CN113416072B - 一种熔盐法制备高熵稀土钽酸盐球形粉体的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种熔盐法制备高熵稀土钽酸盐球形粉体的方法，包括如下步骤：按比例称取x种氧化物A2O3(A＝Y，Al，稀土元素RE)、五氧化二钽和熔盐原料，球磨混合均匀，然后干燥过筛，进行煅烧，煅烧结束后将粉体冷却至室温，洗涤；洗涤后的粉末经过滤、烘干、过筛后得高熵稀土钽酸盐
Figure DDA0003159113920000011
TaO7球形粉体(x≥2，2≤i≤x)。本方法具有合成温度低、反应时间短、工艺简单、合成产物纯度高、粉体颗粒的晶型与形貌可控、无团聚，容易分散等优点，制得的稀土钽酸盐粒径均匀，球形率和流动性良好，性能优异，质量稳定，可控性强。

Description

一种熔盐法制备高熵稀土钽酸盐球形粉体的方法
技术领域
本发明涉及高熵陶瓷粉体材料制备技术领域，特别是涉及一种熔盐法制备高熵稀土钽酸盐球形粉体的方法。
背景技术
高熵稀土钽酸盐具有较低的热导率，较高的热膨胀系数、高温断裂韧性和高温稳定性，因此将其作为热障涂层材料，能提高热障涂层的热防护性能和使用寿命。
中国发明专利CN109437927A公开了一种稀土钽/铌酸盐(RE3Ta/NbO7)陶瓷粉体及其制备方法，该陶瓷粉体的化学通式为RE3TaO7/RE3NbO7，该陶瓷粉体晶体结构为正交相，晶格空间群为C2221，粒径为10-50μm，该陶瓷粉体呈球形；采用RE2O3粉末、Ta2O5粉末或Nb2O5粉末球磨后，经固相反应得到目标相，后与有机粘接剂混合形成浆料，采用高温喷雾裂解的方法进行干燥，得到类球状的粉体颗粒，后烧结得到；该陶瓷粉体表面较为光滑，流动性好，其粒径范围满足APS喷涂技术的粉体要求(粒径在10～200μm范围内)，不会因粉体粒径太大将喷枪的喷嘴堵塞住而导致喷涂失败，也不会因粉体的粒径太小，使得粉体质量太小，导致粉末在喷枪的等离子火线的外表面，而未进入其心部，从而避免粉末在长时间加热作用下直接挥发掉而导致喷涂失败。但是，该发明中，在煅烧过程中存在粉体纯度不高、合成温度高，产物的形成受限于反应物之间的接触面积和离子的传导速率而在离心式喷雾造粒过程中存在损耗等问题。此外，为保证和提高稀土钽酸盐RE3TaO7作为热障涂层的热学及力学性能，粉末在热喷涂过程中的球形率和流动性也亟需进一步提高。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种熔盐法制备高熵稀土钽酸盐球形粉体的方法，旨在获得球形率更高，流动性更好的稀土钽酸盐球形粉体。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种熔盐法制备高熵稀土钽酸盐球形粉体的方法，包括如下步骤：
按比例称取x种氧化物A2O3(A＝Y，Al，稀土元素RE)、五氧化二钽Ta2O5和熔盐原料，加入球磨介质和球磨助剂，进行球磨，球磨均匀后，将物料干燥、过筛，然后加热煅烧，煅烧结束后将粉体冷却至室温，洗涤除去多余的氯化物盐及杂质有机物，直到滤液中检测不到含有Cl-为止；洗涤后的粉末经过滤、烘干、过筛后得高熵稀土钽酸盐
Figure BDA0003159113900000011
球形粉体；所述x种氧化物A2O3选自Y2O3、Al2O3、稀土氧化物RE2O3中的至少两种，且至少含有一种稀土氧化物RE2O3；所述高熵稀土钽酸盐
