CN104003697A - 一种bsas复合陶瓷粉末的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环境障碍涂层用复合陶瓷粉末材料的制备方法。该复合陶瓷粉末由单相BSAS(1-xBaO-xSrO-Al₂O₃-2SiO₂，0＜x＜1)组成，采用液相法-固相法复合技术制备得到。该发明得到的BSAS复合陶瓷粉末成分易控、纯度高、结晶度高、合成温度低。该复合陶瓷粉末经球磨、团聚造粒和高温热处理后可用于等离子喷涂在C/C-SiC复合材料表面制备环境障碍涂层，该涂层的应用可有效提高C/C-SiC基体的抗高温水氧腐蚀性能，同时适用于其他硅基基体材料的表面高温防护，可以解决硅基复合材料的高温水氧腐蚀问题，具有重要的应用价值。

Description

一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法

技术领域

本发明涉及一种环境障碍涂层用复合陶瓷粉末的制备方法，特别涉及一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法；属于氧化物陶瓷材料制备技术领域。

技术背景

炭/炭-碳化硅(C/C-SiC)复合材料是以炭纤维为增强相的陶瓷基复合材料，综合了纤维增强体优越的力学性能以及陶瓷良好的化学和热稳定性，具有高比强、高比模、密度低、抗氧化性能好、耐腐蚀、优异的力学性能和热物理性能等突出优点，是高推重比航空发动机、火箭发动机以及空天飞行器等高温热端部件理想的高温结构材料。采用化学气相沉积(CVD)技术在C/C-SiC表面制备SiC涂层可显著提高抗氧化性能，但高温水氧耦合环境对SiC涂层具有较强的腐蚀作用。由于大量水蒸汽的存在，SiC涂层氧化生成的SiO₂膜会与水蒸汽反应生成气态挥发性的Si(OH)₄，Si的损耗导致复合材料性能迅速下降。针对SiC涂层在高温水氧环境下快速氧化而无法持久工作的问题，在其表面沉积环境障碍涂层(EBCs)是较为理想的措施。目前广泛采用等离子喷涂技术在CMC-SiC材料表面制备的EBCs体系。

以钡长石(BaAl₂Si₂O₈)为主晶相的BaO·Al₂O₃·SiO₂(BAS)系微晶玻璃陶瓷是极具应用前景的EBCs材料。钡长石的主要晶型有单斜钡长石、六方钡长石和正交钡长石，从热力学上看，单斜钡长石是1590℃以下的稳定相，六方钡长石是高于1590℃的稳定相。单斜钡长石具有化学稳定性好、相稳定好(在0-1590℃范围内保持单斜相不变)、热膨胀系数小(单斜相BSA在20-1000℃的热膨胀系数为2.29×10^-6/℃)、抗热震性好、抗氧化能力和耐酸碱腐蚀能力强、与SiC、Si₃N₄及莫来石等都有良好的化学相容性等优良性能，更适宜作为EBCs体系高温结构材料，这也是众多学者重点研究如何通过成分及工艺的控制和改进获得单斜钡长石的主要原因。六方钡长石结构对称性高，结构简单，形核阻力小，所以BAS微晶玻璃晶化时，亚稳的六方钡长石一般优先形核长大，然后单斜钡长石在六方钡长石的表面成核长大，这个过程非常困难。研究发现促进六方钡长石向单斜钡长石转变的关键是促进单斜钡长石的形核或促进六方钡长石结构内离子的移动或促进SiO₂的扩散。但在固态条件下，要实现SiO₂的固态扩散，是很难的。随着研究的进一步深入，发现将BaAl₂Si₂O₈与SrAl₂Si₂O₈形成固溶体，是促进钡长石相变的有效措施之一。锶长石(SrAl₂Si₂O₈)与钡长石结构相同，同样包括单斜锶长石、正交锶长石和六方锶长石三种，其中，单斜锶长石的综合性能良好。制备SAS微晶玻璃时也往往先得到六方锶长石，而后六方锶长石转变为单斜锶长石，与钡长石不同的是，SrAl₂Si₂O₈发生六方锶长石到单斜锶长石的转变比较容易。因此，在制备BAS系微晶玻璃陶瓷时加入SrO，SrO和SiO₂、Al₂O₃生成六方锶长石，六方锶长石在烧结时转变为单斜锶长石，晶型结构相似的单斜锶长石为单斜钡长石的外延生长提供核位，同时单斜锶长石也可作为单斜钡长石异质形核的核心，促进单斜钡长石的形核，从而促进六方钡长石向单斜钡长石的转变。

