[發明專利]一種SmTaO4陶瓷粉體材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201410529220.3
• 申請日: 2014-10-10
• 公開（公告）號: CN104311013A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 高麗紅;馬壯;王松;姜淼
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/50;C04B35/626
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 楊志兵;付雷杰

技術領域

本發明涉及一種SmTaO₄陶瓷粉體材料及其制備方法，具體涉及一種具有近紅外高反射性能的SmTaO₄陶瓷粉體材料及其制備方法，屬于無機非金屬材料領域。

背景技術

隨著激光技術的發展，激光器在工業、空間技術和軍事領域中的應用日趨廣泛，對衛星、導彈和飛機等飛行器造成了嚴重威脅。激光防護顯得日趨迫切，反射是實現高能激光防護的有效手段之一。現階段，反射材料主要采用金屬材料，如金、銀、鋁等，然而金屬的熱穩定性差、易氧化，因此在激光的熱效應影響下或者材料表面氧化后，反射率急劇下降，使其在高能量密度激光應用中受到限制；而陶瓷材料的熱穩定性良好，目前國內外研究使用較廣泛的為高漫反射氧化鋁陶瓷，雖然氧化鋁的反射率很高，但是其多種相結構中只有單一的α相才可能具有較高的反射率，因此對其純度要求極高，并且原料配方復雜、表面必須施釉，從而增加了工藝復雜性。而目前存在的其他陶瓷材料反射率普遍較低，因此，國內外對于具有高反射率的陶瓷材料提出了迫切需求。以往鉭酸鹽陶瓷材料往往是利用鉭元素與鑭系元素制備合金時的反應副產物。此外，也有利用鉭和鑭系元素的氧化物，在氯化鈉作為氣體的環境下燒結得到鉭酸鹽，但是這種方法對燒結環境有要求，工藝比較復雜。且鉭酸鹽陶瓷材料的反射率未見報道。

發明內容

鑒于此，本發明的目的在于提供一種SmTaO₄陶瓷粉體材料及其制備方法，所述材料晶體結構為單斜相，反射率在1000nm、1200nm、1300nm、1800nm等特定紅外波段反射率很高，最高可達95％以上，而在其他波段反射率顯著降低，有良好的近紅外選擇性反射作用；且制備方法工藝簡單，成本低廉。

本發明的目的由以下技術方案實現：

一種SmTaO₄陶瓷粉體材料，所述材料分子式為SmTaO₄，晶體結構為單斜相，粉體粒徑優選為1～5μm。

本發明所述SmTaO₄陶瓷粉體材料的制備方法，步驟如下：

(1)以Sm₂O₃和Ta₂O₅為原料，按摩爾比1:1稱量原料；

(2)將原料放入球磨罐中，以酒精和氧化鋯球為球磨介質進行球磨，使原料充分混合，得到漿料；

其中，優選球磨轉速為400r/min，球磨時間為6～10小時，氧化鋯球和原料粉末的質量比為4:1，氧化鋯球中大球、中球和小球的質量比為1:2:2；

大球粒徑為8mm，中球粒徑為5mm，小球粒徑為2mm；

酒精的體積不超過球磨罐容積的2/3；

(3)將經球磨混合后的漿料進行旋蒸，除去酒精；將旋蒸后的粉末恒溫干燥，再進行研磨，然后過200～400目篩；

其中，旋蒸時優選旋轉速度為30～50轉/分鐘，時間為4～6小時，水浴加熱溫度為85℃；

恒溫干燥優選在100～130℃下干燥12小時以上；

(4)將過篩后的粉末置于氧化鋁坩堝中，在1400～1500℃進行高溫燒結，升溫速率為5～8℃/分鐘，保溫時間為8～10小時，冷卻方式采用隨爐冷，獲得所述的SmTaO₄陶瓷粉體材料。

有益效果

本發明通過材料成分和燒結工藝參數優化制備出了單斜相的SmTaO₄陶瓷粉體，所制備的粉體顆粒粒徑在1～5μm，反射率在1000nm、1200nm、1300nm、1800nm等特定紅外波段反射率很高，最高可達95％以上，而在其他波段反射率顯著降低，有良好的近紅外選擇性反射作用。且所述陶瓷粉體材料制備方法工藝簡單，成本低廉。

另外，由于SmTaO₄陶瓷的組成元素為高價重金屬元素，離子之間結合力強，有著良好的高溫穩定性，有望代替傳統的使用材料，成為新型近紅外反射涂層材料。

附圖說明

圖1為本發明實施例1的SmTaO₄陶瓷粉體表面掃描電鏡圖；

圖2為本發明實施例1的SmTaO₄陶瓷粉體的X射線衍射(XRD)圖譜；

圖3為本發明實施例1的SmTaO₄陶瓷粉體的反射率與波長的關系圖；

圖4為本發明實施例2的SmTaO₄陶瓷粉體表面掃描電鏡圖；