Figure BDA0003159113900000021
化学式中x表示氧化物A2O3的种数(x≥2)，其中i取整数，且2≤i≤x。
其中，稀土钽酸盐的化学反应式为：
Figure BDA0003159113900000022
其中2≤i≤x。
进一步，所述稀土氧化物RE2O3中的稀土元素RE为镧系稀土元素，选自Sc、Y、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Er、Yb、Lu中的至少一种。
进一步，所述氧化物A2O3和五氧化二钽Ta2O5的摩尔用量比为为(3/x∶3/x∶……∶3/x)∶1。
进一步，所述原料和熔盐的质量比为(1～10)∶(1～5)，优选为(1～2)∶(2～7)，更优选为1∶(5～6)。
进一步，所述熔盐包括钾盐和/或除钾盐之外的盐；优选地，所述熔盐包括钾盐和钠盐，所述钾盐选自KCl、KBr、K2SO4、K2CO3和KNO3中的至少一种，所述钠盐选自NaCl、Na2SO4、Na2CO3和NaNO3中的至少一种；更优选地，所述熔盐为KCl和NaCl的混合盐，熔盐中KCl和NaCl的质量比为(1～10)∶(1～5)，优选为(1～6)∶(1～3)，更优选为(3～5)∶(1～2)，最优选为5∶1。
进一步，所述原料和熔盐的纯度≥99.99％，氧化物A2O3和五氧化二钽Ta2O5的粒径为1～80μm，熔盐的粒径为0.01～5mm。
进一步，所述球磨介质为氧化锆球。
进一步，所述球磨助剂为无水乙醇，无水乙醇能溶解原料中的部分杂质，在其挥发时将杂质带走。
进一步，球磨时，球料比为(1～10)∶(1～5)，球磨时间为10～50h，球磨机转速为200～600r/min。
进一步，球磨后所得物料的颗粒粒径为0.01～10μm。
进一步，球磨后所得物料在60～100℃下干燥12～50h，然后过筛100～2000目。
进一步，煅烧温度为600～1200℃，煅烧时间为2～30h；优选地，煅烧温度为600～1000℃，煅烧时间为2～25h；更优选地，煅烧温度为700～1000℃，煅烧时间为4～20h；最优选地，煅烧温度为750～900℃，煅烧时间为4～16h。
进一步，煅烧过程中采用梯度升温，升温速率为5～10℃/分钟。
进一步，煅烧后的物料冷却至室温后，先后用去离子水、酒精超声反复清洗数次，其中，用水反复清洗，是为了除去多余的氯化物盐，衡量标准是用硝酸银(AgNO3)试剂检验滤液时，没有白色沉淀产生，即滤液中检测不到含有Cl-，优选使用热水，热水溶解氯化物盐的速度快，溶解度高，能提高效率；用酒精清洗是为了除去杂质有机物。另外，洗涤后的滤液可进行回收利用，实现熔盐的回收。
进一步，清洗、过滤后的粉末在60～100℃下干燥10～50h，先后于180～300目和400～2000目过筛。
进一步，所述球形粉体的粉末粒径为10μm～100μm，优选为40μm～90μm，。
本发明另一方面提供一种根据第一方面所述的方法制备得到的高熵稀土钽酸盐球形粉体，其化学式为
Figure BDA0003159113900000031
其中A元素选自Y、Al、稀土元素RE中的至少两种，x表示氧化物的种数(x≥2)，其中i取整数，且2≤i≤x。
如上所述，本发明的熔盐法制备高熵稀土钽酸盐球形粉体的方法，具有以下有益效果：
本发明采用熔盐法制备高熵稀土钽酸盐
Figure BDA0003159113900000032