目前典型的EBCs体系组成为3Al₂O₃·2SiO₂/3Al₂O₃·2SiO₂+BSAS/BSAS(1-xBaO-xSrO-Al₂O₃-2SiO₂，0<x<1)。合成BSAS体系粉末的方法主要有传统烧结法、固相法、溶胶-凝胶法和水解沉淀法。传统烧结法制备BSA系微晶玻璃，大多采用BaCO₃、Al₂O₃和SiO₂为原料，熔炼温度高于2000℃；固相法通常以SiO₂,Al₂O₃,BaO,SrO或者SiO₂，Al(OH)₃，Ba(OH)₂，Sr(OH)₂，或者SiO₂、Al₂O₃、BaCO₃、SrCO₃，或者SiO₂、Al₂O₃、Ba(Ac)₂、Sr(Ac)₂为原料，混料后高温烧结获得氧化物复合粉末，烧结温度一般在1700℃以上，即使采取热压烧结，烧结温度也高于1500℃。这两种方法的合成温度较高，反应时间长，能耗高，成本大；此外，该体系中铝硅离子扩散困难，晶格位错滑移阻力大，使得该复合氧化物体系较难烧结，通常含有氧化铝和氧化硅的偏析相，较难获得纯度高、相结构单一的BSAS粉末材料。固相法合成的BSAS粉末中存在大量未反应的SiO₂，当这些粉末用于涂层时，这些未反应的SiO₂，很容易就生成气态挥发性的Si(OH)₄，这样一来水蒸气很容通过原来SiO₂所占据的空间进入，并与SiC反应，从而导致炭/炭-碳化硅(C/C-SiC)复合材料的性能迅速下降。溶胶-凝胶法制备粉体，大都采用酯类和金属醇化物为原料，该工艺成本高、工艺复杂、合成周期长、难以实现大批量合成。水解沉淀法是在澄清溶液中使用沉淀剂，然后将沉淀物煅烧获得所需粉末，研究发现以含Ba、Al的可溶性无机盐为原料，与正硅酸乙酯同步水解，很难得到稳定均匀的BaO-Al₂O₃-SiO₂凝胶。

总之，在现有技术中还未见以Al₂O₃·2SiO₂粉末、BaCO₃粉末、SrCO₃粉末为原料制备BSAS复合粉末的报道。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的缺点，提供一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法；本发明在低于1400℃合成由单一硅铝酸钡(锶)相组成的、纯度高、相结构稳定的BSAS复合陶瓷粉末。

本发明一种环境障碍涂层用复合陶瓷粉末的制备方法，包括下述步骤：

步骤一

按摩尔比Al:Si＝1：1，将水溶性铝盐溶液加入硅酸酯溶液中，搅拌均匀得到混合液，然后将混合液加入到pH值为8～9中的氨水中，搅拌，反应，过滤，滤渣经洗涤、干燥后在600～900℃煅烧至少2小时，得到Al₂O₃·2SiO₂复合陶瓷粉末；所述混合液加入到氨水中时，控制反应体系的pH值为8～9；

步骤二

以步骤一所制备的Al₂O₃·2SiO₂陶瓷复合粉末、钡盐或氧化钡、锶盐或氧化锶为原料，按摩尔比(Ba+Sr)/Al＝1：2的比例配取原料，将所配取的原料混合均匀后在1250～1400℃煅烧至少4小时，得到单斜晶系的BSAS复合陶瓷粉末；所述BSAS复合陶瓷粉末的化学式为(1-x)BaO-xSrO-Al₂O₃-2SiO₂，其中x大于0且小于1。

