用于热屏障的粉末的制作方法

热屏障涂层或tbc(thermalbarriercoating)是隔热涂层。尽管tbc通常是多孔的，但是tbc可以是致密的并且在这种情况下可以是具有垂直裂纹的(dvc：“致密且具有垂直裂纹的”(denseandverticallycracked))。

本发明涉及旨在通过等离子体喷涂而沉积以形成tbc的进料粉末、用于制造所述进料粉末的方法、以及涂覆有通过等离子体喷涂所述进料粉末而获得的tbc的主体。

背景技术：

h.l.berstein在“第28届涡轮机械”研讨会的论文集“用于工业燃气涡轮用户的高温涂层(hightemperaturecoatingsforindustrialgasturbineusers)”中描述了tbc。通常，tbc由通过电子束物理气相沉积(electronbeamphysicalvapordeposition，ebpvd)施加或通过热喷涂(尤其是通过空气等离子体喷涂)沉积的氧化锆构成，该氧化锆利用约8重量％的氧化钇或氧化镁被部分地稳定化。

tbc通常具有3mm至15mm的厚度。

通常，tbc设置在由nicraly构成的粘合层上，该粘合层自身沉积在金属基材上。粘合层改善了tbc的粘附性。有利地，tbc(尤其是通过提供隔热)使金属基材与环境的热气体隔离。

因此，tbc通常用于在高温下保护燃气涡轮的组件免受氧化和腐蚀。

然而，在热循环和腐蚀的作用下，tbc可能剥落。

通过ebpvd的沉积导致近似垂直于基材的表面(即“竖直地”)定向的柱状微观结构。该微观结构具有良好的抗剥落性。

然而，通过ebpvd的沉积比通过热喷涂的沉积昂贵得多。此外，通过热喷涂获得的tbc具有比通过ebpvd获得的tbc更低的热导率。因此，通过热喷涂获得的tbc构成了更有效的热屏障。然而，通常，通过热喷涂获得的tbc不允许获得垂直裂纹。

从us2004/0033884或从us6893994中已知热屏障涂层。然而，该热屏障涂层不是具有垂直裂纹的。

从wo2007/139694、wo2008/054536或us2014/0334939中已知具有垂直裂纹的涂层。根据这些文献的教导，基于利用氧化钇强稳定化的氧化锆的涂层几乎没有抗热冲击性。

因此，对于具有垂直裂纹的tbc涂层存在永久需求，该涂层可以高产率地通过等离子体热喷涂而沉积，并且在恒定厚度下具有抗剥落性和隔热能力之间的改进折衷。

本发明的一个目的是至少部分地满足该需求。

技术实现要素：

根据本发明，该目的借助于熔化颗粒(下文称为“进料颗粒”)的粉末(下文称为“进料粉末”)来实现，该熔化颗粒优选地通过等离子体熔融(plasmafusion)获得，

以基于氧化物的重量百分比计，所述粉末包含大于98％的经稳定的氧化物，该经稳定的氧化物选自经稳定的锆氧化物、经稳定的铪氧化物及其混合物，所述经稳定的氧化物通过稳定剂而被稳定化，该稳定剂选自被称为“稳定化氧化物”的y、ca、ce、sc、mg、in、la、gd、nd、sm、dy、er、yb、eu、pr和ta的氧化物、以及这些稳定化氧化物的混合物，

所述粉末具有：

-小于15μm的中值粒径d50，小于30μm的粒径的90百分位d90，以及小于2的相对于粒径的10百分位d10的尺寸分散指数(d90-d10)/d10；

-大于90％、优选大于95％的相对密度，

半径小于1μm的孔的累积比体积优选地小于粉末的表观体积的10％。

“经稳定的氧化物”是指一方面是氧化物、即锆氧化物和/或铪氧化物，另一方面是稳定剂。

因此，根据本发明的进料粉末是特征在于以下的粉末：特别地，所述粉末具有相对于d10的非常低的粒径分散、具有少量的大于30μm的颗粒以及具有非常高的相对密度。

非常高的相对密度的特征意味着非常少量、或者甚至接近于零的中空颗粒。粒度分布确保了在喷涂过程中非常均匀的熔化。

如在说明书的剩余部分中将更详细地看到的，根据本发明的进料粉末使得可以通过简单的热喷涂、特别是通过等离子体喷涂来获得具有垂直裂纹的tbc涂层，所述tbc涂层提供了非常好的隔热性和对热循环的高的抗性。

