[发明专利]一种多元稀土氧化物掺杂改性YSZ热喷涂粉末及其制备方法

摘要

本发明公开了一种多元稀土氧化物掺杂改性YSZ热喷涂粉末及其制备方法，利用该粉末制备涂层高温相稳定性和抗高温烧结性能相对传统8YSZ材料显著提高。本发明的Gd₂O₃‑Yb₂O₃‑Y₂O₃‑ZrO₂(HfO₂)粉末中Y₂O₃含量为5.5～6.5wt％，Gd₂O₃含量为2.5～3wt％，Yb₂O₃含量为2.5～3.5wt％，ZrO₂‑HfO₂合量为87～89.5wt％，HfO₂含量为≤2wt％，HfO₂为ZrO₂伴生材料；原料采用浆料制备、喷雾干燥团聚造粒、烘干筛分、高温煅烧、等离子致密化处理、烘干及筛分等工艺流程，制备出松状密度在1.8～2.3g/cm³，流动性小于50s/50g，亚稳态四方相为主的球形热喷涂粉末；该粉末利用了多次不同热处理方式提高了喷涂粉末及所喷涂涂层的高温稳定性和性能，使用该粉末等离子喷涂涂层在1200℃下燃气热冲击寿命达到2300次以上，远高出同一条件下8YSZ涂层寿命。

主权项

1.一种多元稀土氧化物掺杂改性YSZ喷涂粉末的制备方法，其特征在于，包括：步骤一：称量原材料，原材料中Y₂O₃含量为5.5～6.5wt％，Gd₂O₃含量为2.5～3wt％，Yb₂O₃含量为2.5～3.5wt％，ZrO₂‑HfO₂合量为87～89.5wt％，HfO₂含量为≤2wt％，HfO₂为ZrO₂伴生材料；步骤二：浆料制备：将原材料粉末和水进行混合，配置固含量为45～55％的浆料，使用搅拌球磨机进行球磨，球磨后浆料过20目筛网处理；步骤三：团聚造粒：使用离心喷雾干燥系统，在8000～10800rpm雾化盘转速条件下进行喷雾干燥造粒处理；步骤四：烘干及筛分：将团聚造粒后粉末在90～110℃下、烘干处理1～2h，烘干后筛分至170目～270目；步骤五：高温煅烧：将筛分后粉末在1395‑1405℃下，煅烧20～40min，升温速率为3～5℃/min；步骤六：等离子致密化处理：利用双侧内送粉等离子喷枪，在电压：35～45V；电流390～410A；主气流量Ar：1300±50格；次气流量N₂：<430格；送粉量：50～70g/min条件下进行粉末等离子致密化处理，等离子致密化粉末喷射至距喷枪290～310mm纯水中淬冷；以及步骤七：烘干及筛分：将粉末进行在300℃～400℃下烘干1～3h，随后将烘干后粉末筛分至200目～325目，获得热喷涂粉末。