本发明一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，步骤一中，所述水溶性铝盐选自纯度≥99％的Al(NO₃)₃、AlCl₃、醋酸铝中的一种；所述水溶性铝盐溶液中铝元素的浓度为0.3-1.5mol/l。

本发明一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，步骤一中，所述硅酸酯溶液由硅酸酯与醇按质量比硅酸酯：醇＝1:3-1:1组成；所述硅酸酯选自纯度≥99％的正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯中的一种；所述醇选自甲醇、乙醇、丙醇中的至少一种。

本发明一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，步骤一中，所述混合液以0.1-0.5l/min的速度加入氨水中；当所述混合液完全加入到pH值为8～9中的氨水中，停止搅拌后，静置24～48h。

本发明一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，步骤一中，滤渣用去离子水洗涤至洗液的pH为6.5～7.5。在实际操作过程中一般用去离子水洗涤4～5次；每次洗涤所用去离子水与滤渣的体积比≥3，优选为3-6倍，就可实现洗液的pH为6.5～7.5。

本发明一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，步骤一中，将洗涤后的滤渣在100～110℃干燥24h～48h；然后在600～900℃煅烧2～4小时；得到粒度为0.1μm-2μm、纯度大于等于99％的Al₂O₃·2SiO₂陶瓷复合粉末。

本发明一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，步骤二中，所述钡盐、氧化钡、锶盐、氧化锶的纯度均大于等于99％；所述钡盐为碳酸钡或醋酸钡；所述锶盐为碳酸锶或醋酸锶。在实际操作过程中，当钡盐、氧化钡、锶盐、氧化锶的粒度较大时，需通过破碎处理，使得其粒度为0.1μm-2μm。

本发明一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，步骤二中，所配取的原料通过球磨混合均匀，球磨参数为，转速220～250r/min、时间2～4h、磨球与原料的质量比5-1：1-1、磨球材质为：ZrO₂或Al₂O₃、球磨介质为无水乙醇、球磨介质与原料的质量比:1:1-3:1。

本发明一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，步骤二中，原料的混合均匀后装氧化铝坩埚并送入加热炉中，加热炉优选为硅钼棒炉，在1100～1400℃优选为1250～1400℃煅烧4～10h优选为8～10h，使碳酸盐、醋酸盐完全转变为氧化物，得到单斜晶系的(1-x)BaO-xSrO-Al₂O₃-2SiO₂复合陶瓷粉末；所述(1-x)BaO-xSrO-Al₂O₃-2SiO₂复合陶瓷粉末粒度为0.1-2μm、纯度大于等于99％。

本发明一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，步骤二所得单斜晶系的BSAS复合陶瓷粉末，经球磨、造粒后，在1050～1250℃热处理2～4h，得到粒度为45-100μm的环境障碍涂层用复合陶瓷粉末材料。对所得单斜晶系的BSAS复合陶瓷粉末进行球磨、造粒以及热处理，主要是为了方便后续的喷涂工艺。通过球磨将粘接剂与陶瓷粉末混合均匀，便于后续的造粒，所以在实际操作过程中一般控制该段球磨的时间为8-10h；通过1050～1250℃热处理2～4h，既除去了造粒所用粘接剂，又增加了粉体的流动性，使得后续的喷涂工艺能顺利进行。

原理和优势

原理

本发明首先采用水解沉淀法合成Al₂O₃-SiO₂前驱体凝胶，前驱体凝胶煅烧得到Al₂O₃·2SiO₂复合粉末，然后以Al₂O₃·2SiO₂为原料粉就避免了富SiO₂或富Al₂O₃的出现，从而易得到符合化学计量比的产物，该工艺原料相对廉价、工艺简单可控、易于实现批量制备。

采用本发明在较低温度(600～900℃)合成Al₂O₃·2SiO₂粉末。以Al₂O₃·2SiO₂、BaCO₃、SrCO₃为原料，高温烧结时，首先形成锶长石和钡长石的固溶体，当烧结温度为1250℃时，六方锶长石完全转变为单斜锶长石，晶型结构相似的单斜锶长石为单斜钡长石的外延生长提供核位，同时单斜锶长石也可作为单斜钡长石异质形核的核心，促进单斜钡长石的形核，促进六方钡长石向单斜钡长石的转变，降低钡长石的相变温度。因此，当烧结温度为1300～1400℃时，可合成单一结构的单斜相BSAS复合粉末，即为环境障碍涂层用复合陶瓷粉末。

