl和NaCl的质量比为(1～6)：(0～3)。

进一步地，该稀土氧化物为Sm₂O₃。

本发明还公开了上述的一种热障陶瓷涂层材料的制备方法，如下：称取上述各原料，将所述原料和熔盐混合球磨，一次干燥、过筛并取过筛物，将所述过筛物加热煅烧，并冷却清洗，烘干，即得稀土钽酸盐RETa₃O₉球形粉体；加热煅烧的过程为：由室温程序升温至600～1200℃，在600～1200℃下煅烧2～30h，程序升温速率为5～10℃/分钟，所述室温为25℃。

进一步地，加热煅烧冷却后，依次用去离子水和酒精超声清洗物料，用于除去多余的氯化物盐，且在清洗后，过滤取稀土钽酸盐RETa₃O₉球形粉体，烘干、过筛，即得所需粒径的稀土钽酸盐RETa₃O₉球形粉体。

进一步地，一次干燥时，在60～100℃下干燥12～24h后，先后过150目筛和1000目筛，取中间过筛物。