球形粉体，通过控制熔盐与原料的比例、熔盐成分组成及比例、煅烧温度和煅烧时间来控制粉体的形貌和粒径，以获得球形率更高和流动性更好的稀土钽酸盐球形粉体，以提高其作为热障涂层用的热学及力学性能。其中，本发明通过熔盐降低了煅烧温度，从而避免了颗粒的长大变硬；采用氧化物为原料，转化效率和生产效率较高；另外，熔盐可以回收利用，制备成本低、时间短，操作简单，可控性强，适合大批量工业化生产。
综上，本发明提供的稀土钽酸盐球形粉体制备方法具有合成温度低、反应时间短、工艺简单、合成产物纯度高、粉体颗粒的晶型与形貌可控、无团聚，容易分散等优点。采用本发明方法制备得到的稀土钽酸盐球形粉体粒径为10μm-100μm，粒径均匀，球形率和流动性良好，性能优异，质量稳定，可控性强。
附图说明
图1显示为本发明实施例1中制得的高熵稀土钽酸盐(Y0.2Nd0.2Sm0.2Er0.2Dy0.2)3TaO7球形粉体的SEM图谱。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
本发明提供了一种采用熔盐法制备高熵稀土钽酸盐球形粉体的方法，所述高熵稀土钽酸盐球形粉体的化学式为
Figure BDA0003159113900000041
其中A元素选自Y、Al、稀土元素RE中的至少两种，x表示氧化物的种数(x≥2)，其中i取整数，且2≤i≤x。其制备方法具体包括如下步骤：
按比例称取x种氧化物A2O3(A＝Y，Al，稀土元素RE)、五氧化二钽Ta2O5和熔盐原料，加入球磨介质和球磨助剂，进行球磨，球磨均匀后，将物料干燥、过筛，然后加热煅烧，煅烧结束后将粉体冷却至室温，洗涤除去多余的氯化物盐及杂质有机物，直到滤液中检测不到含有Cl-为止；洗涤后的粉末经过滤、烘干、过筛后得高熵稀土钽酸盐
Figure BDA0003159113900000042
球形粉体；所述x种氧化物A2O3选自Y2O3、Al2O3、稀土氧化物RE2O3中的至少两种，且至少含有一种稀土氧化物RE2O3；所述高熵稀土钽酸盐1
Figure BDA0003159113900000043
化学式中x表示氧化物A2O3的种数(x≥2)，其中i取整数，且2≤i≤x。
其中，稀土钽酸盐的化学反应式为：
Figure BDA0003159113900000044
其中2≤i≤x。
进一步地，所述稀土氧化物RE2O3中的稀土元素RE为镧系稀土元素，选自Sc、Y、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Er、Yb、Lu中的至少一种。
具体地，所述氧化物A2O3选自Y2O3、Al2O3、La2O3、Nd2O3、Pm2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3、Tb2O3、Dy2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3中的至少两种，且至少含有一种稀土氧化物。
进一步地，所述氧化物A2O3和五氧化二钽Ta2O5的摩尔用量比为为(3/x∶3/x∶……∶3/x)∶1。
进一步地，所述原料和熔盐的质量比为(1～10)∶(1～5)，优选为(1～2)∶(2～7)，更优选为1∶(5～6)。
进一步地，所述熔盐包括钾盐和/或除钾盐之外的盐；优选地，所述熔盐包括钾盐和钠盐，所述钾盐选自KCl、KBr、K2SO4、K2CO3和KNO3中的至少一种，所述钠盐选自NaCl、Na2SO4、Na2CO3和NaNO3中的至少一种；更优选地，所述熔盐为KCl和NaCl的混合盐，熔盐中KCl和NaCl的质量比为(1～10)∶(1～5)，优选为(1～6)∶(1～3)，更优选为(3～5)∶(1～2)。
