等离子喷涂用硼化锆粉体的优化及控制研究

作者：葛瑾^*; 张敏; 任思佳

来源：电子元件与材料, 2022, 41(10): 1014-1023.

DOI：10.14106/j.cnki.1001-2028.2022.0439

• 喷雾造粒
• 等离子喷涂
• 硼化锆
• 聚乙烯亚胺
• 粒径

由于其独特的化学键，ZrB2具有高硬度、高熔点、高强度、高导电率和热导率等特性，被广泛应用于航空航天、核工业及超高速飞行器中的热防护领域，其中ZrB2的热喷涂技术一直是其应用的关键。在热喷涂技术中，等离子喷涂在全世界热喷涂市场中占有量最大，其高性能涂层的制备技术一直是研究的热点，而实现该技术的关键在于需要依靠具有合适粒径、高球形度、高流动性的粉体。通常原始ZrB2粉末平均粒径较小，不具备良好的球形度和流动性，需要二次造粒以制得适合等离子喷涂使用的粉体。其中，喷雾造粒法是一种成熟的热喷涂粉末制备技术，适用于制备等离子喷涂用的ZrB2粉体。本文针对等离子喷涂用ZrB2粉末的制备，引入了新的材料组分，系统研究了粘结剂的种类、粘结剂含量、喷头转速三个参数对粒径、形貌、真实密度和流动性的影响。研究结果表明，将质量分数为40%～50%ZrB2微粉、45%～50%去离子水、4%～6%的聚乙烯亚胺(PEI)、8‰的柠檬酸铵加入罐磨机中球磨，之后将混合均匀的浆料送入喷雾造粒机中，将进风温度设置为270℃、出风温度调整为95℃、喷头速率调至20～50 r/min、蠕动泵进料速率设为(25±5) r/min,通过烘干和过筛后得到粒径为40～80μm、球形度高、流动性好的ZrB2粉体。通过该方法制得的粉体可直接用于等离子喷涂，适合大批量生产，对高性能ZrB2基涂层的制备具有重大研究价值。

• 单位
  中国航空工业集团有限公司; 中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所; 电子科技大学