粉体的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于粉体制备技术领域，具体涉及一种高致密度LaBS15粉体的制备方法。
【背景技术】
[0002]对于LaBS15晶体，目前仅有少量毫米级晶体和玻璃的报道。合成出致密的1^85105粉体将会拓宽其应用领域，比如应用在陶瓷靶材等对材料致密度和纯度有严格要求的领域中，为LaBSi(Mt体提供了更多的附加值。晶体的致密度与晶体形成过程中气泡的排出程度有关，气孔的排除取决于气孔在晶界上是能否随晶界移动，晶界迀移速度过快和过慢都不利于气孔的排除，两者速度接近或者相等时，晶界带动气孔以正常速度移动，使气孔保持在晶界上，气孔可以利用晶界作为空位传递的快速通道而迅速汇集或消失。晶界迀移速度取决于晶界两侧的化学位差和跨越晶界原子的迀移率。CaCO3达到898°C时能够分解成CaO，Ca2+掺杂到LaBS1 5中，能够降低跨越晶界原子的迀移率，形成对晶界迀移的拖拽作用，抑制晶界迀移速度，使晶界移动速度接近于气孔移动速度，从而有效加速气孔的排除，最终得到致密化的LaBS15多晶结构。同时，由于La 3+半径(0.122nm)和Ca 2+半径(0.106nm)相差很小，二者在理化性质方面有相似之处，Ca2+离子能够有效取代La3+的晶格位置而不改变其物相。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种高致密度LaBS15粉体的制备方法，该方法向LaBS1 5中掺杂Ca2+，以达到提高高温固相法合成的LaBSi(Mt体的致密度的效果。
[0004]为了实现本发明目的，本发明采用如下技术方案:
一种高致密度LaBSi(V^体的制备方法，具体包括以下步骤:
(1)按摩尔比if La203:H3B03:Si0 2:NaF:CaC0 3 =0.5:1.01-1.03:1:0.01-0.04:0.01-0.06称取La203、H3B03、Si02、NaF和CaCO3固体粉末并研磨均匀；
(2)将混合均匀的原料用压片机压制成块状，装入氧化铝坩祸，置于高温炉中，将炉温按3~10°C /min.的升温速率从室温升至1000°C，保温3~7小时，随炉冷却至室温后取出，将一次烧结产物研磨成粉末，用压片机压制成块状样品；
(3)将步骤(2)得到的块状样品装入氧化铝坩祸，置于高温炉中，将炉温按3~10°C/min.的升温速率从室温升至1000°C，保温3?7小时，随炉冷却至室温后取出，将二次烧结产物研磨成粉末，即可得到LaBS15粉体，致密度为2.28-3.2g/mL。
[0005]进一步地，步骤(I)中的S12S色粉末纯度为98%以上，粒径大小为0.01-0.1mm。
[0006]优选地，步骤(I)中研磨时间为30~60分钟。
[0007]优选地，步骤(2 )中高温炉的升温速率为4~6 V /min.，保温时间为4~6小时。
[0008]本发明的有益效果在于:
(I)本发明提供的高致密度LaBS15粉体的制备方法在空气气氛中常压状态下完成，不需要保护气氛，制备条件不苛刻且产物质量稳定，重复性强，适合于大规模生产。
[0009](2)本发明提供的高致密度LaBS15粉体的制备方法通过掺杂Ca 2+来控制晶界移动速度，以获得高致密度的LaBS15晶体，该粉体可用于陶瓷靶材等对材料致密度和纯度有着严格要求的领域。
【附图说明】
[0010]图1为本发明实施例1~6制备的LaBSi(Mt体的X射线粉末衍射图谱与LaBS15标准卡片roF#19-0650的比较图；
图2为对比例制备的LaBSi(Mt体的SEM图像，为多孔状的烧结团聚体；
图3为本发明实施例4制备的LaBSi(Mt体的SEM图像，与对比例相比，更加致密。
【具体实施方式】
[0011]本发明用下列实施例来进一步说明本发明，但本发明的保护范围并不限于下列实施例。
[0012]实施例1
1)称取3.161g La203、1.319g Η3Β03、1.164g Si02、0.016g NaF 和 0.019g CaCO3 固体粉末；