本发明以水溶性铝盐和硅酸酯为原料，通过严格控制铝硅摩尔比以及Al₂O₃·2SiO₂制备过程中的pH值，在该pH条件下，Al³⁺离子形成Y(OH)₃的速度与硅酸酯水解生成(Si(OH)₄)的速度几乎无限接近于1：1，，这就确保了Al、Si在原子级别的按1：1的比例均匀混合，从而避免了Al-Si陶瓷复合粉末中局部SiO₂的含量分布不均的难题，为制备出高质量的BSAS复合陶瓷粉末提供了必要条件。这也就保证了所制备的Al-Si陶瓷复合粉末的化学式为Al₂O₃·2SiO₂。同时由于单个Al₂O₃·2SiO₂颗粒作为一个整体参与反应，这在很大程度上保证了(Ba+Sr)与Al和Si按(Ba+Sr)：Al：Si＝1：2：1的比例键和，这为获得高纯度、相结构单一的BSAS粉末材料提供了前提条件。

优势

(1)本发明所述方法采用化学共沉淀法-固相法相复合技术，可实现环境障碍涂层用BSAS复合陶瓷粉末的低温合成，合成温度低于1400℃。与传统烧结法以及固相法相比较，其能耗明显降低；

(2)本发明技术方案合成的环境障碍涂层用BSAS复合陶瓷粉末纯度高(大于等于99％)，由单一硅铝酸钡(锶)相(单斜晶系)组成，该物相的特点是熔点高、热膨胀系数小、抗氧化和耐酸碱腐蚀性能好、相结构稳定、与SiC具有较好的化学相容性。与传统烧结法以及固相法相比较，本发明获得的产品的纯度高、相结构单一，更适合用于环境障碍涂层。

(3)同时由于采用化学共沉淀法，使得制备效率大大的提高，在100L的容器内制备10公斤Al₂O₃·2SiO₂反应时间小于等于60min，一般为20-60min，静置时间为12-24h即可；与现有溶胶-凝胶法相比较，其工作效率明显增加，同时由于溶胶-凝胶在制备过程中，如何将杂质洗出也是一个难题，而本发明却巧妙的利用水溶性铝盐和硅酸酯为原料，通过水解沉淀法巧妙的避开了这一难题，这进一步为大规模工业化生产提供了有力保证。与现有水解沉淀法相比较，由于巧妙的设计了在水解沉淀过程中只制备Al₂O₃·2SiO₂复合粉末，避开了由于体系的不稳定所带来的一系列不足。

(4)本发明所述复合陶瓷粉末材料，采用等离子喷涂技术制备环境障碍涂层，测试结果表明该涂层在1500℃热处理100h冷却到室温过程中保持单一单斜相结构，相结构稳定，可满足对SiC材料长时间高温防护。

附图说明

附图1环境障碍涂层用复合陶瓷粉末的制备工艺流程。

附图2为本发明实施例一制备的0.5BaO-0.5SrO-Al₂O₃-2SiO₂(BSAS)复合陶瓷粉末的X射线衍射图普。

附图3为本发明实施例二制备的0.75BaO-0.25SrO-Al₂O₃-2SiO₂(BSAS)复合陶瓷粉末的X射线衍射图谱。

附图4为本发明实施例二制备的0.75BaO-0.25SrO-Al₂O₃-2SiO₂(BSAS)复合陶瓷粉末的SEM照片。

附图5为对比例1制备的BSAS复合陶瓷粉末的X射线衍射图谱。

从图2中可以看出以Al₂O₃·2SiO₂、BaCO₃、SrCO₃为原料，在1350℃合成单一0.5BaO-0.5SrO-Al₂O₃-2SiO₂(BSAS)复合粉末，粉末结晶度高，无单一氧化物粉末出现；且所得产物为单一的单斜晶系。

