[發(fā)明專利]稀土鉭/鈮酸鹽（RE3Ta/NbO7）陶瓷粉體及其制備方法

在審

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• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109437927A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設計）人: 馮晶;吳鵬;葛振華;宋鵬
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C04B35/626
• 分類號: C04B35/626;C04B35/50;C04B35/495;C23C4/10;C23C4/134
• 代理公司: 重慶強大凱創(chuàng)專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 李靜

本發(fā)明涉及陶瓷粉體制備技術領域，具體公開了稀土鉭/鈮酸鹽(RE₃Ta/NbO₇)陶瓷粉體，采用RE₂O₃粉末、Ta₂O₅粉末或Nb₂O₅粉末球磨后，經固相反應得到目標相，后與有機粘接劑混合形成漿料，采用高溫噴霧裂解的方法進行干燥，得到類球狀的粉體顆粒，后燒結得到稀土鉭/鈮酸鹽陶瓷粉體；該陶瓷粉體的化學通式為RE₃TaO₇/RE₃NbO₇，該陶瓷粉體的晶體結構為正交相，晶格空間群為C222₁，粒徑為10?50μm，該陶瓷粉體呈球形。采用本發(fā)明的技術方案得到能夠滿足APS技術要求的稀土鉭/鈮酸鹽陶瓷粉體。

技術領域

本發(fā)明涉及陶瓷粉體制備技術領域，特別涉及稀土鉭鈮酸鹽陶瓷粉體及其制備方法。

背景技術

熱障涂層材料主要應用于航空發(fā)動機工業(yè)，具有低熱導率、高熱膨脹系數、抗燒結、高溫穩(wěn)定性良好等優(yōu)點，主要起到隔熱、防氧化、有效抵抗粒子沖擊從而保護航空發(fā)動機高溫區(qū)域零部件基底的作用。

大氣等離子噴涂(APS)以及電子束物理氣象沉積(EBPVD)技術是目前工業(yè)上制備熱障涂層材料所通用的制備技術，EBPVD多用于制備柱狀晶形貌的熱障涂層，而APS技術多用于制備片層狀結構的熱障涂層，且涂層緊密，氣孔率少。但APS技術對粉體具有諸多要求，包括粉體需要具有一定的密度，有機粘接劑要適量，粉體的形狀，以及具有一定的粒徑分布等，而對于粒徑通常要在10～200μm范圍內，而粉體的形狀要呈球形或近球形。

YSZ(氧化釔穩(wěn)定氧化鋯)是當前研究以及應用最為廣泛的熱障涂層，但由于在1200℃以上時，YSZ會發(fā)生相變而導致涂層失效，促使研究人員去尋找能夠替代YSZ的熱障涂層，2007年哈佛大學Clarke教授課題組同加州大學圣巴巴拉分校的Levi教授等提出了鉭酸釔(YTaO₄)鐵彈體有望作為新型熱障涂層材料，但關于稀土鉭酸鹽的研究主要集中在其晶體結構和發(fā)光性能等方面的理論計算；2016年Wang等人通過固相反應法制得了致密的稀土鉭酸鹽塊體材料，得出了熱導率遠小于YSZ材料的結論，研究人員的大量研究與實驗結論為稀土鉭酸鹽在熱障涂層上的應用提供了理論的基礎。但目前還沒有一種工藝能夠制備得到滿足APS工藝的稀土鉭酸鹽陶瓷粉體。

發(fā)明內容

本發(fā)明提供了稀土鉭/鈮酸鹽(RE₃Ta/NbO₇)陶瓷粉體及其制備方法，使得稀土鉭/鈮酸鹽陶瓷粉體粒徑和形狀滿足APS技術對粉體的要求，并且在將稀土鉭/鈮酸鹽陶瓷粉體噴涂在合金基體上后，能夠起到降低熱傳導的作用。

為了達到上述目的，本發(fā)明的基礎方案為：

稀土鉭/鈮酸鹽(RE₃Ta/NbO₇)陶瓷粉體，該陶瓷粉體的化學通式為RE₃TaO₇/RE₃NbO₇，該陶瓷粉體晶體結構為正交相，晶格空間群為C222₁，粒徑為10-50μm，該陶瓷粉體呈球形。

本基礎方案的技術原理和效果在于：

1、本基礎方案中稀土鉭/鈮酸鹽(RE₃Ta/NbO₇)陶瓷粉體的粒徑在10-50μm范圍內，一方面，這樣的粒徑范圍滿足APS噴涂技術的粉體要求(粒徑在10～200μm范圍內)，不會因粉體粒徑太大將噴槍的噴嘴堵塞住，從導致噴涂失敗的問題；另一方面，也不會因粉體的粒徑太小，使得粉體質量太小，導致粉末在噴槍的等離子火線的外表面，而未進入其心部，這樣粉末在長時間加熱作用下直接揮發(fā)掉，而導致噴涂失敗的問題。