[发明专利]一种热喷涂用球形钇基复合陶瓷的制备方法

说明书

本发明属于稀土陶瓷材料制备领域，具体涉及一种热喷涂用球形钇基复合陶瓷的制备方法，在氧化钇中掺杂氧化铝，硅粉等物质提升陶瓷的性能，改善单一陶瓷的缺陷，改善陶瓷的孔隙率及粗糙度，提升陶瓷的耐电压性能，同时可以降低成本，适合大规模生产。

技术领域

本发明属于稀土陶瓷材料制备领域，特别涉及一种热喷涂用球形钇基复合陶瓷的制备方法。

背景技术

氧化钇是目前应用最广的耐等离子冲蚀材料，具有优秀的抗氧化性及耐腐蚀性。但蚀刻工程中，与等离子接触的铝合金、石英、陶瓷等零部件会因为被轰击冲蚀而产生颗粒污染。这些颗粒污染会对关键零部件的质量以及产量造成重大影响。同时为了保证刻蚀的强度，往往会选择带腐蚀气体及等离子体，损害蚀刻机腔体，降低使用寿命，因此高密度等离子体冲蚀条件下的耐腐蚀已成为一个关键问题。单一元素陶瓷性能较为单一，通过添加氧化铝、氮化铝，二氧化硅，氮化硅等，可以有效改变涂层的均匀度，改善其孔隙率，提高耐电压性能，从而提高耐腐蚀性。

发明内容

本发明的目的是提供一种热喷涂用球形钇基复合陶瓷的制备方法，在氧化钇中掺杂氧化铝，硅粉等物质提升陶瓷的性能，改善单一陶瓷的缺陷，改善陶瓷的孔隙率及粗糙度，提升陶瓷的耐电压性能_。当孔隙率降低后，在喷涂过程中，腐蚀气体较难侵蚀，从而能够提升陶瓷的耐电压性能，孔隙率越低，耐电压性能越高。同时可以降低成本，适合大规模生产。

为达上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种热喷涂用球形钇基复合陶瓷的制备方法，在氧化钇-氧化铝复合陶瓷表面包覆二氧化硅，具体步骤如下：

(1)原料浆料的制备：将微米级氧化钇、微米级氧化铝、去离子水和硝酸混合，通氮气下研磨，制得原料浆料；其中，微米级氧化钇和微米级氧化铝的质量比为3～10:0.5～5；

(2)造粒：将步骤(1)的浆料进行喷雾干燥造粒；

(3)高温灼烧：将步骤(2)制备的颗粒放置高温炉中进行高温灼烧，完成后将炉温降温进行二次灼烧；

(4)将步骤(3)制备的颗粒放入无水乙醇中浸泡3～13小时；

(5)二氧化硅浆料的制备：称取二氧化硅、PEG2000、无水乙醇，混合研磨，制备二氧化硅浆料；

(6)将步骤(4)的颗粒放置于流化床制粒机中，将(5)制备的二氧化硅浆料作为粘合剂匀速喷入，使粘合剂与物料充分混合包覆，在容器内进行流动，形成小颗粒，通过底端送入热风，将湿颗粒烘干；

(7)将步骤(6)的颗粒高温灼烧，灼烧温度为1600-2400℃，保温10-18小时。

本发明步骤(1)中去离子水的加入量根据微米级氧化铝和微米级氧化钇的总质量而定，所述去离子水与微米级氧化铝和微米级氧化钇的总质量的质量比为3～4:1；硝酸的浓度为5～10％，其加入量为氧化钇与氧化铝总重量的3％～5％；所采用的研磨转速为600～3000r/min，研磨时间为40～160分钟，所制备的原料浆料的pH值为3.5～5，浆料粒度D50为0.1～0.3微米，浆料粘度为300～1200mpa.s。

本发明步骤(3)中高温灼烧的温度为900～2400℃，保温20～60小时，二次灼烧的温度为400～900℃，保温10～30小时。

本发明步骤(5)中，二氧化硅、PEG2000、无水乙醇的质量比为0.8～8:0.005～0.5:1～9；所制备的二氧化硅浆料的pH值为7.0～7.5，浆料粘度1000-3000mpa.s。

采用本发明方法所制备的热喷涂用球形钇基复合陶瓷的粒度范围20～45μm，D50：25～30，松装密度0.8～1.2g/cm³，流动性15～30s/50g。