从图3中可以看出以Al₂O₃·2SiO₂、BaCO₃、SrCO₃为原料，在1350℃合成单一0.75BaO-0.25SrO-Al₂O₃-2SiO₂(BSAS)复合粉末，粉末结晶度高，无单一氧化物粉末出现；且所得产物为单一的单斜晶系。

从图4(a)看出，所制备的0.75BaO-0.25SrO-Al₂O₃-2SiO₂(BSAS)复合粉末呈团聚态，大的团聚颗粒(3～20μm)；从从图4(b)看出大的团聚颗粒是由尺寸均匀的纳米颗粒(10-50nm)团聚而成。

从图5看出，BaCO₃、SrCO₃、Al₂O₃和SiO₂原料粉末经混合球磨、干燥、1500℃煅烧20h后，产物中仍有大量SiO₂和Al₂O₃存在，二氧化硅衍射峰最强，氧化铝衍射峰次之，大量的二氧化硅和氧化铝没有反应，有部分Ba_0.5Sr_0.5Al₂Si₂O₈合成，几乎无符合化学计量比的Ba_0.75Sr_0.25Al₂Si₂O₈(BSAS)复合粉末合成。对比图2和图3可知，单纯的固相法很难合成纯度高、晶型结构单一、符合化学计量比的BSAS复合粉末，且其合成温度较高。

具体实施方式

实施例一

以制备0.5BaO-0.5SrO-Al₂O₃-2SiO₂(BSAS)复合陶瓷粉末10千克为例，换算为摩尔数为28.52mol，成分中Al₂O₃摩尔数为28.52mol，则原料Al(NO₃)₃·9H₂O的摩尔数为57.04mol，换算为质量为21.4千克。称取21.4千克固体硝酸铝溶解于去离子水中至形成透明的硝酸铝溶液。10千克BSAS粉末中SiO₂的摩尔数为57.04mol，换算为质量为3.43千克，所用正硅酸乙酯((C₂H₅)₄SiO₄)中SiO₂含量为28％，密度为0.929g/cm³，则需正硅酸乙酯质量12.25千克，换算为正硅酸乙酯体积为13.2L。量取将13.2L正硅酸乙酯、量取15.4千克乙醇，将量取的正硅酸乙酯、乙醇混合后加入硝酸铝溶液中，搅拌30分钟使其充分混合均匀，然后将混合液以0.2l/min的速度加入到pH值为8～9中的氨水中，反应时通过补入氨水使得反应体系的pH值恒为8～9，搅拌，反应。反应完毕继续搅拌30分钟，然后静置24h，保证铝离子完全沉淀，正硅酸乙酯完全水解。采用悬挂过滤的方法用去离子水反复洗涤和过滤沉淀4次，去除NH⁴⁺离子，将经过洗涤并过滤的胶状沉淀于110℃干燥24h，得到前驱体粉末，将前驱体粉末在800℃煅烧3h得到Al₂O₃-2SiO₂(AS)复合陶瓷粉末。称取2.8千克碳酸钡和2.1千克碳酸锶，与AS粉末混合球磨2h，将球磨后浆料干燥后于1350℃热处理10h，冷却后得到0.5BaO-0.5SrO-Al₂O₃-2SiO₂(BSAS)复合陶瓷粉末材料。采用XRD检测所得产物，如图2所示，从图2中可以看出所制备的0.5BaO-0.5SrO-Al₂O₃-2SiO₂(BSAS)复合粉末结晶度高，无单一氧化物粉末出现；且所得产物为单一的单斜晶系。采用XRF技术检测检测所得0.75BaO-0.25SrO-Al₂O₃-2SiO₂的纯度，得所得产物的纯度＞99％。

将该超细复合陶瓷粉末机械球磨10h，然后喷雾造粒，造粒后的粉末颗粒1150℃热处理2.5h即得到0.5BaO-0.5SrO-Al₂O₃-2SiO₂(BSAS)复合陶瓷粉末材料10千克。该复合粉末可用于等离子喷涂制备环境障碍涂层，实现对C/C-SiC复合材料的高温抗水氧防护，其工作温度可达1500℃。

