一种稀土正磷酸盐陶瓷粉体及其制备方法和应用

专利2025-12-19  21


本发明属于陶瓷材料,具体涉及一种稀土正磷酸盐陶瓷粉体及其制备方法和应用。


背景技术:

1、热防护涂层在航空航天、大型舰船和大型火力发电等领域具有重要而广泛的应用价值。随着发动机的工作温度不断提高,发展新型热防护涂层材料已成为研发高性能航空发动机的关键课题。

2、稀土正磷酸盐rem3p3o12(re:稀土元素,m:ba或sr)具有优异的高温稳定性和极低的热导率等优点。尤其是该体系材料具有高的热膨胀系数,能够和镍基合金实现良好的热匹配,可以极大的缓解因基体材料与陶瓷层热膨胀系数不匹配产生的应力,被认为是潜在的热防护涂层候选材料。然而该稀土正磷酸盐粉体目前主要采用固相反应法来合成,其缺点在于合成过程中各原料反应活性低,迁移速度慢,不能实现各原料在原子层面的均匀混合,合成出来的rem3p3o12粉体的颗粒较大,导致制备的陶瓷致密性较低。因此,如何制备小粒径的稀土正磷酸盐成为本领域亟待解决的技术难题。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种稀土正磷酸盐陶瓷粉体及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法制备得到的稀土正磷酸盐陶瓷粉体粒径小且分布均匀。

2、为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:

3、本发明提供了一种稀土正磷酸盐陶瓷粉体的制备方法,包括以下步骤:

4、(1)将稀土盐溶液、钡盐/锶盐溶液、磷源溶液、络合剂和无机溶剂混合,进行络合反应,得到溶胶;

5、(2)将所述步骤(1)得到的溶胶进行干燥,得到干凝胶;

6、(3)将所述步骤(2)得到的干凝胶进行煅烧,得到稀土正磷酸盐陶瓷粉体。

7、优选地,所述步骤(1)中的稀土盐包括稀土氯化盐或稀土硝酸盐。

8、优选地,所述步骤(1)中的钡盐包括氯化钡、硝酸钡或醋酸钡;所述锶盐包括氯化锶、硝酸锶或醋酸锶。

9、优选地,所述步骤(1)中的磷源包括(nh4)2hpo4或nh4h2po4。

10、优选地,所述步骤(1)中的络合剂为柠檬酸。

11、优选地,所述步骤(1)中稀土盐、钡盐/锶盐、磷源和络合剂的摩尔比为1:3:3:(3.5~8)。

12、优选地,所述步骤(1)中络合反应的温度为80~90℃,络合反应的时间为2~8h。

13、优选地,所述步骤(2)中的干燥包括依次进行的一段干燥和二段干燥。

14、本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的稀土正磷酸盐陶瓷粉体。

15、本发明还提供了上述技术方案所述稀土正磷酸盐陶瓷粉体在热防护涂层中的应用。

16、本发明提供了一种稀土正磷酸盐陶瓷粉体的制备方法,包括以下步骤:将稀土盐溶液、钡盐/锶盐溶液、磷源溶液、络合剂和无机溶剂混合,进行络合反应,得到溶胶;将所述溶胶进行干燥,得到干凝胶;将所述干凝胶进行煅烧,得到稀土正磷酸盐陶瓷粉体。本发明先采用溶液形式的前驱体(稀土盐溶液、钡盐/锶盐溶液、磷源溶液)能够在分子级别上均匀分散,使得陶瓷粉体尺寸均匀;采用溶胶凝胶法,在溶胶凝胶的过程中颗粒尺寸始终保持在纳米尺度,从而获得粒径小且分布均匀的陶瓷粉体。实验结果表明,本发明提供的制备方法制备的稀土正磷酸盐陶瓷粉体晶粒平均尺寸为13.062~20.357μm。



技术特征:

1.一种稀土正磷酸盐陶瓷粉体的制备方法,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中的稀土盐包括稀土氯化盐或稀土硝酸盐。

3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中的钡盐包括氯化钡、硝酸钡或醋酸钡;所述锶盐包括氯化锶、硝酸锶或醋酸锶。

4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中的磷源包括(nh4)2hpo4或nh4h2po4。

5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中的络合剂为柠檬酸。

6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中稀土盐、钡盐/锶盐、磷源和络合剂的摩尔比为1:3:3:(3.5~8)。

7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中络合反应的温度为80~90℃,络合反应的时间为2~8h。

8.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中的干燥包括依次进行的一段干燥和二段干燥。

9.权利要求1~8任意一项所述制备方法制备得到的稀土正磷酸盐陶瓷粉体。

10.权利要求9所述稀土正磷酸盐陶瓷粉体在热防护涂层中的应用。


技术总结
本发明提供了一种稀土正磷酸盐陶瓷粉体及其制备方法和应用,属于陶瓷材料技术领域。本发明提供的稀土正磷酸盐陶瓷粉体的制备方法,包括以下步骤:将稀土盐溶液、钡盐/锶盐溶液、磷源溶液、络合剂和无机溶剂混合,进行络合反应,得到溶胶;将所述溶胶进行干燥,得到干凝胶;将所述干凝胶进行煅烧,得到稀土正磷酸盐陶瓷粉体。本发明采用溶液形式的前驱体(稀土盐溶液、钡盐/锶盐溶液、磷源溶液)能够在分子级别上均匀分散,使得陶瓷粉体尺寸均匀;采用溶胶凝胶法,在溶胶凝胶的过程中颗粒尺寸始终保持在纳米尺度,从而获得粒径小且分布均匀的陶瓷粉体。

技术研发人员:武广达,于法鹏,许重庆,程秀凤,赵显
受保护的技术使用者:山东大学
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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