一种钇锆喷涂粉及其制备方法与应用与流程

1.本发明涉及无机非金属材料技术领域，尤其涉及一种钇锆喷涂粉及其制备方法与应用。


背景技术：

2.近年来航空发动机随着飞机飞行速度的不断提高，发动机热端部件，特别是燃烧室的燃气温度也在不断提高，航空发动机的空气进口温度已达到1300℃，远超过现有合金的熔点，在没有新的高温合金材料出现以前，热障涂层成了航空发动机的关键技术之一。热障涂层具有高熔点和低热导率，耐腐蚀、耐磨损等特点，且具备8％～20％的孔隙率。其中，由于氧化钇稳定氧化锆热导率更低，因此目前普遍选择氧化钇稳定氧化锆喷涂粉为热障涂层的主要原料。由氧化钇稳定氧化锆粉体形成的热障涂层能够大幅降低涡轮发动机燃烧室等部件材料的工作温度，从而提高其综合性能、使用寿命及可靠性。
3.公开号为cn1397597a的中国专利公开了一种纳米氧化锆粉体的制备方法，公开号为cn1587062a的中国专利公开了一种纳米结构的钇稳定氧化错团聚型粉末及其生产方法，公开号为cn1757605a的中国专利公开了一种热障涂层用氧化锆纳米材料的制备方法，这些专利技术普遍选择了先制备出纳米级氧化锆粉末后再团聚制粒的制备方法，导致现有钇锆喷涂粉的制备方法普遍存在流程长，成本高等问题，尤其是等离子球化过程受球化设备制约产量受到严格限制。


技术实现要素：

4.为克服现有技术中钇锆喷涂粉制备流程长，成本高，产量受限等问，本发明提供了一种低成本钇锆喷涂粉的制备方法，以该方法制得的钇锆喷涂粉为原料形成的热障涂层具备优异的抗热冲击性能。本发明所述钇锆喷涂粉的制备方法包括以下步骤：
5.(1)将电熔氧化钇稳定氧化锆、醋酸锆、醋酸钇按比例混合得到混合粉；
6.(2)将混合粉与水混合研磨得到浆料，向浆料中添加粘结剂、分散剂、消泡剂并搅拌混合均匀；
7.(3)将混合均匀的浆料进行喷雾造粒处理得到造粒粉；
8.(4)将造粒粉进行煅烧处理，冷却后筛分得到粒度为15～90μm的钇锆喷涂粉。
9.进一步地，所述步骤(1)的混合粉中氧化钇含量为6wt％～40wt％。
10.进一步地，所述步骤(1)的混合粉中酸锆与醋酸钇的总含量＜20wt％且不为0，优选地，所述步骤(1)混合粉中酸锆与醋酸钇的总含量＜15wt％且不为0。
11.进一步地，所述步骤(1)的混合粉中酸锆与醋酸钇的重量比为53～99：1～47。
12.进一步地，所述步骤(2)中混合粉与水的重量比为60～80：20～40。
13.进一步地，所述步骤(2)中研磨后浆料d
50
＜1μm，优选地，所述步骤(2)中研磨后浆料d50＜0.5μm。
14.进一步地，所述步骤(4)中的煅烧温度为1000～1600℃。
15.本发明还提供了一种根据上述方法制备而成的钇锆喷涂粉。
16.本发明的另一个目的是提供所述钇锆喷涂粉在制备热障涂层上的应用。
17.与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
18.本发明提供的钇锆喷涂粉是采用低成本的原料加工而成，极大地降低了钇锆喷涂粉的制备成本，缩短了加工过程，醋酸锆和醋酸钇在后续煅烧过程中会形成的纳米颗粒均匀分布到电熔钇稳定氧化锆细粉中形成粒度级配，提高了涂层的抗热冲击性能。
附图说明
19.下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
20.图1为本发明钇锆喷涂粉的制备工艺流程图。
具体实施方式
21.本发明提供了一种钇锆喷涂粉的制备方法，具体包括以下步骤：
22.(1)将电熔氧化钇稳定氧化锆、醋酸锆、醋酸钇按比例混合得到混合粉；
23.(2)将混合粉与水混合研磨得到浆料，向浆料中添加粘结剂、分散剂、消泡剂并搅拌混合均匀；
24.(3)将混合均匀的浆料进行喷雾造粒处理得到造粒粉；
25.(4)将造粒粉进行煅烧处理，冷却后筛分得到粒度为15～90μm的钇锆喷涂粉。
26.在一个实施例中，所述步骤(1)的混合粉中氧化钇含量为6wt％～40wt％。
27.在一个实施例中，所述步骤(1)的混合粉中酸锆与醋酸钇的总含量＜20wt％且不为0，优选地，所述步骤(1)混合粉中酸锆与醋酸钇的总含量＜15wt％且不为0。
28.在一个实施例中，所述步骤(1)的混合粉中酸锆与醋酸钇的重量比为53～99：1～47。
29.在一个实施例中，所述步骤(2)中混合粉与水的重量比为60～80：20～40。
30.在一个实施例中，所述步骤(2)中研磨后浆料d50＜1μm，优选地，所述步骤(2)中研磨后浆料d50＜0.5μm。
31.在一个实施例中，所述粘结剂为聚乙烯醇，添加量为电熔氧化钇稳定氧化锆总重量的0.8％，分散剂为聚丙烯酸钠或三聚磷酸钠，添加量为电熔氧化钇稳定氧化锆总重量的0.24％，消泡剂为正辛醇，添加量为电熔氧化钇稳定氧化锆总重量的0.04％。
32.在一个实施例中，所述步骤(4)中的煅烧温度为1000～1600℃。
33.本发明还提供了一种根据上述方法制备而成的钇锆喷涂粉。
34.本发明的另一个目的是提供所述钇锆喷涂粉在制备热障涂层上的应用。
35.以下结合实施例对本发明提供的技术方案进行进一步说明。
36.实施例1
37.称取100kg氧化钇含量7.6％的电熔氧化钇稳定氧化锆，称取醋酸锆8.5kg，醋酸钇250g混合得到混合粉，加入45kg水，在砂磨机中研磨至d
50
＝0.3μm，放磨后加入0.8kg聚乙烯醇，0.24kg聚丙烯酸钠和0.04kg正辛醇后进行喷雾造粒，造粒粉在1350℃下煅烧4h，冷却后筛分得到粒度为15～90μm的钇锆喷涂粉。
38.采用x射线衍射仪对粉体进行物相测定；采用霍尔流速计对粉体流速进行测定；采
用堆积密度仪测定粉体的堆积密度，堆积密度为1.86g/cm3，达到市售热障涂层钇锆喷涂粉的技术指标。
39.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。