实施例二

以制备0.75BaO-0.25SrO-Al₂O₃-2SiO₂(BSAS)复合陶瓷粉末10千克为例，换算为摩尔数为27.55mol，成分中Al₂O₃摩尔数为27.55mol，则原料Al(NO₃)₃·9H₂O的摩尔数为55.1mol，换算为质量为20.7千克。称取20.7千克固体硝酸铝溶解于去离子水中至形成透明的硝酸铝溶液。10千克BSA粉末中SiO₂的摩尔数为55.1mol，换算为质量为3.31千克，所用正硅酸乙酯((C₂H₅)₄SiO₄)中SiO₂含量为28％，密度为0.929g/cm³，则需正硅酸乙酯质量11.82千克，换算为正硅酸乙酯体积为12.7L。量取将12.7L正硅酸乙酯、量取14.8千克乙醇，将量取的正硅酸乙酯、乙醇混合后加入硝酸铝溶液中，搅拌30分钟使其充分混合均匀，然后将混合液以0.2l/min的速度加入到pH值为8～9中的氨水中，反应时通过补入氨水使得反应体系的pH值恒为8～9，搅拌，反应；反应完毕继续搅拌30分钟，然后静置24h，保证铝离子完全沉淀，正硅酸乙酯完全水解。采用悬挂过滤的方法用去离子水反复洗涤和过滤沉淀4次，去除NH⁴⁺离子，将经过洗涤并过滤的胶状沉淀于110℃干燥24h，得到前驱体粉末，将前驱体粉末在800℃煅烧3h得到Al₂O₃-2SiO₂(AS)复合陶瓷粉末。称取4.1千克碳酸钡和1.02千克碳酸锶，与AS粉末混合球磨2h，将球磨后浆料干燥后于1350℃热处理10h，冷却后得到0.75BaO-0.25SrO-Al₂O₃-2SiO₂(BSAS)复合陶瓷粉末材料。采用XRD检测所得产物，如图3所示，从图3中可以看出所制备的0.75BaO-0.25SrO-Al₂O₃-2SiO₂(BSAS)复合陶瓷粉末结晶度高，无单一氧化物粉末出现；且所得产物为单一的单斜晶系。采用扫描电镜(SEM)观察该粉末，如图4所示，从图4(a)看出，所制备的0.75BaO-0.25SrO-Al₂O₃-2SiO₂(BSAS)复合粉末呈团聚态，大的团聚颗粒(3～20μm)；从从图4(b)看出大的团聚颗粒是由尺寸均匀的纳米颗粒(10-50nm)团聚而成。采用XRF技术检测检测所得0.75BaO-0.25SrO-Al₂O₃-2SiO₂的纯度，得所得产物的纯度为99.09％(＞99％)。

将该超细复合陶瓷粉末机械球磨10h，然后喷雾造粒，造粒后的粉末颗粒1150℃热处理2.5h即得到0.75BaO-0.25SrO-Al₂O₃-2SiO₂(BSAS)复合陶瓷粉末材料10千克。该复合粉末可用于等离子喷涂制备环境障碍涂层，实现对C/C-SiC复合材料的高温抗水氧防护，其工作温度可达1500℃。

对比例1

预定产物为0.75BaO-0.25SrO-Al₂O₃-2SiO₂(BSAS)复合陶瓷粉末；

按制备0.75BaO-0.25SrO-Al₂O₃-2SiO₂(BSAS)复合陶瓷粉末1千克配取各原料，以BaCO₃、SrCO₃、Al₂O₃和SiO₂粉末为原料，采用固相法合成BSAS复合粉末。分别称取316.8gBaO、71.3gSrO、280.9gAl₂O₃和331gSiO₂，磨球材质为Al₂O₃，将物料、无水乙醇、磨球以质量比为1:2:5加入球磨罐中。然后将球磨罐在行星式球磨机上以200rpm的转速球磨12h。球磨完毕后，将浆料置于干燥箱中，在120℃干燥12h，得到干燥的混合粉末。使用硅钼棒高温炉对混合粉末进行煅烧，煅烧温度为1500℃，保温时间为20h，升温速度为10℃/min,冷却方式为随炉冷却。采用XRD对高温煅烧后的粉末进行物相分析，如图5所所示，从图5看出，BaCO₃、SrCO₃、Al₂O₃和SiO₂原料粉末经混合球磨、干燥、1500℃煅烧20h后，产物中仍有大量SiO₂和Al₂O₃存在，二氧化硅衍射峰最强，氧化铝衍射峰次之，大量的二氧化硅和氧化铝没有反应，有部分Ba_0.5Sr_0.5Al₂Si₂O₈合成，几乎无符合化学计量比的Ba_0.75Sr_0.25Al₂Si₂O₈(BSAS)复合粉末合成。