根据本发明的进料粉末还可以包括以下任选特征中的一者或多者：

-按数量计，超过95％、优选超过99％、优选超过99.5％的所述颗粒的圆形度大于或等于0.85、大于或等于0.87、优选大于或等于0.90；

-粉末包含大于99.9％、大于99.950％、大于99.990％、优选大于99.999％的所述经稳定的氧化物；因此，其它氧化物的量非常小，使得其不能够显著影响利用根据本发明的进料粉末得到的结果；

-氧化物占粉末的重量的超过98％、超过99％、超过99.5％、超过99.9％、超过99.95％、超过99.985％或超过99.99％；

-尺寸小于或等于5μm的颗粒的数量百分比为大于5％、优选大于10％；

-尺寸大于或等于0.5μm的颗粒的数量百分比为大于10％；

-粉末的中值粒径(d50)大于0.5μm、优选大于1μm、或甚至大于2μm，和/或小于13μm、优选小于12μm、优选小于10μm或小于8μm；

-粒径的10百分位(d10)大于0.1μm、优选大于0.5μm、优选大于1μm、或甚至大于2μm；

-粒径的90百分位(d90)小于25μm、优选小于20μm、优选小于15μm；

-粒径的99.5百分位(d99.5)小于40μm、优选小于30μm；

-尺寸分散指数(d90-d10)/d10优选小于1.5；这有利地导致更高的涂层密度；

-优选地，粉末具有单峰型粒度分散，即单一主峰；

-半径小于1μm的孔的累积比体积小于粉末的表观体积的8％、优选小于粉末的表观体积的6％、优选小于粉末的表观体积的5％、优选小于粉末的表观体积的4％、优选小于粉末的表观体积的3.5％；

-进料粉末的比表面积优选小于0.4m²/g、优选小于0.3m²/g。

本发明还涉及一种制造根据本发明的进料粉末的方法，所述方法包括以下依次步骤：

a)使颗粒状装料粒化以获得中值粒径d’50为20微米至60微米的粒状粉末，以基于氧化物的重量百分比计，所述颗粒状装料包括大于98％的经稳定的氧化物，所述经稳定的氧化物选自经稳定的锆氧化物、经稳定的铪氧化物及其混合物，所述经稳定的氧化物通过稳定剂而被稳定化，所述稳定剂选自被称为“稳定化氧化物”的y、ca、ce、sc、mg、in、la、gd、nd、sm、dy、er、yb、eu、pr和ta的氧化物、以及这些稳定化氧化物的混合物，

b)在引起以数量百分比计大于50数量％、优选大于60数量％、优选大于70数量％、优选大于80数量％、优选大于90数量％的所注入的粒子在熔融之前破裂的条件下，借助载气，将所述粒状粉末通过至少一个注入孔口注入至由等离子体枪产生的等离子体射流，然后将粒子和粒子的碎片熔融以获得液滴，

c)冷却所述液滴，以获得根据本发明的进料粉末；

d)任选地，对所述进料粉末进行粒度选择，优选地通过筛分或通过风选进行粒度选择。

强力注入粉末有利地允许同时减小进料粉末的中值粒径和降低中空颗粒的比例。因此，可以获得非常高的相对密度。

优选地，等离子体枪具有大于40kw、优选地大于50kw和/或小于65kw、优选地小于60kw的功率。

优选地，等离子体枪具有40kw至65kw的功率，并且通过注入孔口、优选通过每个注入孔口所注入的粒子的以重量计的量与所述注入孔口的表面积的比值为大于15g/min每平方毫米所述注入孔口的表面积、优选大于17g/min每平方毫米所述注入孔口的表面积、优选大于20g/min每平方毫米所述注入孔口的表面积、优选大于23g/min每平方毫米所述注入孔口的表面积，和/或小于30g/min每平方毫米所述注入孔口的表面积。

注入孔口、优选每个注入孔口优选地由通道构成，所述通道的长度大于所述注入孔口的当量直径的一倍、优选地长度大于所述注入孔口的当量直径的两倍、或者甚至长度大于所述注入孔口的当量直径的三倍。

