способ получения керамики

Формула изобретения

Способ получения керамики, заключающийся в том, что образуют исходный раствор хлоридов металлов, входящих в состав синтезируемого соединения, проводят совместное осаждение ионов металлов путем добавления к образованному раствору последовательно водного раствора оксалата аммония и водного раствора щавелевой кислоты, полученные осадки оксалатов металлов высушивают при комнатной температуре, затем кальцинируют на воздухе при температуре 1050-1100°С в течение 90-150 мин, полученный полуфабрикат измельчают, компактируют, проводят твердофазное спекание на воздухе в течение 60-90 мин при 1050-1100°С и медленно охлаждают до комнатной температуры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области материаловедения, в частности к процессам получения керамик на основе сложных оксидов, и может быть использовано в области лазерной и электронной техники.

Керамика состава La_0,7Sr_0,3CoO _3- нашла применение в качестве материала катодов газоразрядных приборов и отпаянных СО₂-лазеров, в которых она одновременно является и катализатором процесса регенерации наполняющего газа [Петров А.Н., Липатов Н.И., Зыбин Д.Н. и др. Свойства лантан-стронциевых кобальтитов La_1-xSr_xCoO_3- как материалов катодов газоразрядных приборов. Неорганические материалы, т.24, № 2, 1988, с.294-298].

Керамика на основе La _0,5Sr_0,5CoO_3- обладает эффектом гигантского магнитопоглощения в окрестностях перехода из парамагнитного в ферромагнитное состояние (T_c~250K) и может быть использована в производстве радиочастотных приборов контроля магнитного поля и температуры [Беловцев Б.И., Кириченко А.Я., Черпак Н.Т. и др. Эффект гигантского радиочастотного магнитопоглощения в кобальтите La_0,5 Sr_0,5CoO₃. Известия Академии Наук. Серия физическая, 2004, т.68, № 5, с.647-677].

Известен способ получения плотных керамических образцов на основе соединений La_1-x Sr_xCoO_3- [B.C.Покажилов. Сверхтонкие взаимодействия на ядрах ¹³⁹La в перовскитах La_1-xSr_x CoO₃ (х=0,25 и 0,50). Физика твердого тела, 2006, т.48, вып.8, с.1436] методом обычной керамической технологии. При этом приготавливается смесь оксидных порошков из компонентов соединения в соответствующей пропорции. Порошок прессуется в таблетки, которые отжигаются в течение суток при 1000°C на воздухе (с промежуточным трехкратным перетиранием и прессованием в таблетки), а затем при температуре 1300°C в течение 2 суток (с трехкратным перетиранием и прессованием в таблетки) с последующим медленным охлаждением их с печью до комнатной температуры.

Недостатком известного способа являются значительные энергетические затраты как в процессе синтеза соединений, так и в процессе спекания керамик.

Технический результат заключается в уменьшении энергетических затрат за счет снижения температур синтеза соединений La_1-xSr_xCoO _3- и спекания керамик на их основе.

Сущность изобретения заключается в том, что способ получения керамики заключается в том, что образуют исходный раствор хлоридов металлов, входящих в состав синтезируемого соединения, проводят совместное осаждение ионов металлов путем добавления к образованному раствору последовательно водного раствора оксалата аммония и водного раствора щавелевой кислоты. Полученные осадки оксалатов металлов высушивают при комнатной температуре, затем кальцинируют на воздухе при температуре 1050-1100°C в течение 90-150 минут. Полученный полуфабрикат измельчают, компактируют, проводят твердофазное спекание на воздухе в течение 60-90 минут при 1050-1100°C и медленно охлаждают до комнатной температуры.

Образование соединения происходит из твердого раствора оксалатов металлов, минуя стадию образования отдельных оксидов. Методом дифрактометрии установлено, что при температуре синтеза ниже 950°C соединение не образуется, а при нагревании выше 1150°C оно разлагается. Время температурной обработки также влияет на образование соединения, которое не успевает образоваться, если выдержка в процессе кальцинирования на воздухе продукта совместного осаждения меньше 90 минут.