Claims (10)

1.一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤一

按摩尔比Al:Si＝1：1，将水溶性铝盐溶液加入硅酸酯溶液中，搅拌均匀得到混合液，然后将混合液加入到pH值为8～9的氨水中，搅拌，反应，控制反应体系的pH值为8～9，反应完成后，过滤，滤渣经洗涤、干燥后在600～900℃煅烧至少2小时，得到Al₂O₃·2SiO₂复合陶瓷粉末；

步骤二

以步骤一所制备的Al₂O₃·2SiO₂陶瓷复合粉末、钡盐或氧化钡、锶盐或氧化锶为原料，按摩尔比(Ba+Sr)/Al＝1：2的比例配取原料，将所配取的原料混合均匀后在1250～1400℃煅烧至少4小时，得到单斜晶系的BSAS复合陶瓷粉末；所述BSAS复合陶瓷粉末的化学式为(1-x)BaO-xSrO-Al₂O₃-2SiO₂，其中x大于0且小于1。

2.根据权利要求1所述的一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述水溶性铝盐选自纯度≥99％的Al(NO₃)₃、AlCl₃、醋酸铝中的一种；所述水溶性铝盐溶液中铝元素的浓度为0.3-1.5mol/l。

3.根据权利要求1所述的一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述硅酸酯溶液由硅酸酯与醇按质量比硅酸酯：醇＝1:3-1:1组成；所述硅酸酯选自纯度≥99％的正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯中的一种；所述醇选自甲醇、乙醇、丙醇中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述混合液以0.1-0.5l/min的速度加入氨水中；反应完成后，停止搅拌，静置24～48h。

5.根据权利要求1所述的一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，其特征在于：步骤一中，滤渣用去离子水洗涤至洗液的pH为6.5～7.5。

6.根据权利要求1所述的一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，其特征在于：步骤一中，将洗涤后的滤渣在100～110℃干燥24h～48h；然后在600～900℃煅烧2～4小时；得到粒度为0.1μm-2μm、纯度大于等于99％的Al₂O₃·2SiO₂陶瓷复合粉末。

7.根据权利要求1所述的一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，其特征在于：步骤中，所述钡盐、氧化钡、锶盐、氧化锶的纯度均大于等于99％；所述钡盐为碳酸钡或醋酸钡；所述锶盐为碳酸锶或醋酸锶。

8.根据权利要求1所述的一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，其特征在于：步骤二中，所配取的原料通过球磨混合均匀，球磨参数为，转速220～250r/min、时间2～4h、磨球与原料的质量比5-1：1-1、磨球材质为：ZrO₂或Al₂O₃、球磨介质为无水乙醇、球磨介质与原料的质量比:1:1-3:1。

9.根据权利要求1所述的一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，其特征在于：步骤二中，原料混合均匀后装入氧化铝坩埚并送入加热炉中，在1250～1400℃煅烧4～10h，得到单斜晶系的(1-x)BaO-xSrO-Al₂O₃-2SiO₂复合陶瓷粉末；所述(1-x)BaO-xSrO-Al₂O₃-2SiO₂复合陶瓷粉末粒度为0.1-2μm、纯度大于等于99％。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种BSAS复合陶瓷粉末的制备方法，其特征在于：单斜晶系的BSAS复合陶瓷粉末后经球磨、造粒后，在1050～1250℃热处理2～4h，得到粒度为45-100μm的环境障碍涂层用复合陶瓷粉末材料。