进一步地，所述原料和熔盐的纯度≥99.99％，氧化物A2O3和五氧化二钽Ta2O5的粒径为1～80μm，熔盐的粒径为0.01～5mm。以下实施例中，采用的原料和熔盐的纯度都大于≥99.99％，氧化物A2O3和五氧化二钽Ta2O5的粒径为1～80μm，熔盐的粒径为0.01～5mm。
进一步地，所述球磨介质为氧化锆球。
进一步地，所述球磨助剂为无水乙醇，无水乙醇能溶解原料中的部分杂质，在其挥发时将杂质带走。
进一步地，球磨时，球料比为(1～10)∶(1～5)，球磨时间为10～50h，球磨机转速为200～600r/min。以下实施例中，球磨时，球料比为5∶1，球磨时间为12h，球磨机转速为500r/min。
进一步地，球磨后所得物料的颗粒粒径为0.01～10μm。
进一步地，球磨后所得物料在60～100℃下干燥12～50h，以去除物料中的水分，然后过筛100～2000目。球磨后所得物料具体的干燥温度、时间以及过筛目数可根据实际情况和需求在上述范围内进行适当调整。以下实施例中，球磨后所得物料均在90℃下干燥24h，然后过筛400目。
进一步地，煅烧温度为600～1200℃，煅烧时间为2～30h。煅烧温度和时间可根据实际情况和需求在上述范围内进行适当调整。
进一步地，煅烧过程中采用梯度升温，升温速率为5～10℃/分钟，可根据实际情况和需求在上述范围内进行调整。
进一步地，煅烧后的物料冷却至室温后，先后用去离子水、酒精超声反复清洗数次，其中，用水反复清洗，是为了除去多余的氯化物盐，衡量标准是用硝酸银(AgNO3)试剂检验滤液时，没有白色沉淀产生，即滤液中检测不到含有Cl-，其检验的离子方程式为Cl-+Ag+＝AgCl↓。优选使用热水，热水溶解氯化物盐的速度快，溶解度高，能提高效率；用酒精清洗是为了除去杂质有机物。另外，洗涤后的滤液可进行回收利用，实现熔盐的回收。
进一步地，清洗、过滤后的粉末在60～100℃下干燥10～50h，以除去水分或酒精，先后于180～300目和400～2000目过筛。清洗、过滤后的粉末具体的干燥温度、时间以及过筛目数可根据实际情况和需求在上述范围内进行适当调整。以下实施例中，清洗、过滤后的粉末在90℃下干燥24h，先过100目筛后再过400目筛。
本发明采用熔盐法制备高熵稀土钽酸盐
Figure BDA0003159113900000051
球形粉体。熔盐法是按一定的比例称量熔盐和反应物，混合均匀后，通过加热使熔盐熔化，使反应物在熔盐中反应，产物的形成过程通常分为两个阶段：一是成核阶段；二是颗粒的生长阶段。在成核阶段，反应物溶解在熔盐中后，产物开始形成。当所有的反应物溶解后，颗粒的生长阶段开始，这时反应物中存在着产物颗粒和熔盐，产物颗粒具有不同的尺寸分布，并且随着反应的进行颗粒逐渐增大，小的颗粒溶解在熔盐中并吸附在大的颗粒表面。熔盐法具有以下优势：
1、由于熔盐的使用能够加速反应速率，所以熔盐法的煅烧温度比固相法的煅烧温度低，反应时间也较短，因此熔盐法能在相对较低的温度和较短的反应时间下合成球形粉体。
2、采用熔盐法可以增加反应物之间的接触面积。
3、由于熔盐是熔融态的流动相，因此其具有快速的传质和传热性能，可促进晶体的快速生长；同时离子化的离子在晶体平面上的吸附优先取向，这对具有各向异性形态的产物的合成具有很大的积极作用.
