[发明专利]一种二氧化硅包覆二硼化锆-碳化硅的复合粉体

说明书

本发明涉及一种二氧化硅包覆二硼化锆‑碳化硅的复合粉体，属于复合粉体材料技术领域。所述复合粉体为核壳结构，壳层为二氧化硅，核为二硼化锆‑碳化硅团聚粉体；其中，二氧化硅包覆层可以抑制在等离子喷涂过程中碳化硅的挥发，降低碳化硅的损失，由于二氧化硅熔点低于硼化锆，在涂层制备过程中，二氧化硅可以进一步填充涂层中片层搭接造成的间隙、空位等缺陷，提高涂层的致密性。在所述复合粉体的制备过程中，采用分批次二次造粒方法提升不同粒径二硼化锆‑碳化硅团聚粉体包覆层厚度的一致性，所制备的复合粉体具有球形度好、致密度高以及流动性好的特点，满足等离子喷涂对于粉体的要求。

技术领域

本发明涉及一种表面改性的二硼化锆-碳化硅团聚粉体，具体涉及一种二氧化硅包覆二硼化锆-碳化硅的复合粉体，属于复合粉体材料技术领域。

背景技术

随着航空航天技术的发展，飞行器的速度越来越快，发动机内部以及基体表面所承受的温度越来越高，传统高温合金早已无法满足使用要求。高速发动机要求材料具有高强度、低密度、优异抗热冲击稳定性、耐腐蚀和抗氧化等性能。

二硼化锆(ZrB₂)是一种六方晶系准金属结构化合物，具有高熔点(3040℃)高硬度以及优异化学稳定性等优点；碳化硅(SiC)具有高强度、高硬度、低热膨胀系数等优点。所以二硼化锆中加入碳化硅作为涂层材料制成的复合涂层，其抗氧化性可以得到有效提高。

目前，制备二硼化锆-碳化硅等离子喷涂用微米团聚粉体的方法主要是通过球磨混粉和喷雾造粒工艺，但是所得到的球形粉体一般比较疏松、粗糙，结合强度较低，流动性和运输能力较差。另外，ZrB₂基粉体由于其高熔点、易氧化的特性，难以用常规的工艺进行烧结致密化；而且在涂层制备过程中，二硼化锆-碳化硅粉体由于熔化不充分，难以形成完整的片层结构，片层与片层之间存在大量的缺陷，使得涂层致密性下降，影响涂层的性能。有鉴于此，迫切需要发展一种新型结构的等离子喷涂用的复合二硼化锆-碳化硅复合粉体，以克服以上缺点，满足涂层的使用要求。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种二氧化硅包覆二硼化锆-碳化硅的复合粉体，所述复合粉体为核壳结构，这种核壳结构的粉体既保持了二硼化锆-碳化硅核材料的性质，又具有二氧化硅壳材料的一些特性，具有球形度好、致密度高以及流动性好的特点，满足等离子喷涂对于粉体的要求；二氧化硅包覆层可以抑制在等离子喷涂过程中碳化硅的挥发，降低碳化硅的损失，由于二氧化硅熔点低于硼化锆，在涂层制备过程中，二氧化硅可以进一步填充涂层中片层搭接造成的间隙、空位等缺陷，提高涂层的致密性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种二氧化硅包覆二硼化锆-碳化硅的复合粉体，所述复合粉体为核壳结构，二硼化锆-碳化硅团聚粉体为核，二氧化硅为壳；二氧化硅壳层的厚度优选3μm～10μm：

所述复合粉体的制备方法步骤如下：

(1)将二硼化锆、碳化硅、聚乙烯醇(PVA)以及去离子水混合均匀，得到悬浊液Ⅰ；将悬浊液Ⅰ转移至喷雾干燥造粒塔中进行团聚造粒，将造粒后的粉体经过检验筛，得到粒径为20μm～70μm的二硼化锆-碳化硅团聚粉体；

所述悬浊液Ⅰ中，二硼化锆和碳化硅的质量百分数之和为35％～60％，二硼化锆与碳化硅的质量比为4.8～9.5:1，聚乙烯醇的质量与二硼化锆和碳化硅质量之和的比为3～5:100；

(2)将SiO₂、聚乙烯醇以及去离子水混合均匀，得到悬浊液Ⅱ；将二硼化锆-碳化硅团聚粉体加入到悬浊液Ⅱ中，机械搅拌均匀后，再转移至喷雾干燥造粒塔中进行团聚造粒，将造粒后的粉体经过检验筛，得到粒径为20μm～90μm的二氧化硅包覆的二硼化锆-碳化硅团聚粉体；