2)将以上白色粉末在玛瑙研钵中混合均匀，研磨30分钟；
3)用压片机将混合均匀的原料压制成块状，装入氧化铝坩祸中，放置于高温炉中进行一次烧结，将高温炉炉温按5°C /min.的升温速率从室温升至1000°C，保温5h，随炉冷却至室温后取出，将一次烧结产物研磨成粉末，用压片机压制成块状样品；
4)将步骤3)得到的块状样品装入氧化铝坩祸，置于高温炉中，进行二次烧结，将炉温按5°C /min.的升温速率从室温升至1000°C，保温5小时，随炉冷却至室温后取出，研磨得到LaBS15S色粉末，致密度为2.28g/mL。
[0013]实施例2
1)称取3.161g La203、1.319g Η3Β03、1.164g Si02、0.016g NaF 和 0.039g CaCO3 固体粉末；
2)将以上白色粉末在玛瑙研钵中混合均匀，研磨30分钟；
3)用压片机将混合均匀的原料压制成块状，装入氧化铝坩祸中，放置于高温炉中进行一次烧结，将高温炉炉温按5°C /min.的升温速率从室温升至1000°C，保温5h，随炉冷却至室温后取出，将一次烧结产物研磨成粉末，用压片机压制成块状样品；
4)将步骤3)得到的块状样品装入氧化铝坩祸，置于高温炉中，进行二次烧结，将炉温按5°C /min.的升温速率从室温升至1000°C，保温5小时，随炉冷却至室温后取出，研磨得到LaBS15S色粉末，致密度为2.43g/mL。
[0014]实施例3
1)称取3.161g La203、1.319g Η3Β03、1.164g Si02、0.016g NaF 和 0.058g CaCO3 固体粉末；
2)将以上白色粉末在玛瑙研钵中混合均匀，研磨30分钟；
3)用压片机将混合均匀的原料压制成块状，装入氧化铝坩祸中，放置于高温炉中进行一次烧结，将高温炉炉温按5°C /min.的升温速率从室温升至1000°C，保温5h，随炉冷却至室温后取出，将一次烧结产物研磨成粉末，用压片机压制成块状样品；
4)将步骤3)得到的块状样品装入氧化铝坩祸，置于高温炉中，进行二次烧结，将炉温按5°C /min.的升温速率从室温升至1000°C，保温5小时，随炉冷却至室温后取出，研磨得到LaBS15S色粉末，致密度为2.56g/mL。
[0015]实施例4
1)称取3.161g La203、1.319g Η3Β03、1.164g Si02、0.016g NaF 和 0.078g CaCO3 固体粉末；
2)将以上白色粉末在玛瑙研钵中混合均匀，研磨30分钟；
3)用压片机将混合均匀的原料压制成块状，装入氧化铝坩祸中，放置于高温炉中进行一次烧结，将高温炉炉温按5°C /min.的升温速率从室温升至1000°C，保温5h，随炉冷却至室温后取出，将一次烧结产物研磨成粉末，用压片机压制成块状样品；
4)将步骤3)得到的块状样品装入氧化铝坩祸，置于高温炉中，进行二次烧结，将炉温按5°C /min.的升温速率从室温升至1000°C，保温5小时，随炉冷却至室温后取出，研磨得到LaBS15S色粉末，致密度为2.72g/mL。
[0016]实施例5
1)称取3.161g La203、1.319g Η3Β03、1.164g Si02、0.016g NaF 和 0.097g CaCO3 固体粉末；
2)将以上白色粉末在玛瑙研钵中混合均匀，研磨30分钟；
3)用压片机将混合均匀的原料压制成块状，装入氧化铝坩祸中，放置于高温炉中进行一次烧结，将高温炉炉温按5°C /min.的升温速率从室温升至1000°C，保温5h，随炉冷却至室温后取出，将一次烧结产物研磨成粉末，用压片机压制成块状样品；
4)将步骤3)得到的块状样品装入氧化铝坩祸，置于高温炉中，进行二次烧结，将炉温按5°C /min.的升温速率从室温升至1000°C，保温5小时，随炉冷却至室温后取出，研磨得到LaBS15S色粉末，致密度为2.91g/mL。
[0017]实施例6