优选地，所注入的粒状粉末的流速为小于2.4g/min每千瓦等离子体枪的功率、优选小于2g/min每千瓦等离子体枪的功率。

没有中间烧结步骤，并且优选地在步骤a)和步骤b)之间没有固结。中间固结步骤的该缺少有利地改善了进料粉末的纯度。这也促进了在步骤b)中的粒子的破裂。

根据本发明的制造粉末的方法还可包括以下任选特征中的一者或多者：

-在步骤a)中，粒化优选为雾化或喷雾干燥或者造球(转变成小球)的方法；

-在步骤a)中，以基于氧化物的重量百分比计，粒状粉末的矿物组成包括超过98.5％、优选超过99％、优选超过99.5％、优选超过99.9％、超过99.95％、超过99.99％、优选超过99.999％的所述经稳定的氧化物；

-粒状粉末的中值圆形度c50优选大于0.85、优选大于0.90、优选大于0.95、且更优选大于0.96；

-粒状粉末的圆形度的5百分位c5优选大于或等于0.85、优选大于或等于0.90；

-粒状粉末的中值纵横比a50优选大于0.75、优选大于0.8；

-粒状粉末的比表面积优选小于15cm²/g、优选小于10cm²/g、优选小于8cm²/g、优选小于7cm²/g；

-通过压汞法测量的粒状粉末的半径小于1μm的孔的累积体积优选小于0.5cm³/g、优选小于0.4cm³/g、或更优选小于0.3cm³/g；

-粒状粉末的表观密度优选大于0.5g/cm³、优选大于0.7g/cm³、优选大于0.90g/cm³、优选大于0.95g/cm³、优选小于1.5g/cm³、优选小于1.3g/cm³、优选小于1.1g/cm³；

-粒状粉末的粒径的10百分位(d’10)优选大于10μm、优选大于15μm、优选大于20μm；

-粒状粉末的粒径的90百分位(d’90)优选小于90μm、优选小于80μm、优选小于70μm、优选小于65μm；

-粒状粉末优选具有20微米至60微米的中值粒径d’50；

-粒状粉末优选具有20μm至25μm的百分位d’10以及60μm至65μm的百分位d’90；

-粒状粉末的粒径的99.5百分位(d’99.5)优选小于100μm、优选小于80μm、优选小于75μm；

-粒状粉末的相对于d’50的尺寸分散指数(d’90–d’10)/d’50优选小于2、优选小于1.5、优选小于1.2，更优选小于1.1；

-在步骤b)中，每个注入孔口的直径小于2mm、优选小于1.8mm、优选小于1.7mm、优选小于1.6mm；

-在步骤b)中，注入条件相当于功率为40kw至65kw并产生等离子体射流的等离子体枪的注入条件，其中，通过注入孔口、优选通过每个注入孔口注入的粒子的以重量计的量(以g/min每平方毫米所述注入孔口的表面积计)为大于10g/min每平方毫米、优选大于15g/min每平方毫米；“相当于”是指“适于使粒子的破裂程度(粉碎的粒子数量比注入的粒子数量)相同”；

-注入孔口、优选每个注入孔口限定注入通道，所述注入通道优选地是圆柱形的、优选地横截面是圆形的，所述注入通道的长度是所述注入孔口的当量直径的至少一倍、优选地至少两倍、或甚至三倍，该当量直径是具有与注入孔口相同面积的圆盘的直径；

-在步骤b)中，粒状粉末的流速为小于3g/min每千瓦等离子体枪的功率、优选小于2g/min每千瓦等离子体枪的功率；

-载气的流速(每个注入孔口(即每个“粉末工线”))为大于5.5l/min、优选大于5.8l/min、优选大于6.0l/min、优选大于6.5l/min、优选大于6.8l/min、优选大于7.0l/min；

-以每个注入孔口大于20g/min、优选大于25g/min和/或小于60g/min、优选小于50g/min、优选小于40g/min的进料流速将粒状粉末注入到等离子体射流中；

-粒子的总进料流速(对于全部注入孔口的累积)为大于70g/min、优选大于80g/min和/或优选小于180g/min、优选小于140g/min、优选小于120g/min、优选小于100g/min；

-优选地，在步骤c)中，熔化的液滴的冷却为使得在温度降至500℃之前，平均冷却速率为50000℃/s至200000℃/s、优选80000℃/s至150000℃/s。

本发明还涉及一种制造具有垂直裂纹的tbc涂层的方法，所述方法包括将根据本发明的进料粉末热喷涂在基材上、优选地通过等离子体热喷涂在基材上的步骤，所述进料粉末尤其是通过根据本发明的方法制造的。