Способ осуществляют следующим образом.

Керамика на основе соединений: La_0,5Sr_0,5CoO_3- - соединение, обладающее магнитным поглощением при 250°C, это соединение образуется в результате кальцинирования (обработка на воздухе совместно осажденных оксалатов металлов - полученный полуфабрикат и La_0,7Sr_0,3CoO _3- - соединение, которое может работать в качестве катода и одновременно катализатора реакции регенерации газовой среды CO₂-лазера были получены следующим образом.

Пример 1. Получают исходный раствор, состоящий из 100 мл 0,2 М раствора хлорида кобальта (II), 147 мл 0,68 М раствора хлорида лантана и 50 мл 0,2 М раствора хлорида стронция. При непрерывном перемешивании на магнитной мешалке в исходный раствор по каплям добавляют 300 мл 0,3 М водного раствора оксалата аммония, затем 60 мл водного раствора щавелевой кислоты (9 г на 100 мл воды). Образовавшийся осадок перемешивают еще в течение 1,5 ч, отделяют от маточного раствора, промывают слабым раствором щавелевой кислоты (pH раствора ~3-4), высушивают на воздухе, помещают в алундовый тигель и кальцинируют на воздухе при 1050-1100°C в течение 90-150 минут. С целью получения керамического образца порошок синтезированного соединения измельчают до мелкодисперсного состояния, прессуют компакты под давлением 80 МПа и спекают на воздухе при 1050-1100°C в течение 60 минут. По данным дифрактометрии полученная керамика однофазна, состоит из La_0,5Sr _0,5CoO_3- , обладающего кубической структурой (a=3,85-3,86 Å).

Пример 2. Получают исходный раствор, состоящий из 200 мл 0,1 М раствора хлорида кобальта (II), 20 мл 0,5 М раствора хлорида лантана и 100 мл 0,1 М раствора хлорида стронция. При непрерывном перемешивании к раствору добавляют 450 мл 0,2 М водного раствора оксалата аммония и 80 мл водного раствора щавелевой кислоты (7 г на 100 мл воды). Дальнейшая обработка проводилась так же, как и в примере 1. Полученная керамика однофазна, состоит из La_0,5Sr_0,5CoO_3- , обладающего кубической структурой (a=3,85-3,86 Å).

Полученные значения параметров кристаллической решетки близки к приведенным в литературе.

Пример 3. Получают исходный раствор, состоящий из 100 мл 0,2 М раствора хлорида кобальта (II), 20 мл 0,68 М раствора хлорида лантана, 30 мл 0,2 М раствора хлорида стронция. При непрерывном перемешивании в исходный раствор добавляют 313 мл 0,3 М водного раствора оксалата аммония, затем 60 мл водного раствора щавелевой кислоты (9 г на 100 мл воды). Дальнейшая обработка проводилась так же, как и в примере 1.

Пример 4. Получают исходный раствор, состоящий из 200 мл 0,1 М раствора хлорида кобальта (II), 28 мл 0,5 М раствора хлорида лантана и 60 мл 0,1 М раствора хлорида стронция, к которому при непрерывном перемешивании добавляется 470 мл 0,2 М водного раствора оксалата аммония и 80 мл водного раствора щавелевой кислоты. Дальнейшая обработка проводилась так же, как и в примере 1.

Керамики, полученные в примерах 3 и 4, однофазны, состоят из La_0,7Sr _0,3CoO_3- , обладающего ромбоэдрической структурой (a=5,44 Å, c=13,20 Å.)

Технико-экономическое преимущество предлагаемого способа заключается в уменьшении энергетических затрат как в процессе синтеза соединений La_1-xSr _xCoO_3- (температура синтеза снижена на ~100°C), так и в процессе спекания керамик на основе синтезированных соединений (~на 300-350°C).