陶瓷粉体材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种SmTaO4陶瓷粉体材料及其制备方法，属于无机非金属材料领域。所述材料分子式为SmTaO4，晶体结构为单斜相。以Sm2O3和Ta2O5为原料，经过球磨、旋蒸、恒温干燥、高温烧结几个步骤即可得到本发明所述的SmTaO4陶瓷粉体材料。所述材料的反射率在1000nm、1200nm、1300nm、1800nm等特定红外波段反射率很高，最高可达95％以上，而在其他波段反射率显著降低，有良好的近红外选择性反射作用；且制备方法工艺简单，成本低廉。
【专利说明】-种SmTaO4陶瓷粉体材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种SmTaO4陶瓷粉体材料及其制备方法，具体涉及一种具有近红外高 反射性能的SmTaO4陶瓷粉体材料及其制备方法，属于无机非金属材料领域。
【背景技术】
[0002] 随着激光技术的发展，激光器在工业、空间技术和军事领域中的应用日趋广泛，对 卫星、导弹和飞机等飞行器造成了严重威胁。激光防护显得日趋迫切，反射是实现高能激光 防护的有效手段之一。现阶段，反射材料主要采用金属材料，如金、银、铝等，然而金属的热 稳定性差、易氧化，因此在激光的热效应影响下或者材料表面氧化后，反射率急剧下降，使 其在高能量密度激光应用中受到限制；而陶瓷材料的热稳定性良好，目前国内外研究使用 较广泛的为高漫反射氧化铝陶瓷，虽然氧化铝的反射率很高，但是其多种相结构中只有单 一的α相才可能具有较高的反射率，因此对其纯度要求极高，并且原料配方复杂、表面必 须施釉，从而增加了工艺复杂性。而目前存在的其他陶瓷材料反射率普遍较低，因此，国内 外对于具有高反射率的陶瓷材料提出了迫切需求。以往钽酸盐陶瓷材料往往是利用钽元素 与镧系元素制备合金时的反应副产物。此外，也有利用钽和镧系元素的氧化物，在氯化钠作 为气体的环境下烧结得到钽酸盐，但是这种方法对烧结环境有要求，工艺比较复杂。且钽酸 盐陶瓷材料的反射率未见报道。
【发明内容】
[0003] 鉴于此，本发明的目的在于提供一种SmTaO4陶瓷粉体材料及其制备方法，所述材 料晶体结构为单斜相，反射率在lOOOnm、1200nm、1300nm、1800nm等特定红外波段反射率很 高，最高可达95 %以上，而在其他波段反射率显著降低，有良好的近红外选择性反射作用； 且制备方法工艺简单，成本低廉。
[0004] 本发明的目的由以下技术方案实现：
[0005] -种SmTaO4陶瓷粉体材料，所述材料分子式为SmTaO4，晶体结构为单斜相，粉体粒 径优选为1?5 μ m。
[0006] 本发明所述SmTaO4陶瓷粉体材料的制备方法，步骤如下：
[0007] (1)以Sm2O3和Ta2O5为原料，按摩尔比1:1称量原料；
[0008] (2)将原料放入球磨罐中，以酒精和氧化锆球为球磨介质进行球磨，使原料充分混 合，得到浆料；
[0009] 其中，优选球磨转速为400r/min，球磨时间为6?10小时，氧化锆球和原料粉末的 质量比为4:1，氧化锆球中大球、中球和小球的质量比为1:2:2 ;
[0010] 大球粒径为8_，中球粒径为5_，小球粒径为2mm ;
[0011] 酒精的体积不超过球磨罐容积的2/3 ;
[0012] (3)将经球磨混合后的浆料进行旋蒸，除去酒精；将旋蒸后的粉末恒温干燥，再进 行研磨，然后过200?400目筛；
[0013] 其中，旋蒸时优选旋转速度为30?50转/分钟，时间为4?6小时，水浴加热温 度为85V ;
[0014] 恒温干燥优选在100?130°C下干燥12小时以上；
