本发明涉及一种镧钙锰氧与金属铂多相复合陶瓷材料的制备方法,属于功能陶瓷。
背景技术:
1、具有钙钛矿结构的稀土锰酸盐la1- xca xmno3金属-绝缘体转变温度接近室温,并且金属-绝缘体转变温度附近伴随着剧烈的电阻率变化导致了较高的电阻温度系数,这些奇特的物理现象使得该类材料在温度探测以及热敏成像等领域具有潜在的应用价值。此外,在金属-绝缘体转变温度附近伴随着的庞磁阻效应使得该类材料在磁存储和磁探测等领域具有潜在的应用场景。电阻温度系数(tcr)、金属-绝缘体转变温度(tmi)和磁电阻(mr)是决定该材料是否能实现上述的应用场景的重要参数。tmi决定了材料的应用的温度范围,通常越接近室温越有利于其应用,高tcr值和mr能提高探测灵敏度,同时也是决定了其应用的可能性。
技术实现思路
1、本发明为解决现有技术中存在的缺陷,提供一种镧钙锰氧与金属铂多相复合陶瓷材料的制备方法,采用溶胶-凝胶法和固相法相结合制备镧钙锰氧与金属铂的复合陶瓷材料,大大提高了稀土锰酸盐陶瓷在温度探测和磁存储等领域应用的可能性。
2、为实现上述目的设计的一种镧钙锰氧与金属铂多相复合陶瓷材料的制备方法,包括如下步骤:
3、(1)按照化学计量比将六水硝酸镧、四水硝酸钙、四水硝酸锰原料进行称量,加入柠檬酸作为络合剂,乙二醇作为分散剂,甲醇作为溶剂,所有混合原料混合均匀;
4、(2)将步骤(1)所得混合溶液置于磁力搅拌器搅拌混合均匀,并将其加热进行发泡反应,直至得到粘稠透明且无沉淀的湿凝胶状态;
5、(3)将步骤(2)所得湿凝胶放入烘箱里干燥8-12 h,得到疏松、无沉淀的干凝胶;
6、(4)将步骤(3)形成的干凝胶在玛瑙研钵充分研磨成粉体状,在常压、空气气氛下于马弗炉中进行煅烧,得到前驱体粉末;
7、(5)采用固相法,将步骤(4)所得的前驱体粉末与一定化学计量比的铂粉混合于玛瑙研钵中充分研磨,得到混合粉体;
8、(6)将步骤(5)所得混合粉体在自动压片机中压制成块体,随后在马弗炉中进行最终烧结,得到la1- xca xmno3: pt y复合陶瓷块材。
9、进一步地,步骤(1)中所有原料的纯度不低于99.9%,原料称量误差控制在±0.05mg;
10、进一步优化,步骤(6)所制得的ag掺杂的镍酸盐复合陶瓷靶材的化学式为la1- xca xmno3: pt y,其中其中0< x≤ 0.4,0.05 ≤ y≤ 0.2。
11、进一步地,步骤(2)中混合溶液加热搅拌时磁力搅拌器设置温度为70-100 ℃,搅拌转速为300 r/min。发泡完成后未存在沉淀物。
12、进一步地,步骤(3)在常压、空气气氛下对湿凝胶进行干燥,烘箱设置温度为100-180 ℃。
13、进一步地,步骤(4)研磨时长0.5-1 h,在空气气氛下煅烧温度为400-700 ℃,烧结保温5-10h。
14、进一步地,步骤(5)中研磨时长1-2 h。
15、进一步地,步骤(6)自动压片机的设定参数为3-6 mpa,时长约20~30 min,在常压、空气气氛下烧结温度为1400-1550 ℃,保温时长10-16 h。
16、本发明的有益效果是:
17、本发明利用溶胶-凝胶法和固相法相结合制备的la1- xca xmno3: pt y多相复合陶瓷,金属-绝缘体转变温度保持在接近室温的范围,降低了材料的电阻率,显著地提高了电阻温度系数和磁电阻,大大提高稀土锰酸盐复合陶瓷在温度探测和磁存储等领域应用的可能性。
18、本发明所述方法制备的la1- xca xmno3: pt y复合陶瓷的tcr最大值在266.3k时高达52.6 %/k,在1t的外加磁场电阻在269k时高达80.7%。本发明的方法制备工艺简单,周期较短,重复性较高,可用于大批量生产。
1.一种镧钙锰氧与金属铂多相复合陶瓷材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.(4)将步骤(3)中的干凝胶放入玛瑙研钵中充分研磨,将研磨所得粉体在马弗炉中煅烧去除凝胶中的有机物和硝酸根离子,得到黑色的前驱体粉末;
3.如权利要求1所述的一种镧钙锰氧与金属铂多相复合陶瓷材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所有原料纯度不低于99.9%,称量误差控制在±0.5mg;步骤(6)所制的复合陶瓷的化学式为la1-xcaxmno3: pty,其中0 < x≤ 0.4,0.05 ≤ y ≤ 0.2。
4.如权利要求1所述的一种镧钙锰氧与金属铂多相复合陶瓷材料的制备方法,其特征在于:步骤(2)中镧钙锰氧与乙二醇的摩尔比为1:2。
5.如权利要求1所述的一种镧钙锰氧与金属铂多相复合陶瓷材料的制备方法,其特征在于:步骤(3)中混合溶液加热反应温度为70-100 ℃,搅拌转速为300 r/min。
6.如权利要求1所述的一种镧钙锰氧与金属铂多相复合陶瓷材料的制备方法,其特征在于:步骤(3)中烘箱设置温度为100-180 ℃,烘干时间为7-14 h在常压、空气气氛下完成。
7.如权利要求1所述的一种镧钙锰氧与金属铂多相复合陶瓷材料的制备方法,其特征在于:步骤(4)研磨时长0.5-1.0 h,在空气气氛下煅烧温度为400-700 ℃,烧结保温时长为5-10 h。
8.如权利要求1所述的一种镧钙锰氧与金属铂多相复合陶瓷材料的制备方法,其特征在于:步骤(5)研磨时长为1-2h。
9.如权利要求1所述的一种镧钙锰氧与金属铂多相复合陶瓷材料的制备方法,其特征在于:步骤(6)自动压片机的设定参数为3-6 mpa,压制时长约20~30 min,在常压、空气气氛下烧结温度为1400-1550 ℃,保温时长10-16 h。