4、由于液相熔融盐总是存在于所产生的颗粒之间，因此合成的粉末通常具有良好的分散性。
本发明的方法所制备得到的高熵稀土钽酸盐
Figure BDA0003159113900000061
球形粉体具有良好的球形率和流动性，且粒径均匀、性能优异、质量稳定、可控性强。本发明方法适用于工业化生产高熵稀土钽酸盐
Figure BDA0003159113900000062
球形粉体球形粉体。下面具体的例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行具体的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
实施例1
采用熔盐法制备高熵稀土钽酸盐(Y0.2Nd0.2Sm0.2Er0.2Dy0.2)3TaO7球形粉体，具体方法包括以下步骤：
按3/5∶3/5∶3/5∶3/5∶3/5∶1的摩尔比称取Y2O3、Nd2O3、Sm2O3、Er2O3、Dy2O3和Ta2O5共10kg，按(1～6)∶(1～3)比例称取KCl和NaCl的混合盐，如表1，按1∶4称取原料和熔盐倒入球磨罐中，以无水乙醇为介质，球料比为5∶1，在行星式球磨机中球磨12h(500r/min)，将其在90℃下干燥24h、过400目筛，然后置于电阻炉中煅烧，煅烧温度和煅烧时间分别为800℃和5h，升温速率为5℃/分钟，煅烧结束后随炉冷却，待温度降至室温取出粉体，用加热的去离子水反复清洗得到的产物数次以除去多余的氯化物盐，直到用硝酸银(AgNO3)试剂检验滤液中不含有Cl-为止，将洗涤后的粉末过滤后，在90℃下干燥24h，先过100目筛后再过400目筛，最后利用激光粒度仪测试粉末粒径，粒径范围在40μm～90μm。利用霍尔流速计测试流动性，称取50g粉末，测试其从漏斗流完所需时间，时间越短，流动性越好，反之亦然。利用扫描电镜观察粉末颗粒形貌，计算球形率，球形率的计算方法是在扫描电镜图谱中，在所选区域中，球型的粉体颗粒数量与所有粉体颗粒数量的比值，流动性和球形率的结果如表1所示。
图1为本实施例方法制备得到的高熵稀土钽酸盐(Y0.2Nd0.2Sm0.2Er0.2Dy0.2)3TaO7的扫描电子显微镜(SEM)图谱。从图1可知，稀土钽酸盐(Y0.2Nd0.2Sm0.2Er0.2Dy0.2)3TaO7的球形率较高。
通过表1可以看出，当KCl和NaCl的比例为5∶1、3∶2、5∶2时，(Y0.2Nd0.2Sm0.2Er0.2Dy0.2)3TaO7粉末具有较好的球形率和流动性；当KCl和NaCl的比例为5∶1时，(Y0.2Nd0.2Sm0.2Er0.2Dy0.2)3TaO7粉末的球形率和流动性最好。上述结果表明，氯化钾对粉末的球形率和流动性影响较大，这说明钾盐对高熵稀土钽酸盐球形粉体的球形率和流动性影响较大，但也需要别的盐进行调和，且钠盐为常见的盐，因此，本发明中的熔盐选用钾盐和钠盐混合使用，具体优选为氯化钾和氯化钠的混合盐，质量比为(1～10)∶(1～5)，由于当氯化钾含量较低和较高时，球形率和流动性均较低，因此熔盐中KCl和NaCl的质量比控制在(3～5)∶(1～2)范围制得的高熵稀土钽酸盐球形粉体的球形率和流动性较佳因此熔盐中KCl和NaCl的质量比控制在(3～5)∶(1～2)范围。
表1、熔盐中KCl和NaCl比例与稀土钽酸盐(Y0.2Nd0.2Sm0.2Er0.2Dy0.2)3TaO7球形率及流动性的关系
Figure BDA0003159113900000071
实施例2
采用一种熔盐法制备高熵稀土钽酸盐(Eu1/3Lu1/3Yb1/3)3TaO7球形粉体的方法，具体方法包括以下步骤：
按1∶1∶1∶3的摩尔比称取Eu2O3、Lu2O3、Yb2O3和Ta2O5共5kg，按5∶1比例称取KCl和NaCl的混合盐，按(1～2)∶(2～7)称取原料和熔盐倒入球磨罐中，如表2，以无水乙醇为介质，球料比为5∶1，在行星式球磨机中球磨12h(500r/min)，将其在90℃下干燥24h、过400目筛，然后置于电阻炉中煅烧，煅烧温度和煅烧时间分别为800℃和5h，升温速率为5℃/分钟，煅烧结束后随炉冷却，待温度降至室温取出粉体，用加热的去离子水反复清洗得到的产物数次以除去多余的氯化物盐，直到用硝酸银(AgNO3)试剂检验滤液中不含有Cl-为止，将洗涤后的粉末过滤后，在90℃下干燥24h，先过100目筛后再过400目筛，最后利用激光粒度仪测试粉末粒径，粒径范围在40μm～90μm，利用霍尔流速计测试流动性，利用扫描电镜观察粉末颗粒形貌，计算球形率，结果如表2所示。
