一种高纯ＲＥＢ６纳米粉的制备方法技术

一种高纯ＲＥＢ６纳米粉的制备方法，按以下步骤进行：（１）将稀土氧化物、氧化硼和镁粉混合，进行高能球磨处理，压制成块状坯料，将坯料置于自蔓延反应炉中加热引发自蔓延反应，得到稀土硼化物ＲＥＢ６弥散在ＭｇＯ基体中的中间产物；（２）以稀硫酸为浸出剂，在密闭的高压釜中浸出中间产物，获得浸出产物，去除浸出液获得滤渣，经洗涤和干燥得到高纯ＲＥＢ６纳米粉。本发明专利技术原料成本低，操作简单，对工艺条件要求低，为工业化生产奠定了基础；所得的ＲＥＢ６粉末具有纯度高，粒度小，粉末活性高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种REB6粉的制备方法，特别涉及一种高纯REB6纳米粉的制备方法。
技术介绍
稀土金属六硼化物REB6 (LaB6、PrB6、NdB6、PmB6、SmB6、EuB6、GdB6、TbB6、DyB6、YbB6、 HoB6)具有特殊晶体结构特点，因此，具有化学稳定性好、熔点高、硬度大等优点，是一类理 想的特种陶瓷材料，其在国防、军工、核工业以及电子信息等领域都有广泛的应用，但由于 其苛刻的制备工艺条件限制，目前仅有LaB6等得到较好的应用，但仍存在着产品质量差，性 能不稳定等缺陷，尤其是高纯REB6纳米材料制备和应用研究几乎是一片空白。目前，REB6粉末的制备方法主要有纯元素合成法、熔盐电解法、硼热还原法、碳化 硼法以及化学气相沉积法等，以上方法都存在着能耗高，工艺复杂等缺点，距离工业生产还 很远。纯元素合成法是以高纯的RE粉和无定形硼粉按1 6的摩尔比混合后，然后在真空 高温条件下烧结，烧结时间通常在10h以上，该法生产成本高，能耗高，工艺要求苛刻，难于 控制。还有硼热还原法是将稀土氧化物REx0y和高纯无定形硼粉按比例混合后，然后在真 空高温条件下烧结；碳化硼法是以B4C和稀土氧化物REx0y为原料，在真空或惰性气体保护 下高温烧结而成。以上方法均存在能耗高，成本高、工艺复杂等缺点。电解法由于电流效率 低，亦存在着产率低，能耗高，成本高，产量小的缺点。正由于制备方法存在的困难，严重限 制着REB6的应用和研究。而且以上方法所制备的REB6粉末存在着纯度低、粒度大、活性差 等缺陷，很难制备出高纯纳米级的REB6材料。
技术实现思路
针对现有技术制备REB6粉末方法的缺点，本专利技术提供一种高纯REB6纳米粉的制备 方法，通过高能球磨、高温合成及稀酸浸出获得高纯纳米粉。本专利技术的方法按以下步骤进行1、将稀土氧化物、氧化硼和镁粉混合，进行高能球磨处理，球磨至粒度小于或等于 0. 5微米，然后在40 70MPa的压力下压制成块状坯料，将坯料置于自蔓延反应炉中加热引 发自蔓延反应，反应完成后冷却物料，得到稀土硼化物REB6弥散在MgO基体中的中间产物；2、以质量浓度40 60%的稀硫酸为浸出剂，在密闭的高压釜中浸出中间产物，获 得浸出产物，将浸出产物过滤去除浸出液获得滤渣，经洗涤和干燥得到高纯REB6纳米粉；所述的稀土氧化物为La203、Pr60n、Nd203、Pm203、Sm203、Eu203、Gd203、Tb407、Dy203、 Ho203、Yb203 ；当稀土氧化物为La203时，物料混合比例按质量比为La203 B203 Mg = 100: (120 135) (160 185)；当稀土氧化物为Pr60n时，物料混合比例按质量比 为 Pr60n B203 Mg = 100 (118 130) (160 190)；当稀土氧化物为 Nd203 时， 物料混合比例按质量比为Nd203 B203 Mg = 100 (118 132) (160 185)；当 稀土氧化物为Pm203时，物料混合比例按质量比为Pm203 B203 Mg = 100 (118 130) (156 186)；当稀土氧化物为Sm203时，物料混合比例按质量比为Sm203 B203 Mg=100: (115 127) (155 180)；当稀土氧化物为Eu203时，物料混合比例按质量比为 Eu203 B203 Mg质量百分比为100 (113 125) (150 178)；当稀土氧化物为Gd203 时，物料混合比例按质量比为Gd203 B203 Mg = 100 (110 122) (145 175)； 当稀土氧化物为Tb407时，物料混合比例按质量比为Tb407 B203 Mg = 100 (106 118) (145 172)；当稀土氧化物为Dy203时，物料混合比例按质量比为Dy203 B203 Mg =100 (110 120) (140 170)；当稀土氧化物为Ho203时，物料混合比例按质量比 为 Ho203 B203 Mg = 100 (105 115) (140 165)；当稀土氧化物为 Yb203 时，物 料混合比例按质量比为Yb203 B203 Mg = 100 (100 115) (135 160)。上述的自蔓延反应分为直接起爆和恒温起爆两种；直接起爆是在空气气氛下直接 加热坯料，直至自蔓延反应发生为止，此时会形成耀眼的火焰，并有大量的烟挥发出，反应 体系的温度迅速升高；恒温起爆是指在空气气氛下，加热坯料，温度控制在720 950°C之 间，直至自蔓延反应发生为止，此时会形成耀眼的火焰，并有大量的烟挥发出，反应体系的 温度迅速升高。上述方法中浸出中间产物时稀硫酸与中间产物的加入量根据反应理论需要量硫 酸过量15 25%配比；反应所依据的化学反应式为Mg0+2H+ = Mg2++H20。上述方法中浸出温度为50 80°C，浸出时间24h 40h。上述方法获得的高纯REB6纳米粉纯度大于99. 5%，粒度在50 400nm。上述方法中洗涤和干燥是将去除浸出液的滤渣用水洗涤至洗液为中性，然后在真 空条件下烘干，烘干温度为80 150°C，时间为至少24h。上述方法中用水洗涤时采用动态洗涤，即洗涤过程中洗涤槽中洗液保持恒定水 位，有多少洗液排出就有多少新鲜水补充，洗涤至中性。本专利技术的方法原理在于通过高能球磨处理使使粉末经受反复的变形、冷焊、破 碎，从而达到元素间原子水平合金化的水平；在球磨初期，物料被反复地挤压变形，经过破 碎、焊合、再挤压，形成层状的复合颗粒，复合颗粒在球磨机械力的不断作用下，产生新生原 子面，层状结构不断细化；在球磨过程中，层状结构的形成，层片间距的减小缩短了固态原 子间的扩散路径，使元素间合金化过程加速，粉末晶粒度明显变小；同时球磨过程中大量的 碰撞现象发生在球_粉末球之间，被捕获的粉末在碰撞作用下发生严重的塑性变形，使粉 末受到两个碰撞球的“微型”锻造作用；球磨产生的高密度缺陷和纳米界面会在后续的自蔓 延反应过程中大大促进了自蔓延反应的进行，保证了反应的转化率和产物收率；同时经过 高能球磨处理后获得的高活性态的反应物料具有更高的自蔓延反应速度和温度梯度，因此 保证了反应产物的纳米晶尺寸和颗粒发育程度。由于自蔓延反应是在敞开的空气气氛下发生，而且自蔓延反应温度很高，在反应 过程中Mg大量气化，会造成Mg大量挥发损失，这样Mg就会不足；为了弥补Mg的挥发损失， 在配料时Mg比反应理论需要量过量5 25%，以保证反应体系中稀土氧化物REx0y和B203 被彻底还原；还原反应的反应式分别为La203+6B203+21Mg = 2LaB6+21Mg0Pr60n+18B203+65Mg = 6PrBe+65Mg0Nd203+6B203+21Mg = 2NdB6+21Mg0Pm203+6B203+21Mg = 2PmB6+21Mg0Sm203+6B203+21Mg = 2SmB6+21Mg0Eu203+6B203+21Mg = 2EuB6+21Mg0Gd203+6B203+21Mg = 2GdB6+2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纯ＲＥＢ↓［６］纳米粉的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：（１）将稀土氧化物、氧化硼和镁粉混合，进行高能球磨处理，球磨至粒度小于或等于０．