技术特征：
1.一种钇锆喷涂粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将电熔氧化钇稳定氧化锆、醋酸锆、醋酸钇按比例混合得到混合粉；(2)将所述混合粉与水混合研磨d50＜1微米得到浆料，向浆料中添加粘结剂、分散剂、消泡剂并搅拌混合均匀；(3)将混合均匀的浆料进行喷雾造粒处理得到造粒粉；(4)将所述造粒粉进行煅烧处理，冷却后筛分得到粒度为15～90μm的钇锆喷涂粉。2.根据权利要求1所述的一种钇锆喷涂粉的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的混合粉中氧化钇含量为6wt％～40wt％。3.根据权利要求1所述的一种钇锆喷涂粉的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的混合粉中酸锆与醋酸钇的总含量＜20wt％且不为0。4.根据权利要求1所述的一种钇锆喷涂粉的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的混合粉中酸锆与醋酸钇的重量比为53～99：1～47。5.根据权利要求1所述的一种钇锆喷涂粉的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中混合粉与水的重量比为60～80：20～40。6.根据权利要求1所述的一种钇锆喷涂粉的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中研磨后浆料d
50
＜1μm。7.根据权利要求1所述的一种钇锆喷涂粉的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为聚乙烯醇，分散剂为聚丙烯酸钠或三聚磷酸钠，消泡剂为正辛醇。8.根据权利要求1所述的一种钇锆喷涂粉的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中的煅烧温度为1000～1600℃。9.一种钇锆喷涂粉，其特征在于，由权利要求1～8任一项所述方法制备而成。10.根据权利要求9所述的钇锆喷涂粉，其特征在于，可用于制备热障涂层。

技术总结
本发明提供了一种钇锆喷涂粉及其制备方法与应用，涉及无机非金属材料技术领域。本发明以电熔氧化钇稳定氧化锆、醋酸锆、醋酸钇为原料，经研磨、喷雾造粒、煅烧、筛分等步骤得到所述钇锆喷涂粉。本发明所述钇锆喷涂粉是利用低成本的原料加工而成，同时缩短了加工过程，且最终形成的钇锆喷涂粉为纳米细粉，提高了涂层的抗热冲击性能。层的抗热冲击性能。层的抗热冲击性能。


技术研发人员：李起胜 李福山 刘兆恒 孙银峰 刘亚辉
受保护的技术使用者：郑州振中电熔新材料有限公司
技术研发日：2022.08.16
技术公布日：2022/10/25