由表2可知，当原料和熔盐的质量比为1∶(5～6)时，制得的稀土钽酸盐(Eu1/3Lu1/ 3Yb1/3)3TaO7粉末有较好的球形率(97％～99％)和流动性(32s/50g～34s/50g)。上述结果表明，本发明中，原料和熔盐的质量比控制在1∶(5～6)范围时，制得的稀土钽酸盐球形粉体具有较好的球形率和流动性。
表2、原料和熔盐比例与稀土钽酸盐(Eu1/3Lu1/3Yb1/3)3TaO7球形率及流动性的关系
Figure BDA0003159113900000081
实施例3
采用一种熔盐法制备高熵稀土钽酸盐(Nd1/4Al1/4Er1/4Yb1/4)3TaO7球形粉体的方法，具体方法包括以下步骤：
按1/4∶1/4∶1/4∶1/4∶1的摩尔比称取Nd2O3、Al2O3、Er2O3、Yb2O3和Ta2O5共10kg，按5∶1比例称取KCl和NaCl的混合盐，按质量比1∶6称取原料和熔盐倒入球磨罐中，以无水乙醇为介质，球料比为5∶1，在行星式球磨机中球磨12h(500r/min)，将其在90℃下干燥24h、过400目筛，然后置于电阻炉中煅烧，煅烧温度和煅烧时间分别为600～1200℃和5h，升温速率为5℃/分钟，煅烧结束后随炉冷却，待温度降至室温取出粉体，用加热的去离子水反复清洗得到的产物数次以除去多余的氯化物盐，直到用硝酸银(AgNO3)试剂检验滤液中不含有Cl-为止，将洗涤后的粉末过滤后，在90℃下干燥24h，先过100目筛后再过400目筛，最后利用激光粒度仪测试粉末粒径，粒径范围在40μm-90μm，利用霍尔流速计测试流动性，利用扫描电镜观察粉末颗粒形貌，计算球形率，结果如表3所示。
由表3可知，煅烧温度为750℃～900℃时，稀土钽酸盐(Nd1/4Al1/4Er1/4Yb1/4)3TaO7粉末有较好的球形率(97％～99％)和流动性(31s/50g～35s/50g)。上述结果表明，本发明中，煅烧温度控制在700℃～900℃范围时，制得的高熵稀土钽酸盐球形粉体具有较好的球形率和流动性。煅烧温度较低时，球形率和流动性相对较差，这是因为当煅烧温度较短时，反应产物在熔盐中的流动性较差，还没有完全通过成核和颗粒的生长阶段，导致产物球形率较低，流动性较差；当煅烧温度较高时，反应产物存在过烧，产物的成核和取向状态受到破坏，导致球形率较低，流动性较差。
表3、煅烧温度与稀土钽酸盐(Nd1/4Al1/4Er1/4Yb1/4)3TaO7球形率及流动性的关系
Figure BDA0003159113900000091
实施例4
采用熔盐法制备高熵稀土钽酸盐(Sm1/6La1/6Pm1/6Eu1/6Yb1/6Lu1/6)3TaO7球形粉体，具体方法包括以下步骤：
按1/6∶1/6∶1/6∶1/6∶1/6∶1/6∶1的摩尔比称取Sm2O3、La2O3、Pm2O3、Eu2O3、Yb2O3、Lu2O3和Ta2O5共10kg，按5∶1比例称取KCl和NaCl的混合盐，按质量比1∶6称取原料和熔盐倒入球磨罐中，以无水乙醇为介质，球料比为5∶1，在行星式球磨机中球磨12h(500r/min)，将其在90℃下干燥24h、过400目筛，然后置于电阻炉中煅烧，煅烧温度和煅烧时间分别为900℃和2～30h，如表4，升温速率为5℃/分钟，煅烧结束后随炉冷却，待温度降至室温取出粉体，用加热的去离子水反复清洗得到的产物数次以除去多余的氯化物盐，直到用硝酸银(AgNO3)试剂检验滤液中不含有Cl-为止，将洗涤后的粉末过滤后，在90℃下干燥24h，先过100目筛后再过400目筛，最后利用激光粒度仪测试粉末粒径，粒径范围在40μm-90μm，利用霍尔流速计测试流动性，利用扫描电镜观察粉末颗粒形貌，计算球形率，随着烧结时间的延长，晶粒尺寸在增大。
