Оксид лантана ЛаО-Д: технические характеристики и применение
Оксид лантана ЛаО-Д — редкоземельный оксид лантана (III) с массовой долей основного вещества не менее 99,5 %, выпускаемый по ТУ 48-4-524 в виде порошка белого цвета. Марка ЛаО-Д относится к категории «Д» — для люминофоров и оптических стёкол. Кристаллическая решётка — гексагональная типа A (La2O3), плотность — 6,51 г/см, температура плавления — 2315 C. Гигроскопичен: на воздухе поглощает влагу и CO2 с образованием гидроксида и карбоната, поэтому хранится в герметичной таре.
Технические параметры марки ЛаО-Д
| Параметр | Значение | Метод контроля | Влияние на процесс | Единица |
|---|---|---|---|---|
| Массовая доля La2O3 | 99,5 | ГОСТ 23862.1 | Светопропускание стекла | % |
| Оксиды церия CeO2 | 0,05 | ГОСТ 23862.2 | Цветность люминофора | % |
| Оксиды празеодима Pr6O11 | 0,03 | ГОСТ 23862.2 | Квантовый выход | % |
| Потери при прокаливании | 1,0 | ГОСТ 2642.3 | Усадка шихты | % |
| Дисперсность D50 | 2–5 | лазерная дифракция | Спекаемость керамики | мкм |
Фазовый состав и физико-химические свойства
При нагреве выше 2000 C гексагональная модификация A переходит в кубическую C-форму; обратный переход при охлаждении сопровождается объёмной усадкой до 4 %. Введение оксида лантана в шихту оптического стекла снижает показатель преломления и повышает химическую устойчивость к щелочным средам. В составе люминофоров La2O3 выступает матрицей для активаторов (Eu3+, Tb3+), обеспечивая узкополосное излучение в видимом диапазоне.
- Оптические стёкла марок ЛК, ТФ — снижение дисперсии, повышение кислотостойкости.
- Люминофоры для люминесцентных ламп и рентгеновских экранов.
- Керамические конденсаторы с высокой диэлектрической проницаемостью.
- Катализаторы окислительной конверсии метана в трубчатых реакторах.
- Мишени для магнетронного напыления в установках типа МВУ-ТМ.
Технология переработки
Порошок ЛаО-Д вводят в шихту методом сухого смешения в смесителях барабанного типа либо через золь-гель-прекурсоры. Перед прессованием керамики порошок прокаливают при 900–1000 C для удаления карбонатов, затем прессуют при давлении 100–200 МПа и спекают в вакуумных печах сопротивления при 1600–1750 C. Для напыления мишеней применяют горячее изостатическое прессование при 1400 C и давлении аргона 150 МПа.
Условия хранения и транспортировки
Марка ЛаО-Д поставляется в герметичных полиэтиленовых барабанах или стеклянных ампулах с инертной средой. Хранение — в сухих отапливаемых складах при относительной влажности не выше 60 % и температуре 5–30 C. Транспортировка — всеми видами крытого транспорта; при авиаперевозке требуется сертификация как неопасный груз класса 9 по классификации ИКАО.
Вопросы и ответы
Чем марка ЛаО-Д отличается от ЛаО-М?
ЛаО-Д нормирует содержание оксидов церия и празеодима на уровне 0,05 % и 0,03 % соответственно, тогда как ЛаО-М допускает более высокое содержание примесей. Это критично для люминофоров, где примеси Ce и Pr гасят люминесценцию.
Какую температуру спекания выдерживает керамика на основе ЛаО-Д?
Керамика, спечённая из порошка ЛаО-Д, сохраняет механическую прочность до 1900 C в инертной среде. В окислительной атмосфере рабочий диапазон ограничен 1400 C из-за гидратации поверхности.
Требуется ли предварительная прокалка порошка перед использованием?
Да. Из-за гигроскопичности ЛаО-Д перед вводом в шихту или прессованием порошок прокаливают при 900–1000 C в течение 2–4 часов для удаления гидроксидов и карбонатов.
В каких установках напыляют плёнки из оксида лантана?
Плёнки La2O3 формируют магнетронным распылением мишеней из ЛаО-Д в установках типа МВУ-ТМ, ВУП-5М или Orion-8 при давлении аргона 0,3–0,7 Па.
