[发明专利]一种SmTaO4陶瓷粉体材料及其制备方法

说明书

技术领域

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

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

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。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种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1～5μm。

本发明所述SmTaO₄陶瓷粉体材料的制备方法，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；

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；

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；

(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；

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85℃；

恒温干燥优选在100～130℃下干燥12小时以上；

(4)将过筛后的粉末置于氧化铝坩埚中，在1400～1500℃进行高温烧结，升温速率为5～8℃/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。

有益效果

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1～5μm，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。且所述陶瓷粉体材料制备方法工艺简单，成本低廉。

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。

附图说明

图1为本发明实施例1的SmTaO₄陶瓷粉体表面扫描电镜图；

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；

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；

图4为本发明实施例2的SmTaO₄陶瓷粉体表面扫描电镜图；