优选地，基材由金属制成。基材可以是螺旋桨叶或燃气涡轮叶片。

本发明还涉及一种主体，该主体包括基材和至少部分地覆盖所述基材的具有垂直裂纹的tbc涂层，所述tbc涂层优选通过粘合层(优选为nicraly的粘合层)与基材分离并通过根据本发明的方法制成。特别地，该主体非常适合在温度高于1200℃的环境中使用。

优选地，涂层具有低于3w/m.k的热导率。

优选地，所述涂层包括大于98％的所述经稳定的氧化物，并且优选地具有小于或等于1.5％的孔隙度，如下文所述，该孔隙度是在所述涂层的抛光截面的相片上测量的。优选地，所述涂层的孔隙度小于1％。

优选地，以基于氧化物的重量百分比计，所述涂层包括超过98.5％、优选超过99％、优选超过99.5％、优选超过99.9％、超过99.95％、超过99.97％、超过99.98％、超过99.99％、优选超过99.999％的所述经稳定的氧化物。

所述涂层可以通过根据本发明的热喷涂方法制造。

本发明还涉及所述具有垂直裂纹的tbc涂层在温度超过1000℃、1100℃、1200℃或1300℃的环境中保护组件的用途。

定义

-“杂质”为无意地且必然与原材料一起引入的或者源自组分之间的反应的不可避免的组分。杂质不是必需的组分，但是仅仅为可容忍的组分。纯度的水平优选地通过gdms(辉光放电质谱法)测量，gdms比aes-icp(电感耦合等离子体原子发射光谱法)更为精确。

-粉末的颗粒的“圆形度”通常如以下确定：将粉末分散在平的玻璃板上。通过在光学显微镜下扫描所分散的粉末，同时使颗粒保持在适当位置，从玻璃板的下面照亮该粉末，获得各个颗粒的图像。可以使用malvern公司销售的g3型仪器来分析这些图像。

如图4所示，为了评估颗粒p’的“圆形度”c，在该颗粒的图像上确定具有等于颗粒p’的面积ap的圆盘d的周长pd。还确定该颗粒的周长pp。圆形度等于比值pd/pp。因此，颗粒的形状越伸长，则圆形度越低。sysmexfpia3000的用户手册中也描述了这种程序(参见www.malvern.co.uk上的“详细规则说明表”)。

为了确定圆形度的百分位(在此后描述的)，将粉末倒在平的玻璃板上，且如上解释地观察。计数的颗粒的数量应大于250个，以使所测量的百分位基本上相同，不考虑粉末倒在玻璃板上的方式。

-颗粒的纵横比a被定义为颗粒的宽度(与其长度方向垂直的其最大尺寸)与其长度(其最大尺寸)的比值。

-为了确定纵横比百分位，将粉末倒在平的玻璃板上，且如上解释地观察，以测量颗粒的长度和宽度。计数的颗粒的数量应大于250个，以使所测量的百分位基本上相同，不考虑粉末倒在玻璃板上的方式。

-颗粒粉末的颗粒的性质m的百分位10(m10)、50(m50)、90(m90)和99.5(m99.5)、更一般地“n”mn分别为在关于粉末的颗粒的该性质的累积分布曲线上，对应于数量百分比为10％、50％、90％、99.5％和n％的该性质的值，关于该性质的值以递增次序分类。特别地，百分位dn(或粒状粉末的d’n)、an和cn分别涉及尺寸、纵横比和圆形度。

