一種鉻酸鑭粉體的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明鑭的制備屬于，涉及一種鉻酸鑭粉體的制備方法。本發明制備的(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熱體和固體氧化物燃料電池(簡稱S0FC)連接材料。
【背景技術】
[0002]鉻酸鑭(LaCrO3)是一種鈣鈦礦型(ABO3)復合氧化物，具有高的熔點(2490°C)，它在摻雜Ca、Sr和Mg等二價堿土金屬后具有很多特殊的性質，如半導體性、高熔點及高溫穩定性等，在高溫發熱材料、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，是一種應用前景廣闊的功能陶瓷材料。
[0003]鉻酸鑭發熱元件用作高溫發熱體，在空氣中的使用溫度可達1900°C，可以直接從室溫升溫，高溫下電阻隨溫度的變化較小，易實現精確控溫，其使用壽命可達3000h以上。以鉻酸鑭為發熱元件的電爐可用于錄相機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、高溫性能測量和寶石變色處理等方面。
[0004]現有技術中，鉻酸鑭(陶瓷)粉體的合成方法主要包括固相反應法、溶膠-凝膠法、化學共沉淀法、聯氨法和水熱法等，這些制備方法通常使用價格較高的反應原料，且需要較長的生產周期，生產效率較低，反應工序多，導致鉻酸鑭粉體最終制備成本高，不利于其大規模推廣和應用。

【發明內容】

[0005]本發明的目的旨在克服現有技術中的不足，提供一種鉻酸鑭粉體的制備方法。本發明采用成本較低的La2O3、Cr、CrO3粉體作為制備原料，經自蔓延高溫合成(簡稱SHS)結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，制備工藝快速簡便，生產效率尚，能大幅降低絡酸銅粉體的制備成本且廣品性能良好。
[0006]本發明的內容是: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La203: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、環形側壁和上壓頭構成的不銹鋼模具(1)，一端與電源相連通的點火鎢絲(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)—側面安裝點火鎢絲(3)、并使點火鎢絲(3)與混合料坯體(2)(充分)接觸;隨后對點火鎢絲(3)通直流電，當達到設定電流30?60A，即引燃點火鎢絲(3)，通過燃燒的點火鎢絲(3)加熱點燃混合料坯體(2)并發生反應，待燃燒反應結束，將燃燒反應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中經濕法研磨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]本發明的內容中: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]本發明的內容中:步驟c中所述行星球磨機的轉速較好的為200?350轉/分鐘，濕法研磨的磨球較好的為不銹鋼球、球磨液體介質為去離子水，并且球:水:疏松塊材的質量比為 10:20:1。
[0009]本發明的內容中:步驟a中所述干法球磨的磨球較好的為不銹鋼球，磨球與原料的質量比為15:1，干法球磨設備為行星球磨機等現有設備。
[0010]本發明的內容中:步驟a中所述粉體的粒度較好的是小于100目。
[0011]本
【發明內容】
所述鉻酸鑭粉體的制備采用CrO3為氧化劑、Cr為還原劑，通過自蔓延高溫合成(簡稱SHS)結合酸洗工藝，制取高純鉻酸鑭粉體，其化學反應方程式為:
La2〇3 + Cr +Cr03 = 2CrLa03
本發明所采用反應原料可以均購自國藥集團化學試劑有限公司和阿拉丁試劑公司，為現有市售產品。
[0012]與現有技術相比，本發明具有下列特點和有益效果:
(I)采用本發明，以CrO3為氧化劑、Cr為還原劑，經自蔓延高溫合成(簡稱SHS)結合酸洗工藝制得鉻酸鑭粉體，鉻酸鑭的純度高、粒度細，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、力學性能和電性能，是一種用途廣泛的功能陶瓷材料；
(3)本發明采用自蔓延高溫合成結合酸洗工藝制備高純鉻酸鑭粉體，具有制備工藝簡單、合成速度快、生產周期短、生產效率高、產物純度高、能耗低、合成物相可控、成本低、操作簡便等優點，有利于鉻酸鑭粉體的大規模低成本制備，實用性強。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明中采用的自蔓延高溫合成裝置(或稱自蔓延等靜壓裝置，簡稱SHS)的結構示意圖；
圖2是實施例1所制得高純度鉻酸鑭粉體樣品的X射線衍射圖譜，圖中可見制得粉體物相僅包含鉻酸鑭(LaCrO3),無其他雜質相存在；
圖1中:I一不銹鋼模具，2—混合料坯體(S卩反應原料)，3—點火鎢絲，4一氧化鋁墊片。
【具體實施方式】
[0014]下面給出的實施例擬對本發明作進一步說明，但不能理解為是對本發明保護范圍的限制，該領域的技術人員根據上述本發明的內容對本發明作出的一些非本質的改進和調整，仍屬于本發明的保護范圍。
[0015]實施例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La2O3: 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火鎢絲3，氧化鋁墊片4，以及由底部、環形側壁和上壓頭構成的不銹鋼模具I;在不銹鋼模具I內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—側面安裝點火鎢絲3、并使點火鎢絲3與混合料坯體2(充分)接觸;隨后對點火鎢絲3通直流電，當達到設定電流50A，即引燃點火鎢絲3，通過燃燒的點火鎢絲3加熱點燃混合料坯體2并發生反應，待燃燒反應結束，將燃燒反應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中濕法研磨24h，球磨機的轉速為300轉/分鐘，球磨介質為不銹鋼球，球磨液體介質為去離子水;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，即制得粒度較細的高純度鉻酸鑭粉體。
[0016]實施例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La203: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、環形側壁和上壓頭構成的不銹鋼模具I，一端與電源相連通的點火鎢絲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—側面安裝點火鎢絲3、并使點火鎢絲3與混合料坯體2(充分)接觸;隨后對點火鎢絲3通直流電，當達到設定電流30A，即引燃點火鎢絲3，通過燃燒的點火鎢絲3加熱點燃混合料坯體2并發生反應，待燃燒反應結束，將燃燒反應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中經濕法研磨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La203: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