一種鉻酸鑭粉體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明鑭的制備屬于，涉及一種鉻酸鑭粉體的制備方法。本發(fā)明制備的(高純度)鉻酸鑭粉體適用作功能陶瓷材料，特別適用于制備高溫陶瓷發(fā)熱體和固體氧化物燃料電池(簡(jiǎn)稱S0FC)連接材料。
【背景技術(shù)】
[0002]鉻酸鑭(LaCrO3)是一種鈣鈦礦型(ABO3)復(fù)合氧化物，具有高的熔點(diǎn)(2490°C)，它在摻雜Ca、Sr和Mg等二價(jià)堿土金屬后具有很多特殊的性質(zhì)，如半導(dǎo)體性、高熔點(diǎn)及高溫穩(wěn)定性等，在高溫發(fā)熱材料、固體氧化物燃料電池連接材料、催化劑、NTC熱敏電阻等方面都得到廣泛的使用，是一種應(yīng)用前景廣闊的功能陶瓷材料。
[0003]鉻酸鑭發(fā)熱元件用作高溫發(fā)熱體，在空氣中的使用溫度可達(dá)1900°C，可以直接從室溫升溫，高溫下電阻隨溫度的變化較小，易實(shí)現(xiàn)精確控溫，其使用壽命可達(dá)3000h以上。以鉻酸鑭為發(fā)熱元件的電爐可用于錄相機(jī)磁頭鐵氧體單晶的制備、高溫材料單晶的制備、精密陶瓷燒結(jié)、高溫性能測(cè)量和寶石變色處理等方面。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，鉻酸鑭(陶瓷)粉體的合成方法主要包括固相反應(yīng)法、溶膠-凝膠法、化學(xué)共沉淀法、聯(lián)氨法和水熱法等，這些制備方法通常使用價(jià)格較高的反應(yīng)原料，且需要較長(zhǎng)的生產(chǎn)周期，生產(chǎn)效率較低，反應(yīng)工序多，導(dǎo)致鉻酸鑭粉體最終制備成本高，不利于其大規(guī)模推廣和應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種鉻酸鑭粉體的制備方法。本發(fā)明采用成本較低的La2O3、Cr、CrO3粉體作為制備原料，經(jīng)自蔓延高溫合成(簡(jiǎn)稱SHS)結(jié)合酸洗工藝制取鉻酸鑭粉體;所得鉻酸鑭粉體純度高、粒度細(xì)，制備工藝快速簡(jiǎn)便，生產(chǎn)效率尚，能大幅降低絡(luò)酸銅粉體的制備成本且廣品性能良好。
[0006]本發(fā)明的內(nèi)容是:一種鉻酸鑭粉體的制備方法，其特征是步驟為:
a、配料并制成混合料坯體:
按摩爾比為L(zhǎng)a203:Cr:Cr03= 1:1:1取原料La203、Cr和Cr()3粉體，將原料混合并干法球磨6?24h，球磨后的粉料再過(guò)100目篩，篩下物即為(混合均勻的)混合料;取1?I OOg混合料裝入模具中，在5?1MPa壓力下將混合料壓制成型為直徑20?50mm的圓柱體形的混合料還體(2)，備用；
b、自蔓延高溫合成:
采用自蔓延高溫合成裝置，該裝置的組成包括由底部、環(huán)形側(cè)壁和上壓頭構(gòu)成的不銹鋼模具(1)，一端與電源相連通的點(diǎn)火鎢絲(3)，以及氧化鋁墊片(4);氧化鋁墊片(4)放置在不銹鋼模具(I)內(nèi)底部，將混合料坯體(2)置于氧化鋁墊片(4)上，在混合料坯體(2)—側(cè)面安裝點(diǎn)火鎢絲(3)、并使點(diǎn)火鎢絲(3)與混合料坯體(2)(充分)接觸;隨后對(duì)點(diǎn)火鎢絲(3)通直流電，當(dāng)達(dá)到設(shè)定電流30?60A，即引燃點(diǎn)火鎢絲(3)，通過(guò)燃燒的點(diǎn)火鎢絲(3)加熱點(diǎn)燃混合料坯體(2)并發(fā)生反應(yīng)，待燃燒反應(yīng)結(jié)束，將燃燒反應(yīng)后的物料冷卻至常溫，取出，即制得疏松塊材；
C、制備鉻酸鑭粉體:
將制得的疏松塊材置于行星球磨機(jī)中經(jīng)濕法研磨6?24h，研磨后的粉體再置于稀硝酸水溶液中浸泡24?48h，過(guò)濾，棄去濾液，固體物用去離子水洗滌，干燥，粉碎，即制得(高純度的)鉻酸鑭粉體。
[0007]本發(fā)明的內(nèi)容中:步驟c中所述稀硝酸水溶液較好的是濃度為I?5mol/L的稀硝酸水溶液。
[0008]本發(fā)明的內(nèi)容中:步驟c中所述行星球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速較好的為200?350轉(zhuǎn)/分鐘，濕法研磨的磨球較好的為不銹鋼球、球磨液體介質(zhì)為去離子水，并且球:水:疏松塊材的質(zhì)量比為 10:20:1。
[0009]本發(fā)明的內(nèi)容中:步驟a中所述干法球磨的磨球較好的為不銹鋼球，磨球與原料的質(zhì)量比為15:1，干法球磨設(shè)備為行星球磨機(jī)等現(xiàn)有設(shè)備。
[0010]本發(fā)明的內(nèi)容中:步驟a中所述粉體的粒度較好的是小于100目。
[0011]本
【發(fā)明內(nèi)容】
所述鉻酸鑭粉體的制備采用CrO3為氧化劑、Cr為還原劑，通過(guò)自蔓延高溫合成(簡(jiǎn)稱SHS)結(jié)合酸洗工藝，制取高純鉻酸鑭粉體，其化學(xué)反應(yīng)方程式為:
La2〇3 + Cr +Cr03 = 2CrLa03
本發(fā)明所采用反應(yīng)原料可以均購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司和阿拉丁試劑公司，為現(xiàn)有市售產(chǎn)品。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下列特點(diǎn)和有益效果:
(I)采用本發(fā)明，以CrO3為氧化劑、Cr為還原劑，經(jīng)自蔓延高溫合成(簡(jiǎn)稱SHS)結(jié)合酸洗工藝制得鉻酸鑭粉體，鉻酸鑭的純度高、粒度細(xì)，用于鉻酸鑭功能陶瓷材料的制備，能保證具有良好性能；
(2 )本發(fā)明采用成本較低的La2O3、Cr、CrO3粉體為原料，可大幅降低鉻酸鑭粉體的制備成本;進(jìn)一步制備的鉻酸鑭陶瓷在高溫氧化和還原氣氛中具有良好的抗高溫、耐腐蝕、力學(xué)性能和電性能，是一種用途廣泛的功能陶瓷材料；
(3)本發(fā)明采用自蔓延高溫合成結(jié)合酸洗工藝制備高純鉻酸鑭粉體，具有制備工藝簡(jiǎn)單、合成速度快、生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)物純度高、能耗低、合成物相可控、成本低、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，有利于鉻酸鑭粉體的大規(guī)模低成本制備，實(shí)用性強(qiáng)。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明中采用的自蔓延高溫合成裝置(或稱自蔓延等靜壓裝置，簡(jiǎn)稱SHS)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是實(shí)施例1所制得高純度鉻酸鑭粉體樣品的X射線衍射圖譜，圖中可見(jiàn)制得粉體物相僅包含鉻酸鑭(LaCrO3),無(wú)其他雜質(zhì)相存在；
圖1中:I一不銹鋼模具，2—混合料坯體(S卩反應(yīng)原料)，3—點(diǎn)火鎢絲，4一氧化鋁墊片。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面給出的實(shí)施例擬對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不能理解為是對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容對(duì)本發(fā)明作出的一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0015]實(shí)施例1:
一種鉻酸鑭粉體的制備方法，步驟為:
a、配料并制成混合料坯體:
以粒度小于100目的La2O3、Cr、CrO3粉體為原料，按摩爾比為L(zhǎng)a2O3: Cr: CrO3= 1:1:1取各原料，將原料混合并干法球磨12h，球磨后的粉料再過(guò)100目篩，篩下物即為混合均勻的混合料;取20g混合料裝入模具中，采用1MPa壓力將混合料壓制成型為直徑25mm的圓柱體形的混合料坯體2，備用；
b、自蔓延高溫合成:
采用自蔓延高溫合成裝置，該裝置的組成包括:一端與電源相連通的點(diǎn)火鎢絲3，氧化鋁墊片4，以及由底部、環(huán)形側(cè)壁和上壓頭構(gòu)成的不銹鋼模具I;在不銹鋼模具I內(nèi)底部放置氧化鋁墊片4，將成型的所述混合料坯體2置于氧化鋁墊片4上，在混合料坯體2—側(cè)面安裝點(diǎn)火鎢絲3、并使點(diǎn)火鎢絲3與混合料坯體2(充分)接觸;隨后對(duì)點(diǎn)火鎢絲3通直流電，當(dāng)達(dá)到設(shè)定電流50A，即引燃點(diǎn)火鎢絲3，通過(guò)燃燒的點(diǎn)火鎢絲3加熱點(diǎn)燃混合料坯體2并發(fā)生反應(yīng)，待燃燒反應(yīng)結(jié)束，將燃燒反應(yīng)后的物料冷卻至常溫，將冷卻后物料取出，即制得疏松塊材；
C、制備鉻酸鑭粉體:
將制得的疏松塊材置于行星球磨機(jī)中濕法研磨24h，球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為300轉(zhuǎn)/分鐘，球磨介質(zhì)為不銹鋼球，球磨液體介質(zhì)為去離子水;磨碎后的粉體再置于2 mol/L稀硝酸水溶液中浸泡48h，過(guò)濾棄去液體、固體物用去離子水洗滌，并干燥、粉碎，即制得粒度較細(xì)的高純度鉻酸鑭粉體。
[0016]實(shí)施例2:
一種鉻酸鑭粉體的制備方法，步驟為:
a、配料并制成混合料坯體:
按摩爾比為L(zhǎng)a203:Cr:Cr03= 1:1:1取原料La203、Cr和Cr03粉體，將原料混合并干法球磨6h，球磨后的粉料再過(guò)100目篩，篩下物即為(混合均勻的)混合料;取1g混合料裝入模具中，在5MPa壓力下將混合料壓制成型為直徑20_的圓柱體形的混合料坯體2，備用；
b、自蔓延高溫合成:
采用自蔓延高溫合成裝置，該裝置的組成包括由底部、環(huán)形側(cè)壁和上壓頭構(gòu)成的不銹鋼模具I，一端與電源相連通的點(diǎn)火鎢絲3，以及氧化鋁墊片4;氧化鋁墊片4放置在不銹鋼模具I內(nèi)底部，將混合料坯體2置于氧化鋁墊片4上，在混合料坯體2—側(cè)面安裝點(diǎn)火鎢絲3、并使點(diǎn)火鎢絲3與混合料坯體2(充分)接觸;隨后對(duì)點(diǎn)火鎢絲3通直流電，當(dāng)達(dá)到設(shè)定電流30A，即引燃點(diǎn)火鎢絲3，通過(guò)燃燒的點(diǎn)火鎢絲3加熱點(diǎn)燃混合料坯體2并發(fā)生反應(yīng)，待燃燒反應(yīng)結(jié)束，將燃燒反應(yīng)后的物料冷卻至常溫，取出，即制得疏松塊材；
C、制備鉻酸鑭粉體:
將制得的疏松塊材置于行星球磨機(jī)中經(jīng)濕法研磨6h，研磨后的粉體再置于稀硝酸水溶液中浸泡24h，過(guò)濾，棄去濾液，固體物用去離子水洗滌，干燥，粉碎，即制得(高純度的)鉻酸鑭粉體。
[0017]實(shí)施例3: 一種鉻酸鑭粉體的制備方法，步驟為:
a、配料并制成混合料坯體:
按摩爾比為L(zhǎng)a203:Cr:Cr03= 1:1:1取原料La203、Cr和Cr03粉體，將原料混合并干法球磨24h，球磨后的粉料再過(guò)100目篩，篩下物即為(混合均勻的)混合料;取10g混合料裝入模具