[0015] (4)将过筛后的粉末置于氧化铝坩埚中，在1400?1500°C进行高温烧结，升温速 率为5?8°C /分钟，保温时间为8?10小时，冷却方式采用随炉冷，获得所述的SmTaO4陶 瓷粉体材料。
[0016] 有益效果
[0017] 本发明通过材料成分和烧结工艺参数优化制备出了单斜相的SmTaO4陶瓷粉体，所 制备的粉体颗粒粒径在1?5 μ m，反射率在lOOOnm、1200nm、1300nm、1800nm等特定红外波 段反射率很高，最高可达95%以上，而在其他波段反射率显著降低，有良好的近红外选择性 反射作用。且所述陶瓷粉体材料制备方法工艺简单，成本低廉。
[0018] 另外，由于SmTaO4陶瓷的组成元素为高价重金属元素，离子之间结合力强，有着良 好的高温稳定性，有望代替传统的使用材料，成为新型近红外反射涂层材料。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1为本发明实施例1的SmTaO4陶瓷粉体表面扫描电镜图；
[0020] 图2为本发明实施例1的SmTaO4陶瓷粉体的X射线衍射（XRD)图谱；
[0021] 图3为本发明实施例1的SmTaO4陶瓷粉体的反射率与波长的关系图；
[0022] 图4为本发明实施例2的SmTaO4陶瓷粉体表面扫描电镜图；
[0023] 图5为本发明实施例2的SmTaO4陶瓷粉体的X射线衍射（XRD)图谱；
[0024] 图6为本发明实施例2的SmTaO4陶瓷粉体的反射率与波长的关系图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图和具体实施例来详述本发明，但不限于此。
[0026] 所用原料如下表所示：
【权利要求】
1. 一种SmTaO4陶瓷粉体材料，其特征在于，所述材料分子式为SmTaO 4，晶体结构为单斜 相。
2. 根据权利要求1所述的一种SmTaO4陶瓷粉体材料，其特征在于，所述粉体材料粒径 为1?5 y m。
3. -种如权利要求1或2所述SmTaO4陶瓷粉体材料的制备方法，其特征在于，所述方 法步骤如下： (1) 以Sm2O3和Ta2O5为原料，按摩尔比1:1称量原料； (2) 将原料放入球磨罐中，以酒精和氧化锆球为球磨介质进行球磨，使原料充分混合， 得到浆料； (3) 将经球磨混合后的浆料进行旋蒸，除去酒精；将旋蒸后的粉末恒温干燥，再进行研 磨，然后过200?400目筛； (4) 将过筛后的粉末置于氧化铝坩埚中，在1400?1500°C进行高温烧结，升温速率为 5?8°C /分钟，保温时间为8?10小时，冷却方式采用随炉冷，获得所述的SmTaO4陶瓷粉 体材料。
4. 根据权利要求3所述SmTaO4陶瓷粉体材料的制备方法，其特征在于，步骤（2)中球磨 转速为400r/min，球磨时间为6?10小时，氧化锆球和原料粉末的质量比为4:1，氧化锆球 中大球、中球和小球的质量比为1:2:2,大球粒径为8mm，中球粒径为5mm，小球粒径为2mm ; 酒精的体积不超过球磨罐容积的2/3。
5. 根据权利要求3所述SmTaO4陶瓷粉体材料的制备方法，其特征在于，步骤（3)中旋 蒸时旋转速度为30?50转/分钟，时间为4?6小时，水浴加热温度为85°C。
6. 根据权利要求3所述SmTaO4陶瓷粉体材料的制备方法，其特征在于，步骤（3)中恒 温干燥为在100?130°C下干燥12小时以上。
【文档编号】C04B35/495GK104311013SQ201410529220
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月10日 优先权日:2014年10月10日
【发明者】高丽红, 马壮, 王松, 姜淼 申请人:北京理工大学