СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИКИ Российский патент 2011 года по МПК C04B35/32 C04B35/626 

Описание патента на изобретение RU2408558C1

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 La0,7Sr0,3CoO3-δ 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 La1-xSrxCoO3-δ как материалов катодов газоразрядных приборов. Неорганические материалы, т.24, №2, 1988, с.294-298].

Керамика на основе La0,5Sr0,5CoO3-δ обладает эффектом гигантского магнитопоглощения в окрестностях перехода из парамагнитного в ферромагнитное состояние (Tc~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 La0,5Sr0,5CoO3. Известия Академии Наук. Серия физическая, 2004, т.68, №5, с.647-677].

Известен способ получения плотных керамических образцов на основе соединений La1-xSrxCoO3-δ [B.C.Покажилов. Сверхтонкие взаимодействия на ядрах 139La в перовскитах La1-xSrxCoO3 (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 La1-xSrxCoO3-δ 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: La0,5Sr0,5CoO3-δ - соединение, обладающее магнитным поглощением при 250°C, это соединение образуется в результате кальцинирования (обработка на воздухе совместно осажденных оксалатов металлов - полученный полуфабрикат и La0,7Sr0,3CoO3-δ - 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 La0,5Sr0,5CoO3-δ, 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 La0,5Sr0,5CoO3-δ, 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 La0,7Sr0,3CoO3-δ, 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 La1-xSrxCoO3-δ (температура синтеза снижена на ~100°C), так и в процессе спекания керамик на основе синтезированных соединений (~на 300-350°C).

Похожие патенты RU2408558C1

название год авторы номер документа
Способ жидкофазного синтеза нанокерамических материалов в системе LaO-SrO-Ni(Co,Fe)O для создания катодных электродов твердооксидного топливного элемента 2022
  • Калинина Марина Владимировна
  • Дюскина Дарья Андреевна
  • Полякова Ирина Григорьевна
  • Арсентьев Максим Юрьевич
  • Шилова Ольга Алексеевна
RU2784880C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОРИСТЫХ КАТОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ МАНГАНИТА ЛАНТАНА-СТРОНЦИЯ 2014
  • Поротникова Наталья Михайловна
  • Ананьев Максим Васильевич
RU2542752C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАНГАНИТА МЕТАЛЛА 1999
  • Михалева Е.В.
  • Васильев В.Г.
  • Слободин Б.В.
  • Носов А.П.
RU2186032C2
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОДИНОЧНОГО ТВЕРДООКСИДНОГО ТОПЛИВНОГО ЭЛЕМЕНТА 2007
  • Энн Луст
  • Гуннар Нурк
  • Приит Мёллер
  • Индрек Киви
  • Силвар Каллип
  • Алар Енес
  • Хейси Куриг
RU2424604C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОБАЛЬТИТА ЛАНТАНА-СТРОНЦИЯ 1991
  • Журавлев В.Д.
  • Абрамов Ю.А.
  • Конончук О.Ф.
  • Черепанов В.А.
  • Петров А.Н.
RU2026821C1
ТВЕРДЫЙ ОКИСНЫЙ ЭЛЕМЕНТ И СОДЕРЖАЩАЯ ЕГО БАТАРЕЯ 2009
  • Хендриксен Петер Ванг
  • Барфод Расмус
  • Лиу Йи-Лин
  • Чен Минь
RU2521874C2
АКТИВНЫЙ ДВУХСЛОЙНЫЙ ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ С ТВЕРДЫМ ЭЛЕКТРОЛИТОМ 2006
  • Богданович Нина Михайловна
  • Кузин Борис Леонидович
  • Бронин Дмитрий Игоревич
  • Демьяненко Татьяна Александровна
  • Ярославцев Игорь Юрьевич
  • Котов Юрий Александрович
  • Мурзакаев Айдар Марксович
  • Багазеев Алексей Викторович
RU2322730C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ ОРТОФОСФАТОВ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 2012
  • Мезенцева Лариса Петровна
  • Осипов Александр Владимирович
  • Уголков Валерий Леонидович
  • Пугачёв Константин Эдуардович
  • Кручинина Ирина Юрьевна
RU2509069C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАТАЛИЗАТОРА 1999
  • Остроушко А.А.
  • Журавлева Л.И.
  • Наумейко А.В.
  • Дейнеженко В.И.
RU2147927C1
МАТЕРИАЛ ЭМИССИОННОГО ПОКРЫТИЯ КАТОДОВ ЭЛЕКТРОННО-ИОННЫХ ПРИБОРОВ 2011
  • Зорина Татьяна Максимовна
  • Корочков Юрий Алексеевич
  • Нищев Константин Николаевич
  • Сафроненков Сергей Анатольевич
  • Беглов Владимир Иванович
RU2462781C1

Реферат патента 2011 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИКИ

Изобретение относиться к области материаловедения, в частности к процессам получения керамики на основе сложных оксидов, и может быть использовано в области лазерной и электронной техники. Способ осуществляют следующим образом: 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 минут. Полученный полуфабрикат измельчают, компактируют, проводят твердофазное спекание на воздухе в течение 60-90 минут при 1050-1100°С и медленно охлаждают до комнатной температуры. Заявленным способом получают керамику на основе кобальтита лантана и стронция. Изобретение позволяет уменьшить энергетические затраты.

Формула изобретения RU 2 408 558 C1

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2011 года RU2408558C1

ПОКАТИЛОВ B.C
Сверхтонкие взаимодействия на ядрах La в перовскитах LaSrCoO (x=0,25 и 0,50)
Физика твердого тела, 2006, т.48, вып.8, с.1436
ТЕРМОРЕЗИСТИВНЫЙ МАТЕРИАЛ 1999
  • Зорина Т.М.
  • Нищев К.Н.
  • Томилин О.Б.
  • Мордюк В.С.
  • Сафроненков С.А.
  • Логинов В.С.
RU2154868C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОБАЛЬТИТА ЛАНТАНА-СТРОНЦИЯ 1991
  • Журавлев В.Д.
  • Абрамов Ю.А.
  • Конончук О.Ф.
  • Черепанов В.А.
  • Петров А.Н.
RU2026821C1
АКТИВНЫЙ ДВУХСЛОЙНЫЙ ЭЛЕКТРОД ДЛЯ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ С ТВЕРДЫМ ЭЛЕКТРОЛИТОМ 2006
  • Богданович Нина Михайловна
  • Кузин Борис Леонидович
  • Бронин Дмитрий Игоревич
  • Демьяненко Татьяна Александровна
  • Ярославцев Игорь Юрьевич
  • Котов Юрий Александрович
  • Мурзакаев Айдар Марксович
  • Багазеев Алексей Викторович
RU2322730C2
Способ изготовления керамических изделий 1991
  • Остроушко Александр Александрович
  • Могильникова Елена Александровна
  • Портнова Софья Моисеевна
  • Красилов Юрий Иванович
  • Остроушко Ирина Петровна
  • Палицкая Татьяна Анатольевна
SU1806046A3
JP 4292454 A, 16.10.1992.

RU 2 408 558 C1

Авторы

Зорина Татьяна Максимовна

Нищев Константин Николаевич

Сафроненков Сергей Анатольевич

Даты

2011-01-10Публикация

2009-09-01Подача