本發(fā)明涉及陶瓷粉體，具體涉及一種等離子噴涂用陶瓷粉末和等離子噴涂制備陶瓷涂層的方法。

背景技術(shù)：

1、航空航天的飛速發(fā)展對高溫材料提出了更嚴(yán)苛的要求，高溫材料的發(fā)展及應(yīng)用對航天技術(shù)具有極其重要的推動作用。高溫合金、難熔金屬及陶瓷基復(fù)合材料作為先進(jìn)高溫材料服役在高溫有氧環(huán)境下容易發(fā)生氧化，使材料失去其優(yōu)異的結(jié)構(gòu)性能。高溫抗氧化涂層是防止結(jié)構(gòu)材料在高溫下發(fā)生氧化延長其使用壽命的有效途徑。

2、等離子噴涂是是以等離子弧為熱源的熱噴涂，工作氣體常用氮?dú)饣驓鍤庠偌尤肷倭康臍錃?，利用高溫、高速的焰流來熔融金屬陶瓷粉末而形成霧化熔滴，細(xì)小的霧化熔滴告訴撞擊基底表面，形成互鎖的層狀結(jié)構(gòu)。由于等離子流的高溫作用，等離子噴涂特別適用于噴涂陶瓷涂層。從而使零件表面獲得不同的硬度、耐磨、耐熱、耐腐蝕、絕緣、隔熱等物理化學(xué)性能，以滿足零件不同工作條件的要求。目前，等離子噴涂引起越來越多的人們的重視，并在先進(jìn)材料的研究與開發(fā)中廣泛應(yīng)用。

3、然而，等離子噴涂陶瓷涂層存在以下缺陷：1、涂層孔隙率高，耐磨和耐腐蝕和抗氧化性能得不到保證；2、涂層和基體的結(jié)合力較差，存在涂層脫落的風(fēng)險。

4、因此，提供一種具有耐磨、耐腐蝕的陶瓷涂層顯得尤為重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的陶瓷涂層容易從基體上脫落，涂層的耐磨、耐腐蝕性差的問題，提供一種等離子噴涂用陶瓷粉末和等離子噴涂制備陶瓷涂層的方法。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種等離子噴涂用陶瓷粉末，所述等離子噴涂用陶瓷粉末包含：a2hf2o7和b2(zrxce1-x)2o7；其中，a選自y、ga、gd中的至少一種；b選自ga、la、pr、nd、sm和yb中的至少一種，0≤x＜1。

3、根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選條件下，所述a2hf2o7和b2(zrxce1-x)2o7的重量比為1-10：1，優(yōu)選為2-5:1。

4、根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選條件下，a選自y和gd中的至少一種；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述a2hf2o7可以是y2hf2o7或gd2hf2o7。

5、根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選條件下，b選自ga和la中的至少一種；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述b2(zrxce1-x)2o7可以是ga2(zrxce1-x)2o7或la2(zrxce1-x)2o7。

6、本發(fā)明中，所述a2hf2o7的制備方法能夠為所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所知，例如可以采用溶膠法、共沉淀法、水熱法等方法制備得到；在本發(fā)明的一些優(yōu)選實施方式中，制備所述a2hf2o7的方法包括以下步驟：將可溶性鉿鹽和a鹽溶解于水中，得到混合溶液；接著在攪拌條件下，將氨水逐滴加入到混合溶液中至完全沉淀；接著將沉淀進(jìn)行離心、洗滌和焙燒，即得到a2hf2o7粉體。優(yōu)選地，所述焙燒的條件包括：焙燒溫度為400-600℃，時間為1-6h。

7、本發(fā)明中，所述b2(zrxce1-x)2o7的制備方法能夠為所屬領(lǐng)域技術(shù)人員所知，例如可以采用固相燒結(jié)法、溶膠法、共沉淀法、水熱法等方法制備得到。在本發(fā)明的一些優(yōu)選實施方式中，制備所述b2(zrxce1-x)2o7的方法包括以下步驟：將氧化鋯、氧化鈰和金屬b的氧化物在1600℃下預(yù)燒8h，然后球磨24h，然后再在1400℃下燒結(jié)5h。

