本发明涉及一种通过喷雾造粒技术低温下原位合成球形钇铝石榴石(yag)粉体的方法以及所合成的球形钇铝石榴石粉体,所述的粉体适用于等离子喷涂及陶瓷压制。
背景技术:
1、随着科技的快速发展,高性能陶瓷的需求日益增加,钇铝石榴石(yag)作为一种重要的无机非金属材料,因其出色的光学、热学和机械性能而被广泛应用于陶瓷、涂层、电子、医疗等领域。近年来,随着对材料性能要求的提高,球形yag粉体因其独特的物理和化学性质受到了广泛关注:由于其独特的球形结构,粒径分布相对较窄,从而保证了粉末颗粒在成型过程中的均匀性,这种高均匀性可以大大提高材料制备的精度和质量,使材料的物理和化学性能得到最佳发挥;此外,球形yag粉体因其颗粒形状规则,不会出现颗粒交错和堆积等情况,因此具有优良的流动性,使得生产过程更加高效,同时球形结构可以更好地填充成型模具内的空隙,从而提高陶瓷致密度;最后,球形yag由于其结构紧密,具有较高的可塑性,可以更加方便地制备各种复杂形状的材料,且具有更高的物理和化学特性,如硬度、耐刻蚀性能等。因此,球形yag粉体的制备技术对于提升相关产业的技术水平和市场竞争力具有重要意义。
2、球形yag粉体的制备方法通常包括液相法和固相法,液相法制备球形yag粉体通常需要大量的溶剂和沉淀剂,且产量较低,这增加了制备成本,限制了其在大规模生产中的应用,而传统的固相反应法由于合成温度过高及时间过长,通常会使粉体失去烧结活性。y2o3粉体与al2o3粉体经固相反应法通常需要温度高于1400℃才能有效合成yag相,纯相则需要更高的煅烧温度,通常为1600℃。
3、公开号为cn 111925202b的中国专利,公开了一种无烧结助剂的钇铝石榴石粉体、钇铝石榴石陶瓷、其制备方法与应用。该方法将yag粗粉经过流化床球化得到球形yag粉体,平均粒径为10μm~300μm。但流化床制粒粒度偏大,且在操作过程中需要调整多个参数,具有能耗较高和成本较高的缺点。
技术实现思路
1、为了解决或部分解决上述技术问题,本发明提供了一种通过喷雾造粒技术原位合成球形钇铝石榴石粉体的方法,包括下述步骤:
2、s1、将氧化钇(y2o3)粉末、氧化铝(al2o3)粉末、去离子水、分散剂、粘结剂进行机械搅拌,得到混合浆料;
3、s2、将混合浆料进行喷雾造粒,得到球形混合粉体;
4、s3、将上述球形混合粉体置于马弗炉中在空气氛围下无压煅烧。
5、可选地,的混合浆料制备包括下述步骤:
6、s11、按照y3al5o12的化学计量比,将氧化钇(y2o3)粉末、氧化铝(al2o3)粉末和去离子水进行机械搅拌混合;
7、s12、搅拌一段时间后加入分散剂,持续搅拌;
8、s13、造粒前加入粘结剂,得到混合浆料。
9、可选地,步骤s11中,混合浆料的固含量为30~60wt.%。
10、可选地,步骤s12中,分散剂选自柠檬酸铵、六偏磷酸钠、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮中的一种,添加量为粉体质量的0.1~2wt.%;
11、粘结剂选自聚乙烯醇和聚乙烯醇缩丁醛中的一种,添加量为粉体质量的0.1~1wt.%。
12、可选地,步骤s2中,混合浆料通过喷雾干燥机进行造粒,喷雾干燥机的进口温度为150~300℃,出口温度为50~200℃;喷雾干燥机的雾化器转速为30~50hz。
13、可选地,步骤s2中,造粒所得球形混合粉体的粒径为10~100μm。
14、可选地,步骤s2中,造粒所得球形混合粉体的球形度标准偏差为0~0.3。
15、可选地,步骤s2中,造粒所得球形混合粉体的流动性指数为70~90。
16、可选地,步骤s3中,煅烧过程的条件为:升温速率为1~10℃/min;煅烧温度范围为1000~1600℃;高温保温时间为2~10h。
17、本发明还提供了一种球形钇铝石榴石(yag),粉体,可选地,前述任意一项的方法合成。
18、本发明采用微米级y2o3粉为原料,细化后的y2o3粉体与al2o3粉体按y3al5o12的化学计量比,加入分散剂与粘结剂配制混合浆料,所得浆料经蠕动泵送至喷雾干燥机内部与热空气接触实现喷雾造粒,eds扫描y元素与al元素摩尔比越接近化学计量比0.60,分散均匀性越好,能够降低成本。
19、具体地,该方法采用al2o3/y2o3混合浆料体系,包括分散剂及粘结剂,采用喷雾干燥法原位制备复合颗粒状颗粒,以浆料的稳定性为指导,调节分散剂的添加量,以改变al2o3与y2o3的结合状态,提高混合均匀性,降低yag单相的合成温度。当shmp含量为1wt.%时,固含量为45wt.%的混合料浆沉淀24小时后稳定性最好。在此条件下,喷雾干燥得到的颗粒为单分散致密均匀的球形,在1100℃空气气氛下煅烧得到yag单相颗粒。该方法工艺简单,成本及能耗低,产量高,无环境污染,适用于大批量工业化生产。
1.一种通过喷雾造粒技术原位合成球形钇铝石榴石粉体的方法,其特征在于,包括下述步骤:
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所述的混合浆料制备包括下述步骤:
3.按照权利要求2所述的方法,其特征在于,所述步骤s11中,所述混合浆料的固含量为30~60wt.%。
4.按照权利要求2所述的方法,其特征在于,所述步骤s12中,所述分散剂选自柠檬酸铵、六偏磷酸钠、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯吡咯烷酮中的一种,添加量为粉体质量的0.1~2wt.%;
5.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤s2中,混合浆料通过喷雾干燥机进行造粒,所述喷雾干燥机的进口温度为150~300℃,出口温度为50~200℃;所述喷雾干燥机的雾化器转速为30~50hz。
6.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤s2中,造粒所得球形混合粉体的粒径为10~100μm。
7.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤s2中,造粒所得球形混合粉体的球形度标准偏差为0~0.3。
8.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤s2中,造粒所得球形混合粉体的流动性指数为70~90。
9.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤s3中,所述煅烧过程的条件为:升温速率为1~10℃/min;煅烧温度范围为1000~1600℃;高温保温时间为2~10h。
10.一种球形钇铝石榴石(yag),粉体,其特征在于,采用权利要求1-9中任意一项所述的方法合成。
