[發(fā)明專利]一種熱障涂層用空心氧化鋯粉末的制備方法

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• 申請(qǐng)日: 2020-09-09
• 公開（公告）號(hào): CN112125693A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡為峰;汪玉玲;高冬宇;肖葵;楊慶新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京賽億科技有限公司
• 主分類號(hào): C04B38/06
• 分類號(hào): C04B38/06;C04B35/48;C04B35/622
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本發(fā)明公開了一種熱障涂層用空心氧化鋯粉末的制備方法，其工藝方法為，（1）造粒：將不同粒度的石墨粉末和氧化鋯粉末，經(jīng)過干燥、加膠黏劑，制成流動(dòng)性好、顆粒均勻的混合顆粒。（2）球化：將混合顆粒經(jīng)過等離子球化設(shè)備處理后，使氧化鋯外殼熔化，形成具有氧化鋯外殼石墨球心的球型顆粒。（3）去碳：將上一步的球形顆粒在真空加熱爐中升溫后通入一定氧氣，使氧氣與石墨發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化碳，去除球體中的石墨，留下氧化鋯外殼，制成空心氧化鋯粉末。使用該方法制得的空心氧化鋯粉末的特點(diǎn)在于，由于粉末為空心結(jié)構(gòu)，涂覆后能夠顯著提高熱端部件在高溫氧化和高溫氣流沖蝕等惡劣環(huán)境中的隔熱作用，延長(zhǎng)熱端部件的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熱障涂層領(lǐng)域，尤其是一種熱障涂層空心氧化鋯粉末的制備方法。

背景技術(shù)

熱障涂層是一種由特殊材料通過涂覆在熱端部件表面，具有良好的隔熱效果，通常用以降低基體的工作溫度的同時(shí)，也能減少基體所受磨損、高溫氧化等腐蝕因素對(duì)基體的破壞。在熱障涂層材料的選擇上，氧化鋯涂層作為陶瓷熱障涂層的一種，其具有低密度、高熔點(diǎn)、良好的熱沖擊性能、較高的熱膨脹系數(shù)、低熱導(dǎo)率等一系列優(yōu)良性能一直是熱障涂層材料中的首選。但是在傳統(tǒng)的熱障涂層材料的制備中，選用的氧化鋯粉末通常為實(shí)心結(jié)構(gòu)，在應(yīng)用熱障涂層中的過程中，通常涂覆在熱端部件上形成的孔隙率較低。

本發(fā)明提供一種熱障涂層空心氧化鋯粉末的制備方法，通過“造粒，”、“球化”、“去碳”三個(gè)步驟，通過較大直徑的石墨粉末與氧化鋯粉末的造粒，利用等離子球化設(shè)備和高溫真空加熱爐等設(shè)備，將氧化鋯粉末制成空心顆粒，具有空心結(jié)構(gòu)的氧化鋯粉末，在熱障涂層應(yīng)用中，能夠顯著提高涂層的孔隙率，顯著提高同類陶瓷熱障涂層的隔熱效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明在基于傳統(tǒng)的熱障涂層氧化鋯粉末制作工藝的的基礎(chǔ)上，利用以下三種工藝，制得一種全新結(jié)構(gòu)的、具有更好隔熱效果的空心氧化鋯粉末的制作方法，其具體步驟如下。

第一步：造粒。

第二步：球化。

第三步：去碳。

具體的，所述的造粒工藝為，將不同大小的石墨粉料和氧化鋯粉料，經(jīng)過干燥、加膠黏劑，制成流動(dòng)性好、粒徑均勻的混合顆粒。

優(yōu)選的，所述石墨粉料和氧化鋯粉料，石墨粉料顆粒直徑應(yīng)在15~20μm，氧化鋯粉料顆粒直徑應(yīng)在7~10μm，兩種粉末造粒時(shí)，其基本結(jié)構(gòu)為氧化鋯顆粒附著在石墨顆粒表面，造粒后的混合顆粒大小應(yīng)為30~40μm。

優(yōu)選的，所述造粒工藝中使用的膠黏劑，應(yīng)滿足以下要求：要有足夠的黏性，以保證良好的成型性和強(qiáng)度；經(jīng)高溫鍛燒能全部揮發(fā)，工藝簡(jiǎn)單，沒有腐蝕性，對(duì)陶瓷性能無不良影響。

具體的，所述球化工藝為，將經(jīng)過上一步造粒的混合顆粒經(jīng)過射頻等離子球化設(shè)備進(jìn)行處理，球化處理后的混合顆粒形狀均勻，其中的氧化鋯外層熔化在石墨表面，形成具有石墨內(nèi)核、氧化鋯外殼雙層結(jié)構(gòu)的球形顆粒。

優(yōu)選的，所述等離子球化設(shè)備，其工作區(qū)溫度應(yīng)高于氧化鋯熔點(diǎn)且低于石墨的熔點(diǎn)，將經(jīng)過造粒后混合顆粒噴入球化設(shè)備后，附著于石墨上的氧化鋯層熔化，形成球形外殼。

優(yōu)選的，經(jīng)過等離子球化的混合顆粒，其球形度應(yīng)≥95%，球形率≥98%。

具體的，所述去碳工藝為，將上一步具有石墨內(nèi)核、氧化鋯外殼的球形顆粒在真空加熱爐中升溫加熱，同時(shí)通入氧氣分壓，使氧氣與顆粒中的石墨發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化碳，去除球體中的石墨，留下氧化鋯外殼，形成空心氧化鋯粉末。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：