５微米，然后在４０～７０ＭＰａ的压力下压制成块状坯料，将坯料置于自蔓延反应炉中加热引发自蔓延反应，反应完成后冷却物料，得到稀土硼化物ＲＥＢ↓［６］弥散在ＭｇＯ基体中的中间产物；（２）以质量浓度４０～６０％的稀硫酸为浸出剂，在密闭的高压釜中浸出中间产物，获得浸出产物，将浸出产物过滤去除浸出液获得滤渣，经洗涤和干燥得到高纯ＲＥＢ↓［６］６５）；当稀土氧化物为Ｙｂ↓［２］Ｏ↓［３］时，物料混合比例按质量比为Ｙｂ↓［２］Ｏ↓［３］∶Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］∶Ｍｇ＝１００∶（１００～１１５）∶（１３５～１６０）。纳米粉；所述的稀土氧化物为Ｌａ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｐｒ↓［６］Ｏ↓［１１］、Ｎｄ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｐｍ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｓｍ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｅｕ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｇｄ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｔｂ↓［４］Ｏ↓［７］、Ｄｙ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｈｏ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｙｂ↓［２］Ｏ↓［３］；当稀土氧化物为Ｌａ↓［２］Ｏ↓［３］时，物料混合比例按质量比为Ｌａ↓［２］Ｏ↓［３］∶Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］∶Ｍｇ＝１００∶（１２０～１３５）∶（１６０～１８５）；当稀土氧化物为Ｐｒ↓［６］Ｏ↓［１１］时，物料混合比例按质量比为Ｐｒ↓［６］Ｏ↓［１１］∶Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］∶Ｍｇ＝１００∶（１１８～１３０）∶（１６０～１９０）；当稀土氧化物为Ｎｄ↓［２］Ｏ↓［３］时，物料混合比例按质量比为Ｎｄ↓［２］Ｏ↓［３］∶Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］∶Ｍｇ＝１００∶（１１８～１３２）∶（１６０～１８５）；当稀土氧化物为Ｐｍ↓［２］Ｏ↓［３］时，物料混合比例按质量比为Ｐｍ↓［２］Ｏ↓［３］∶Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］∶Ｍｇ＝１００：∶（１１８～１３０）∶（１５６～１８６）；当稀土氧化物为Ｓｍ↓［２］Ｏ↓［３］时，物料混合比例按质量比为Ｓｍ↓［２］Ｏ↓［３］∶Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］∶Ｍｇ＝１００∶（１１５～１２７）∶（１５５～１８０）；当稀土氧化物为Ｅｕ↓［２］Ｏ↓［３］时，物料混合比例按质量比为Ｅｕ↓［２］Ｏ↓［３］∶Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］∶Ｍｇ质量百分比为１００∶（１１３～１２５）∶（１５０～１７８）；当稀土氧化物为Ｇｄ↓［２］Ｏ↓［３］时，物料混合比例按质量比为Ｇｄ↓［２］Ｏ↓［３］∶Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］∶Ｍｇ＝１...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：豆志河，张廷安，刘燕，吕国志，赫冀成，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]