例如，按数量计粉末的10％的颗粒的尺寸小于d10且按数量计90％的颗粒的尺寸大于或等于d10。与尺寸相关的百分位可通过利用激光粒度仪产生的粒度分布来确定。

类似地，按数量计粉末的5％的颗粒具有小于百分位c5的圆形度。换句话说，按数量计该粉末的95％的颗粒具有大于或等于c5的圆形度。

50百分位通常被称作“中值”百分位。例如，c50通常被称作“中值圆形度”。此外，百分位d50通常被称作“中值粒径”。百分位a50也通常指的是“中值纵横比”。

-“颗粒的尺寸”是指通常以利用激光粒度仪进行的粒度分布表征而给出的颗粒的尺寸。所使用的激光粒度仪可以为来自horiba公司的particala-950。

-按数量计尺寸小于或等于测定的最大尺寸的颗粒的百分比或分数可利用激光粒度仪来确定。

-半径小于1μm的孔的累积比体积(以cm³/g粉末表示)通常根据标准iso15901-1通过压汞法测量。它可利用微粒学孔隙度仪测量。

-以cm³/g表示的粉末的表观体积是粉末的表观密度的倒数。

-颗粒粉末的“表观密度”(“堆积密度”)p通常定义为粉末的重量除以所述颗粒的表观体积之和的比值。实际上，它可以利用微粒学孔隙度仪在200mpa的压力下测量。

-粉末的“相对密度”等于其表观密度除以其真实密度。真实密度可通过氦比重瓶测定法测量。

-涂层的“孔隙度”可以通过屏障的抛光横截面的图像分析来评估。使用实验室切割机对经涂覆的基材进行切割，例如使用具有基于氧化铝的切割圆盘的struersdiscotom装置。涂层的样品随后被镶嵌在树脂中，例如使用struersdurocit类型的冷镶嵌树脂。镶嵌后的样品随后使用增大细度的抛光介质进行抛光。可使用砂纸，或者优选地具有合适的抛光悬浮液的抛光圆盘。常规的抛光程序以修整样品开始(例如，利用struerspiano220磨盘)，然后改变与研磨悬浮液相关联的抛光布。在每个精细抛光步骤减小磨粒的尺寸，钻石研磨剂的尺寸例如以9微米开始，然后是3微米，以1微米结束(struersdiapro系列)。对于各个磨粒的尺寸，当在光学显微镜下观察到的孔隙度保持恒定时则停止抛光。在步骤之间例如用水对样品仔细清洁。在1μm钻石的抛光步骤后，使用胶态二氧化硅(op-ustruers，0.04μm)结合软毡型布进行最终抛光步骤。在清洁后，抛光的样品准备利用光学显微镜或利用sem(扫描电子显微镜)观察。由于其较高的分辨率和显著的对比度，sem优选地用于生成用于分析的图像。可以使用图像分析软件(例如imagej，nih)、调节阈值，从图像确定孔隙度。孔隙度以涂层的横截面的表面积的百分比给出。

-“比表面积”通常通过bet(brunaueremmetteller)方法测量，如在journaloftheamericanchemicalsociety60(1938)，第309至316页中描述的方法。

-“粒化”操作为使用粘合剂(例如聚合物粘合剂)使颗粒聚集以形成聚集的颗粒(其可任选地为粒子)的方法。粒化特别地包括雾化或喷雾干燥和/或使用造粒机或造球机，但不限于这些方法。通常，粘合剂基本上不含氧化物。

-“粒子”为圆形度为0.8或更大的聚集的颗粒。

-固结步骤是旨在在粒子中利用扩散接合替换由于有机粘合剂而引起的接合的操作。它通常通过热处理但是在没有完全熔融粒子的情况下进行。

-等离子体喷涂方法的“沉积率”被定义为以重量百分比计，沉积在基材上的材料的量除以被注入到等离子体射流中的进料粉末的量的比值。

-“喷涂生产率”被定义为单位时间内沉积的材料的量。

-以1/min表示的流速是“标准的”，即该流速是在1巴的压力下在20℃的温度下测量的。

-除非另有说明，否则必须以非限制性方式理解“包含”或“包括”。

-除非另有说明，否则所有的组成百分比是基于氧化物重量的重量百分比。

-通过在实施例中使用的表征方法来评估粉末的性质。

附图说明

通过阅读下面的描述和查阅附图，本发明的其它特征和优点将变得更加清楚，其中：

-图1示意性地示出根据本发明的方法的步骤a)；

-图2示意性地示出用于制造根据本发明的进料粉末的等离子体焰炬；

-图3示意性地示出根据本发明的进料粉末的制造方法；

-图4示出用于评估颗粒的圆形度的方法。

具体实施方式

制造进料粉末的方法

图1示出根据本发明的制造进料粉末的方法的步骤a)的实施方式。

可以使用任何已知的粒化方法。特别地，本领域技术人员知道如何制备适于粒化的泥釉(slip)。

在一个实施方式中，通过将pva(聚乙烯醇)2添加到去离子水4中制备粘合剂混合物。然后该粘合剂混合物6通过5μm的过滤器8被过滤。将由粉状经稳定的氧化物10(例如纯度为99.99％)组成的中值粒径为1μm的颗粒状装料混合到过滤后的粘合剂混合物中以形成泥釉12。所述泥釉可包括按重量计例如55％的经稳定的氧化物和0.55％的pva，至100％的余量由水构成。该泥釉被注入到雾化器14中以获得粒状粉末16。本领域技术人员知道如何调节雾化器以获得所期望的粒度分布。

