[发明专利]一种烟灰状轻质纳米氧化钇粉体的制备方法

说明书

本发明涉及一种烟灰状轻质纳米氧化钇粉体的制备方法，包括：以Y(NOsubgt;3)3/subgt;·6Hsubgt;2/subgt;O、氨水、乙二醇及蒸馏水为原料配制硝酸钇溶液，待硝酸钇溶解完全后，加入乙二醇、氨水调节pH值为7.5～10，搅拌第一设定时间后得到白色乳状水溶液；将白色乳状水溶液放入管式炉加热并收集、冷却炉中的粉体，得到黑灰色烟灰状蓬松物质；将烟灰状蓬松物质在设定温度下加热并以第二设定时间保温除去残留碳，获得纯白色烟灰状蓬松粉体。该烟灰状轻质纳米氧化钇粉体的制备方法的目的是解决传统制备方法的产物容易沉降团聚、纯度低及工艺复杂、能耗高、三废排放量大的问题。

技术领域

本发明涉及纳米氧化钇制备技术领域，具体涉及一种烟灰状轻质纳米氧化钇粉体的制备方法。

背景技术

金属超塑成形/扩散连接(Superplastic Forming/Diffusion Bonding，简称SPF/DB)技术是一种低成本、高效益、近无余量的成形技术，可用于制造多层空心的轻量化结构，从而达到降低结构重量、提高结构完整性和承载效率的目的，在航空、航天、火车、汽车等构件制造方面具有独特的技术优势，其深入发展及广泛应用将对现代航空航天结构的设计和制造产生持续重大影响，在国外被誉为21世纪大型复杂结构件的高效费比制造技术。在工艺上，我国已突破SPF/DB的主要关键技术，在腹鳍、叶片、翼面等产品方面已形成较稳定的工艺体系。但高性能、低成本、高加工率是永恒的主题，隔离剂的涂覆是其中一个关键的工艺难点，隔离剂涂覆质量将直接决定零件的好坏，隔离剂涂覆质量低，会直接导致零件的报废，从而产生重大经济损失。

隔离剂的作用是在高温环境下对金属板材原子间进行隔离，是超塑成形/扩散连接中的一个关键的工序，隔离剂配方及涂覆质量直接影响制备质量。现有隔离剂的主要成分是氧化钇(Y₂O₃)粉末。氧化钇是一种不溶于水和碱、溶于酸的白色稀土氧化物，密度5.01g/cm³，熔点2410℃，属于立方晶系，具有独特的光学及物理化学性质，已经广泛应用于功能陶瓷材料、荧光材料、催化、激光、发光等领域。

粉体的微观形貌和性能决定了其物化性能和应用领域。在钛合金的超塑成形/扩散连接过程中，在不需要焊接的区域通常涂覆一层由纳米尺寸的氧化钇粉体组成的隔离止焊剂。为保证隔离止焊剂的涂覆精度，常用的方法是将纳米尺寸的氧化钇粉体分散在有机载体中制备成可以丝网印刷的油墨。由于氧化钇粉体密度高达5.01g/cm³，而液体的通常约为1g/cm³，在油墨储存过程中由于纳米尺寸氧化钇粉体密度与液体密度相差大而迅速沉降团聚，导致油墨有效期通常只有6个月失效。因此，急需一种轻质纳米尺寸氧化钇粉体，在液体中分散稳定，不会因为粉体与液体的密度差而在很短的时间内沉降团聚。

另外，由于钛元素为活性较高的活泼金属元素，在钛合金超塑成形/扩散连接加工过程中温度为900～950℃，如果氧化钇粉体中含有其它金属元素，则与钛合金中的钛元素发生反应，无法满足钛合金超塑成形/扩散连接的要求。此外，钛元素在高温条件下会与碳反应形成TiC，如果氧化钇粉体中残留较多的碳，则容易导致被涂覆的母材表面性质发生改变，从而影响钛合金超塑成形/扩散连接工件质量。因此，超塑成形/扩散连接对止焊剂中的氧化钇粉体要求是轻质、高纯、碳残留极少。