一種稀土氧化物包覆氧化鈣粉體的制備方法技術

本發明專利技術公開了一種稀土氧化物包覆氧化鈣粉體的制備方法，屬于鈦合金精密鑄造技術領域。所述的制備方法包括制備氧化鈣懸浮液、制備稀土氧化物前驅體溶液、溶液混合、調整PH值、燒結等步驟，得到內部為氧化鈣，外層為稀土氧化物的稀土氧化物包覆氧化鈣粉體。用該粉體制備的陶瓷壓制圓片在室溫條件下的水化實驗顯示：20天后的增重率小于0.11%，具有很好的抗水化性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種具有抗水化性能的無機粉體的制備方法，尤其是。
技術介紹
合金鑄件的復雜內腔主要通過使用預制的陶瓷型芯來成型，并待鑄件鑄成后設法脫除。其工藝流程如下陶芯制備、含陶芯的蠟模制備、制殼、型殼脫蠟和焙燒、合金澆鑄、脫芯。隨著我國發展大型飛機項目和各種新型發動機研制項目的啟動，鈦合金精密鑄件的形體和結構越來越復雜，往往帶有復雜內腔，對型芯的綜合性能尤其是脫芯性能提出了更高的要求。目前，研究較為廣泛的氧化鋁、氧化硅基陶瓷型芯，因型芯材料不具備對熔融鈦合金良好的化學反應惰性且脫芯困難不適合應用于鈦合金精鑄領域。氧化鈣與熔融鈦合金在高溫下具有較高的化學反應惰性，因具有遇水易水化的特點而具備相對優良的脫芯性能。 因其上述性能，引起了相關科研人員的關注，如公開號CN 102531648A的中國專利技術專利申請公開了一種鈦合金鑄造用氧化鈣基體陶瓷型芯及制備方法，其包括有下列重量百分比的成分1. O 15%的二氧化鋯、O. 5 10. 0%的氧化釔、O. 05 O. 1%的氧化釷和余量的氧化鈣。該專利中氧化鈣的含量為74. 9 98. 45wt%,由于在鈦合金精密鑄造工藝較為復雜，從含陶芯的蠟模制備到合金的澆注時間一般均在兩周以上，型芯在使用過程中要與水基涂料相接觸。上述專利制備出的型芯遇水后即發生水化反應而造成型芯的潰散，因此，上述型芯難以實際應用于鈦合金精密鑄造領域。公開號CN 1793033A的中國專利技術專利申請公開了一種鈦合金精密鑄造用陶瓷型芯材料，主體成分為氧化鋯，其含量為60 85wt%，其中氧化鈣的含量為4 20wt%。目前，型芯的脫芯工藝主要有機械力破壞脫芯、化學腐蝕脫芯、 機械力破壞與化學腐蝕相結合，對于復雜形狀的型芯很難進行機械力破壞脫除只能采用化學腐蝕脫芯方法。上述型芯中氧化鋯的含量較多，氧化鋯又是一種穩定的化合物，不溶于酸堿溶液，因此，型芯的脫芯困難，且由于型芯中含有一定量的氧化鈣，型芯同樣面臨著在使用過程中水化問題。鈦合金精密鑄造工藝復雜、生產周期較長，在制殼等工序中型芯要與含水的涂料接觸，而氧化鈣陶瓷型芯吸水后會生成粉末狀的氫氧化鈣使型芯潰散而不能繼續使用。因此，開發一種具有抗水化效果的氧化鈣粉體是鈦工業實際生產中的需要。
技術實現思路
本專利技術是提供。通過該方法制備出的稀土氧化物包覆氧化鈣粉體具有良好的抗水化性能，適合于制備鈦合金陶瓷型芯。所述的稀土氧化物包覆氧化鈣粉體的制備方法，包括以下步驟步驟一，制備氧化鈣懸浮液將非離子表面活性劑加入到無水乙醇中形成第一混合溶液，其中每IOL無水乙醇中含有O. I Ikg非離子表面活性劑；將氧化鈣粉加入到第一混合溶液中，攪拌制備出氧化鈣懸浮液；步驟二，制備稀土氧化物前驅體溶液將氧氯化鋯和無機釔鹽以任何比例混合作為稀土氧化物前驅體，稱取氧氯化鋯和無機釔鹽放入盛有無水乙醇的容器中加熱，加入過氧化氫，攪拌制備稀土氧化物前驅體溶液；步驟三，將稀土氧化物前驅體溶液加入到氧化鈣懸浮液中，攪拌得到第二混合溶液；步驟四，將氨水加入第二混合溶液中調整溶液的PH值至8 11得到第三混合溶液；步驟五，烘干第三混合溶液得到烘干粉體；步驟六，將烘干粉體進行燒結，燒結溫度為500 1600°C，時間為O. 5_20h。最終得到稀土氧化物包覆氧化鈣的粉體。步驟一中所述的氧化鈣粉，其加入量是IOL無水乙醇中加入I 20kg氧化鈣粉。所述的非離子表面活性劑，它可以是選自聚乙二醇、脂肪醇聚氧乙烯醚、高碳脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯胺或聚氧乙烯酰胺中的一種。所述的無機釔鹽可以為氯化釔或硝酸釔。所述的過氧化氫，加入量為每配制IOL稀土氧化物前驅體溶液加入00000. I O. 5kg過氧化氫。所述的稀土氧化物前驅體溶液，它的摩爾質量百分比濃度為O. 01 22mol/L。所述的第二混合溶液，其中稀土氧化物前驅體與氧化鈣粉體的物質的量之比為 O. 005 9. 5。