8、本發(fā)明第二方面提供一種等離子噴涂制備陶瓷涂層的方法，所述方法包括：

9、1)以a2hf2o7、b2(zrxce1-x)2o7與粘接劑在水中混合，形成漿料，然后將漿料進(jìn)行噴霧造粒，得到微粒；

10、2)將所述微粒通過等離子噴涂法在基材表面制備陶瓷涂層；

11、3)將步驟2)得到的基材進(jìn)行激光燒結(jié)。

12、根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選條件下，所述等離子噴涂法的工藝包括：氬氣的流量為30-100slpm，氫氣的流量為2-20slpm，噴涂距離為100-300mm，電弧電流為300-500a，真空室壓強(qiáng)為100-500mbar，送粉速率為5-30rpm。

13、根據(jù)本發(fā)明，為了提高涂層的致密度，本發(fā)明還對噴涂陶瓷涂層的基材進(jìn)一步進(jìn)行激光燒結(jié)，優(yōu)選條件下，所述激光燒結(jié)的功率為100-200w，掃描速度為1-1.5m/min，光斑直徑為0.5-1.5mm。

14、根據(jù)本發(fā)明，為了提高所述涂層的結(jié)合力，避免涂層脫落，優(yōu)選條件下，在所述激光燒結(jié)前，還將所述基材以5-10℃/min的升溫速率升溫至800-1000℃。

15、本發(fā)明中，在等離子噴涂前，還對基材進(jìn)行必要的除油和噴砂處理。

16、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的陶瓷粉末經(jīng)等離子噴涂后，能夠在基材表面形成致密的陶瓷涂層，提高基材的耐磨、耐腐蝕性能和耐高溫性能；且該涂層與基材之間具有強(qiáng)的結(jié)合力，不易從基材表面脫落。

技術(shù)特征：

1.一種等離子噴涂用陶瓷粉末，其特征在于，所述等離子噴涂用陶瓷粉末包含：a2hf2o7和b2(zrxce1-x)2o7；其中，a選自y、ga和gd中的至少一種；b選自ga、la、pr、nd、sm和yb中的至少一種，0≤x＜1。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子噴涂用陶瓷粉末，其特征在于，所述a2hf2o7和b2(zrxce1-x)2o7的重量比為1-10：1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子噴涂用陶瓷粉末，其特征在于，a選自y和gd中的至少一種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子噴涂用陶瓷粉末，其特征在于，b選自ga和la中的至少一種。

5.一種等離子噴涂制備陶瓷涂層的方法，其特征在于，所述方法包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述等離子噴涂的工藝包括：氬氣的流量為30-100slpm，氫氣的流量為2-20slpm，噴涂距離為100-300mm，電弧電流為300-500a，真空室壓強(qiáng)為100-500mbar，送粉速率為5-30rpm。

7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述激光燒結(jié)的功率為100-200w，掃描速度為1-1.5m/min，光斑直徑為0.5-1.5mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，在所述激光燒結(jié)前，還將所述基材以5-10℃/min的升溫速率升溫至800-1000℃。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及陶瓷粉體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種等離子噴涂用陶瓷粉末和等離子噴涂制備陶瓷涂層的方法。所述等離子噴涂用陶瓷粉末包含：A2Hf2O7和B2(ZrxCe1?x)2O7；其中，A選自Y、Ga、Gd和La中的至少一種；B選自Ga、La、Pr、Nd、Sm和Yb中的至少一種，0≤x＜1。本發(fā)明提供的陶瓷粉末經(jīng)等離子噴涂后，能夠在基材表面形成致密的陶瓷涂層，提高基材的耐磨、耐腐蝕性能和耐高溫性能；且該涂層與基材之間具有強(qiáng)的結(jié)合力，不易從基材表面脫落。

技術(shù)研發(fā)人員：黃開貴,何橋,葉躍坤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽應(yīng)友光電科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/26