一种环境障涂层用BSAS粉末固相合成方法与流程

本发明属于环境障涂层材料技术领域，具体是一种环境障涂层用bsas粉末固相合成方法。

背景技术：

sic基复合材料具有高比强、高比模、耐高温、抗氧化等优异的性能，是发动机热端部件的理想材料。sic基复合材料在干燥的环境下具有较高的高温抗氧化性能，但在发动机服役环境下，sic基复合材料会与水蒸气反应，生成si(oh)4气体，性能迅速下降，环境障涂层是解决这一问题的关键技术。

bsas高温环境下相结构稳定，具有较好的抗高温水氧性能，且与sic复合材料基体热膨胀系数接近，是环境障涂层的主要材料之一。bsas环境障涂层的制备一般采用等离子喷涂方法制备，nasa采用等离子喷涂工艺制备的环境障涂层已经通过了14000h的试车考核，大大提高了sic复合材料的使用寿命。

等离子喷涂制备bsas涂层是采用高温、高速和高焓的等离子焰流来熔融和加速bsas粉末并喷射沉积到基体上。喷涂的粉末一般为中空球形，具有较好的流动性。bsas粉末的制备工艺文献较少，在国内市场也无成熟的产品可以购买，因bsas粉末制备是涂层制备的前提。

技术实现要素：

本发明提供了一种环境障涂层用bsas粉末固相合成方法，该固相合成方法采用baco3、srco3、al(oh)3和sio2为原材料，按照一定摩尔比例混合，球磨、烘干、过筛后进行烧结，得到块状bsas；再加入一定比例的阿拉伯胶、柠檬酸铵和去离子水球磨；再次球磨后喷雾造粒得到中空球状的bsas粉末。本发明型合成的bsas粉末为单一相结构，粒径分布在40-125μm，1400℃高温下结构稳定。本发明工艺过程简单，易操作，合成温度低，生产成本低；合成的粉末流动性好，适于等离子喷涂制备bsas环境障涂层。

本发明技术方案：一种环境障涂层用bsas粉末固相合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将baco3、srco3、al(oh)3和sio2粉末按(0.7-0.8):(0.2-0.3):(0.9-1.1):(1.9-2.1)摩尔比混合，加入400-600ml去离子水(便于球磨转动)快速球磨3-4h；

步骤二：将球磨后的粉末90-110℃烘干11-13h，过40目筛，粒度为280-320μm；

步骤三：将步骤三的粉末置于马弗炉中1200-1400℃烧结8-10h，得到块状bsas；

步骤四：将块状bsas手磨磨碎，粒度为1-3mm，加入阿拉伯胶、柠檬酸铵、去离子水，质量比为(0.9-1.1):(0.01-0.03):(0.007-0.009):(0.9-1.1)，球磨20-25h；

步骤五：对所得的粉末过40目筛，进行喷雾造粒，得到bsas粉末；

步骤六：将上述步骤得到的bsas粉末过100目筛，得到粒度范围在40-125μm的bsas粉末固相粉体颗粒用于等离子喷涂。

所述原材料为固体的baco3、srco3、al(oh)3和sio2粉末，纯度≥95％，最优混合比例为摩尔比0.75:0.25:1:2。

所述最优烧结温度为1200℃，烧结时间为10h。

所述加入的阿拉伯胶、柠檬酸铵及去离子水与bsas最优质量比为1:0.02:0.008:1。

所述粉末过40目筛后，进行喷雾造粒。

所述喷雾造粒后的粉末过140目筛，确保粒径分布范围为40-125μm。

合成的bsas粉末为中空球状。本发明有益效果：本发明baco3、srco3、al(oh)3和sio2为原材料，按比例均匀混合，球磨、烘干、过筛后进行烧结，得到块状bsas；再加入一定比例的阿拉伯胶、柠檬酸铵和去离子水球磨后喷雾造粒得到中空球状的bsas粉末。本发明工艺过程简单，易操作，合成温度低，生产成本低；合成的bsas粉末为单一相结构，粒径分布在40-125μm，1400℃高温下结构稳定，粉末流动性好，适于等离子喷涂制备bsas环境障涂层。

附图说明

图1为bsas粉末形貌；

图2为bsas粉末结构；

图3为bsas粉末结构热膨胀系数。

具体实施方式

实例1

本发明涉及一种环境障涂层用bsas粉末固相合成方法，包括以下步骤：

步骤一：选择纯度≥95％的baco3、srco3、al(oh)3和sio2粉体为原材料，称量baco3粉末300g，srco3粉末64g、al(oh)3粉末304g和sio2粉末248g，混合均匀，加入400ml去离子水快速球磨3h；

步骤二：将球磨后的粉末90℃烘干13h，过40目筛，粒度为280-300μm；

步骤三：将步骤三的粉末置于马弗炉中1200℃烧结10h，得到块状bsas；

步骤四：将块状bsas手磨磨碎至1-3mm，加入阿拉伯胶、柠檬酸铵、去离子水，阿拉伯胶、柠檬酸铵、去离子水与bsas质量比为9:0.1:0.07:9球磨22h；

步骤五：对所得的粉末过40目筛，进行喷雾造粒，得到bsas粉末；

步骤六：将上述步骤得到的粉末过140目筛，得到粒度范围在40-125μm的bsas粉体颗粒用于等离子喷涂。

实例2

步骤一：选择纯度≥95％的baco3、srco3、al(oh)3和sio2粉体为原材料，称量baco3粉末321g，srco3粉末80.1g、al(oh)3粉末338.2g和sio2粉末260.6g，混合均匀，加入500ml去离子水快速球磨3h；

步骤二：将球磨后的粉末100℃烘干12h，过40目筛，粒度为300-320μm；

步骤三：将步骤三的粉末置于马弗炉中1300℃烧结9h，得到块状bsas；

步骤四：将块状bsas手磨磨碎至1-3mm，加入阿拉伯胶、柠檬酸铵、去离子水，阿拉伯胶、柠檬酸铵、去离子水与bsas质量比为1:0.02:0.008:1球磨25h；

步骤五：对所得的粉末过40目筛，进行喷雾造粒，得到bsas粉末；

步骤六：将上述步骤得到的粉末过140目筛，得到粒度范围在40-125μm的bsas粉体颗粒用于等离子喷涂。

实例3

步骤一：选择纯度≥95％的baco3、srco3、al(oh)3和sio2粉体为原材料，称量baco3粉末342g，srco3粉末96g、al(oh)3粉末372g和sio2粉末274g，混合均匀，加入600ml去离子水快速球磨3h；

步骤二：将球磨后的粉末110℃烘干11h，过40目筛，粒度为300-320μm；

步骤三：将步骤三的粉末置于马弗炉中1400℃烧结8h，得到块状bsas；

步骤四：将块状bsas手磨磨碎至1-3mm，加入阿拉伯胶、柠檬酸铵、去离子水，阿拉伯胶、柠檬酸铵、去离子水与bsas质量比为1.1:0.03:0.009:1.1球磨25h；

步骤五：对所得的粉末过40目筛，进行喷雾造粒，得到bsas粉末；

步骤六：将上述步骤得到的粉末过140目筛，得到粒度范围在40-125μm的bsas粉体颗粒用于等离子喷涂。

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