本專利技術提供的稀土氧化物包覆氧化鈣粉體的制備方法中，采用醇基稀土溶膠為稀土氧化物的前驅體，通過“溶膠_凝膠”反應將稀土氧化物包覆在氧化鈣粉體的表面，得到內部為氧化鈣，外層為稀土氧化物的稀土氧化物包覆氧化鈣粉體。該粉體具備良好的抗水化性能，且制備工藝簡單、成本較低，適合工業化生產。附圖說明圖I為本專利技術中稀土包覆氧化鈣粉體制備方法流程圖2為純氧化鈣制備的陶瓷片的水化試驗前后對比效果圖3為實施例中制備的稀土氧化物包覆氧化鈣粉體制備的陶瓷片的水化試驗前后對比效果圖。具體實施方式下面將結合附圖和實施例對本專利技術作進一步的詳細說明。實施例I :采用本專利技術提供的制備方法制備稀土氧化物包覆氧化鈣粉體材料，如圖I所示流程，具體包括如下步驟步驟一、制備氧化鈣懸浮液將O. Ikg聚乙二醇加入到IOL無水乙醇中形成第一混合溶液，將Ikg氧化鈣粉加入到第一混合溶液中，攪拌制備出氧化鈣懸浮液；步驟二、制備稀土氧化物前驅體溶液取一定量的氧氯化鋯放入盛有無水乙醇的容器中中加熱，加入質量百分比濃度為25%的過氧化氫溶液，攪拌制備摩爾質量百分比濃度為22mol/L的氧化鋯前驅體溶液；步驟三、將氧化鋯前驅體溶液加入到制備好的氧化鈣懸浮液中，攪拌得到第二混合溶液，其中稀土氧化物前驅體氧氯化鋯與氧化鈣粉的物質的量之比為9. 5:1 ;步驟四、將氨水加入第二混合溶液中并調整溶液的PH值至8得到第三混合溶液；步驟五、烘干第三混合溶液得到烘干粉體，選擇烘干條件為溫度80°C，烘干9小時。步驟六、將烘干粉體進行燒結，其中燒結溫度為500°C，時間為20h。最終得到稀土氧化物包覆氧化鈣的粉體。對上述制備得到稀土氧化物包覆氧化鈣粉體利用手動液壓機于20MPa壓力下壓制出直徑為20mm的圓片,然后將圓片放入高溫爐中在800°C下燒結2h,隨后進行水化實驗, 試驗結果如表I所示。表I水化實驗結果時間/天I5101520增重率/%O. 037O. 046O. 078O. 083O. 11從表I可見，采用本專利技術提供的方法制備出的稀土氧化物包覆型的氧化鈣粉體制備的陶瓷圓片經過20天的水化實驗后重量增重率僅為O. 11%，說明其具有很好的室溫抗水化效果。從附圖2、3的形貌變化可以看出稀土氧化物包覆氧化鈣粉體制備的陶瓷片經過100°C、10min的熱蒸汽實驗后仍能保持較為完整的形貌；而對比試驗中的純氧化鈣制備的陶瓷片水化嚴重，呈不規則形狀。說明本專利技術制備得到的稀土氧化物包覆氧化鈣粉體具有很好的抗水化性能。實施例2 :采用本專利技術提供的制備方法制備稀土氧化物包覆氧化鈣粉體材料，具體包括如下步驟步驟一、制備氧化鈣懸浮液將Ikg聚氧乙烯胺加入到IOL無水乙醇中形成第一混合溶液，將20kg氧化鈣粉加入到第一混合溶液中，攪拌制備出氧化鈣懸浮液；步驟二、制備稀土氧化物前驅體溶液取一定量氯化釔放入盛有無水乙醇的容器中加熱，加入質量百分比濃度為20%的過氧化氫溶液，攪拌制備摩爾質量百分比濃度為O.01mol/L的氧化釔前驅體溶液；步驟三、將氧化釔前驅體溶液加入到制備好的氧化鈣懸浮液中，攪拌得到第二混合溶液，其中氯化釔與氧化鈣粉的物質的量之比為O. 005 1步驟四、將氨水加入第二混合溶液中并調整溶液的PH值至11得到第三混合溶液；步驟五、烘干第三混合溶液得到烘干粉體，選擇烘干條件為溫度10本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種稀土氧化物包覆氧化鈣粉體的制備方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟一，制備氧化鈣懸浮液：將非離子表面活性劑加入到無水乙醇中形成第一混合溶液，其中每10L無水乙醇中含有0.1～1kg非離子表面活性劑；將氧化鈣粉加入到第一混合溶液中，攪拌制備出氧化鈣懸浮液；步驟二，制備稀土氧化物前驅體溶液：將氧氯化鋯和無機釔鹽以任何比例混合作為稀土氧化物前驅體，稱取氧氯化鋯和無機釔鹽放入盛有無水乙醇的容器中加熱，加入過氧化氫，攪拌制備稀土氧化物前驅體溶液；步驟三，將稀土氧化物前驅體溶液加入到氧化鈣懸浮液中，攪拌得到第二混合溶液；步驟四，將氨水加入第二混合溶液中調整溶液的PH值至8～11得到第三混合溶液；步驟五，烘干第三混合溶液得到烘干粉體；步驟六，將烘干粉體進行燒結得到稀土氧化物包覆氧化鈣的粉體。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：周朋朋，吳國清，趙嘉琪，南海，
申請(專利權)人：北京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：