由表4可知，煅烧时间为4～20h，稀土钽酸盐(Sm1/6La1/6Pm1/6Eul/6Yb1/6Lu1/6)3TaO7粉末有较好的球形率(≥97％)和流动性(32s/50g～36s/50g)。上述结果表明，本发明中，煅烧温度控制在4～20h范围时，制得的稀土钽酸盐球形粉体具有较好的球形率和流动性。当煅烧时间较短时，反应产物在熔盐中的流动性较差，还没有完全通过成核和颗粒的生长阶段，导致产物的球形率较低，流动性较差；当煅烧时间较长时，反应产物存在过烧，产物的成核和取向状态受到破坏，导致球形率较低，流动性较差。
表4、煅烧时间与稀土钽酸盐(Sm1/6La1/6Pm1/6Eu1/6Yb1/6Lu1/6)3TaO7球形率及流动性的关系
Figure BDA0003159113900000101
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种熔盐法制备高熵稀土钽酸盐球形粉体的方法，其特征在于，包括如下步骤：
按比例称取x种氧化物A2O3、五氧化二钽Ta2O5和熔盐原料，加入球磨介质和球磨助剂，进行球磨，球磨均匀后，将物料干燥、过筛，然后加热至600～1200℃煅烧2～30h，煅烧结束后将粉体冷却至室温，洗涤除去多余的氯化物盐及杂质有机物；洗涤后的粉末经过滤、烘干、过筛后得高熵稀土钽酸盐
Figure FDA0004053486510000011
球形粉体；
所述x种氧化物A2O3选自Y2O3、Al2O3、稀土氧化物RE2O3中的至少两种，且至少含有一种稀土氧化物RE2O3；
所述高熵稀土钽酸盐
Figure FDA0004053486510000012
化学式中x表示氧化物A2O3的种数(x≥2)，其中i取整数，且2≤i≤x；
所述原料和熔盐的质量比为(1～10)：(1～5)，所述熔盐为KCl和NaCl的混合盐，熔盐中KCl和NaCl的质量比为(3～5)：(1～2)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述稀土氧化物RE2O3中的稀土元素RE为镧系稀土元素，选自Sc、Y、La、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Er、Yb、Lu中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述氧化物A2O3和五氧化二钽Ta2O5的摩尔用量比为为(3/x：3/x：……：3/x)：1；
和/或，所述原料和熔盐的纯度≥99.99％，氧化物A2O3和五氧化二钽Ta2O5的粒径为1～80μm，熔盐的粒径为0.01～5mm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述球磨介质为氧化锆球，所述球磨助剂为无水乙醇；
和/或，球磨时，球料比为(1～10)：(1～5)，球磨时间为10～50h，球磨机转速为200～600r/min；
和/或，球磨后所得物料的颗粒粒径为0.01～10μm；
和/或，球磨后所得物料在60～100℃下干燥12～50h，然后过筛100～2000目。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：煅烧过程中采用梯度升温，升温速率为5～10℃/分钟；
和/或，清洗、过滤后的粉末在60～100℃下干燥10～50h，先后于180～300目和400～2000目过筛。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：煅烧后的物料冷却至室温后，先后用去离子水、酒精超声反复清洗数次，以除去多余的氯化物盐和杂质有机物。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述球形粉体的粉末粒径为10μm-100μm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法制备得到的高熵稀土钽酸盐球形粉体，其化学式为
Figure FDA0004053486510000021
其中A元素选自Y、Al、稀土元素RE中的至少两种，x表示氧化物的种数(x≥2)，其中i取整数，且2≤i≤x。
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