优选地，粒子是中值粒径优选小于3μm、优选小于2μm、优选小于1.5μm的氧化物材料的颗粒的聚集物。

粒状粉末可被筛分(例如5mm的筛18)以除去已从雾化器的壁落下的任何残留物。

所得到的粉末20为“仅喷雾干燥(sdo)”的粒状粉末。

图2和图3示出根据本发明的制造进料粉末的方法的熔融步骤b)的实施方式。

例如由如图1所示的方法制成的sdo粒状粉末20通过注入器21被注入到由等离子体枪24(例如proplasmahp等离子体焰炬)产生的等离子体射流22中。可使用常规的注入装置和等离子体喷涂装置，以使sdo粒状粉末与载气混合，并将所得到的混合物注入到热等离子体的中心。

然而，所注入的粒状粉末不得被固结(sdo)，并且必须强力地注入到等离子体射流中，以促进粒子粉碎。强力的冲击性质决定了粒子破裂的强度，因此决定了所产生的粉末的中值粒径。

本领域技术人员知道如何调整用于粒子的强力注入的注入参数，使得在步骤c)或步骤d)结束时获得的进料粉末具有根据本发明的粒度分布。

特别地，本领域技术人员知道：

-粒子的注入轴线y和等离子体射流的轴线x之间的注入角度θ接近90°，

-每平方毫米注入孔口的表面积的粉末的流速的增加，

-每千瓦枪的功率的粉末的流速(以g/min计)的降低，以及

-形成等离子体的气体的流速的增加，

是促进粒子粉碎的因素。

特别地，wo2014/083544没有公开如以下实施例中所描述的允许使以数量计超过50％的粒子粉碎的注入参数。

优选快速注入颗粒，以便将它们分散在以非常高的速度流动的非常粘的等离子体射流中。

当注入的粒子与等离子体射流接触时，该粒子受到强力的冲击，这会将它们破碎成碎片。为了穿透等离子体射流，以足够高的速度注入待分散的未固结的、特别是未烧结的粒子，使得该粒子具有高动能，但是该速度受到限制以确保良好的破裂效力。粒子没有固结降低了它们的机械强度，因此降低了它们对这些冲击的抗性。

本领域技术人员知道，粒子的速度取决于载气的流速和注入孔口的直径。

等离子体射流的速度也很高。优选地，形成等离子体的气体的流速大于由焰炬制造商针对所选的阳极直径推荐的中值。优选地，形成等离子体的气体的流速大于50l/min、优选大于55l/min、优选大于60l/min。

本领域技术人员知道，可以通过使用小直径的阳极和/或通过增加第一气体(primarygas)的流速来增加等离子体射流的速度。

优选地，第一气体的流速大于40l/min，优选大于45l/min。

优选地，第二气体(secondarygas)、优选为二氢(h2)的流速与形成等离子体的气体(由第一气体和第二气体组成)的流速的比值为20％至25％。

当然，等离子体射流的能量(特别是受到第二气体的流速的影响的等离子体射流的能量)必须足够高以引起粒子熔化。

粒状粉末通过载气(优选地在没有任何液体的情况下)注入。

在等离子体射流22中，粒子熔化成液滴25。优选地，等离子体枪被设置成使得熔融基本上是完全的。

熔融有利地可以降低杂质的水平。

在液滴离开等离子体射流的热区时，液滴被周围的冷空气快速冷却，但也被冷却气体(优选是空气)的强制循环26快速冷却。空气有利地限制氢的还原效应。

优选地，等离子体焰炬包括至少一个布置成注入冷却流体(优选空气)的喷嘴，以便冷却由加热注入到等离子体射流中的粒状粉末而产生的液滴。冷却流体优选地注入到等离子体射流的下游(如图2所示)，并且所述液滴的路径和所述冷却流体的路径之间的角度γ优选小于或等于80°、优选小于或等于60°、和/或大于或等于10°、优选大于或等于20°、优选大于或等于30°。优选地，任意喷嘴的注入轴线y和等离子体射流的轴线x是交叉的(intersect)。