1)称取3.161g La203、1.319g Η3Β03、1.164g Si02、0.016g NaF 和 0.117g CaCO3固体粉末；
2)将以上白色粉末在玛瑙研钵中混合均匀，研磨30分钟；
3)用压片机将混合均匀的原料压制成块状，装入氧化铝坩祸中，放置于高温炉中进行一次烧结，将高温炉炉温按5°C /min.的升温速率从室温升至1000°C，保温5h，随炉冷却至室温后取出，将一次烧结产物研磨成粉末，用压片机压制成块状样品；
4)将步骤3)得到的块状样品装入氧化铝坩祸，置于高温炉中，进行二次烧结，将炉温按5°C /min.的升温速率从室温升至1000°C，保温5小时，随炉冷却至室温后取出，研磨得到LaBS15S色粉末，致密度为3.2g/mL。
[0018]为了对比有无掺杂Ca2+制备的LaBS15晶体的微观形貌，制备未掺杂Ca 2+的LaBS1aae体。
[0019]对比例
1)称取3.161g La2O3U.319g Η3Β03、1.164g S12和 0.016g NaF 固体粉末；
2)将以上白色粉末在玛瑙研钵中混合均匀，研磨30分钟； 3)用压片机将混合均匀的原料压制成块状，装入氧化铝坩祸中，放置于高温炉中进行一次烧结，将高温炉炉温按5°C /min.的升温速率从室温升至1000°C，保温5h，随炉冷却至室温后取出，将一次烧结产物研磨成粉末，用压片机压制成块状样品；
4)将步骤3)得到的块状样品装入氧化铝坩祸，置于高温炉中，进行二次烧结，将炉温按5°C /min.的升温速率从室温升至1000°C，保温5小时，随炉冷却至室温后取出，研磨得到LaBS15S色粉末，致密度为2.08g/mL。
[0020]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1.一种高致密度LaBS1 5粉体的制备方法，其特征在于:具体步骤如下:(1)按摩尔比if La203:H3B03:Si0 2:NaF:CaC0 3 =0.5:1.01-1.03:1:0.01-0.04:0.01-0.06，称取La203、H3BO3, S12, NaF和CaCO3固体粉末并研磨均匀，压成块状； (2)—次烧结:以3-100C/min.的升温速率从室温升至1000°C，保温3~7小时，随炉冷却至室温，研磨，压成块状； (3)二次烧结:以3-100C/min.的升温速率从室温升至1000°C，保温3~7小时，随炉冷却至室温，研磨，得到LaBS15粉体，致密度为2.28-3.2g/mL。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(I)中S12的纯度在98%以上，粒径为 0.01—0.1mm03.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(I)中研磨时间为30~60分钟。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:步骤(2)中升温速率为4~6°C/min，保温时间为4~6小时。
【专利摘要】本发明公开了一种高致密度LaBSiO5粉体的制备方法，包括以下步骤：以La2O3，H3BO3和SiO2(白色粉末)为原料，以NaF作为助熔剂，通过掺杂CaCO3，在1000℃下经过二次烧结得到高致密的LaBSiO5粉体。该方法通过向LaBSiO5中掺杂Ca2+离子，调节LaBSiO5烧结过程中晶界移动的速度以排除气孔，同时还促进了晶粒之间的继续生长，最终得到致密化的LaBSiO5多晶结构。Ca2+离子与La3+离子之间半径相近，Ca2+离子的掺杂不会改变LaBSiO5的物相。
【IPC分类】C04B35/50, C04B35/626, C04B35/16
【公开号】CN105174926
【申请号】
【发明人】李凌云, 孙李珍, 于岩, 杨志锋, 张晓斌
【申请人】福州大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月17日