优选地，注入轴线y和等离子体射流的轴线x之间的注入角度θ大于85°，优选约为90°。

优选地，由围绕等离子体射流22的轴线x设置的一组喷嘴28产生强制冷却，以产生基本上圆锥形的或环形的冷却气体流。

等离子体枪24竖直地朝向地面定向。优选地，竖直轴线与等离子体射流的轴线x之间的角度α小于30°、小于20°、小于10°、优选小于5°、优选近似为零。有利地，冷却气体流因此完美地以等离子体射流的轴线x为中心。

优选地，阳极的外表面与冷却区(液滴与注入的冷却流体接触的地方)之间的最小距离d为50mm至400mm、优选100mm至300mm。

有利地，强制冷却限制了在致密化室32中悬浮的非常大的热颗粒和小颗粒之间的接触而导致的从属物(satellite)的生成。此外，这种冷却操作能够减小处理设备的总尺寸，特别是收集室的尺寸。

液滴25的冷却使得可以获得进料颗粒30，所述进料颗粒30可以在致密化室32的下部被提取出。

致密化室可以连接至旋风分离器34，来自该旋风分离器34的废气被引导到集尘器36，以便分离出非常细的颗粒40。根据构造，也可以在旋风分离器中收集根据本发明的一些进料颗粒。优选地，这些进料颗粒可被分离出，尤其利用空气分离器被分离出。

任选地，所收集的进料颗粒38可被过滤，使得中值粒径d50小于15微米。

用于制造根据本发明的进料粉末的优选参数提供在下表1中。

一列中的特征优选地但非必要地被组合。两列中的特征也可以被组合。

表1

“proplasmahp”等离子体焰炬由saint-gobaincoatingsolutions销售。该焰炬对应于wo2010/103497中描述的焰炬t1。

实施例

提供以下实施例是为了举例说明，并不限制本发明的范围。

利用与wo2014/083544的图2中所示的等离子体焰炬相似的等离子体焰炬、从用8重量％的氧化钇稳定化的(yttriated)具有1.5微米的中值粒径d50(microtrac激光颗粒分析仪测量的)的氧化锆粉末(下文称为“氧化锆粉末”)的源开始来制造根据本发明的进料粉末1和进料粉末2以及比较例1。

在步骤a)中，通过将pva(聚乙烯醇)粘合剂2(见图1)添加到去离子水4中制备粘合剂混合物。然后将该粘合剂混合物通过5μm的过滤器8来过滤。将粉末状的氧化锆10混合到过滤后的粘合剂混合物中以形成泥釉12。泥釉被制成包含按重量百分比计55％的氧化锆粉末和0.55％的pva，至100％的余量是去离子水。使用高剪切速度混合机强烈地混合泥釉。

然后通过使用雾化器14雾化泥釉而获得粒子。特别地，泥釉在geanirosd6.3r雾化器的室中被雾化，泥釉以约0.38l/min的流速被引入。

将由nirofs1电动机驱动的旋转雾化轮的速度设置为得到粒子16的目标尺寸。

调节空气流速以将入口温度保持在295℃，并且将出口温度保持在接近125℃，使得粒子的残余水分的含量为0.5％至1％。

然后利用筛18筛分粒状粉末，以便从中提取出残留物，并且获得sdo粒状粉末20。

在步骤b)中，将来自步骤a)的粒子注入到由等离子体枪24产生的等离子体射流22(见图2)中。注入参数和熔融参数在下表2中给出。

在步骤c)中，为了冷却液滴，将由silvent销售的7个silvent2021l喷嘴28固定在由silvent销售的silvent463环形喷嘴支架上。喷嘴28沿环形喷嘴支架间隙均匀地间隔开，以便产生近似圆锥形的空气流。

表2

在粒子中，半径小于1μm的孔的累积比体积为340×10^-3cm³/g。

测试表明，根据本发明的进料粉末具有大于90％的相对密度。

因此，本发明提供了具有赋予涂层非常高的密度的尺寸分布和相对密度的进料粉末。另外，该进料粉末可以通过等离子体有效地喷涂，具有高的生产率。

根据本发明的粉末使得可以制造具有缺陷(特别是水平裂纹(horizontalcrack))浓度较小的涂层。另外，与未被等离子体熔融的相同尺寸的粉末相比，该粉末具有改善的流动性，因此无需复杂的进料装置就能够注入。

当然，本发明不限于所描述和示出的实施方式。