BE529327A - - Google Patents

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BE529327A
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cerium
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7715Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing cerium
    • C09K11/77212Silicates

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Description

       

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   La présente invention concerne un procédé de fabrication de matières luminescentes et aussi les matières fabriquées par ce procédé  ainsi que les combinaisons de matières de ce genre avec des dispositifs électriques propres à les amener à luminescence comme, par exemple. dans les lampes à décharge électrique et les tubes à rayons cathodiques. 



   L'invention a spécialement pour but de procurer un procédé de fabrication de matières luminescentes de composition nouvelle qui sont amenées à luminescence par des radiations ultra-violettes d'une longueur d'onde de 30650 A et prennent une couleur permettant leur usage dans les lampes à décharge électrique dans de la vapeur de mercure à haute pression. afin de modifier ou corriger la couleur de la lumière donnée par la déchar- ge à vapeur de mercureo 
Les matières fabriquées suivant l'invention peuvent cependant avoir d'autres   applicationso   Par exemple la plupart de ces matières, sinon   toutes.   sont excitées parodes radiations ultra-violettes d'autres longueurs   d'onde.   par exemple 2537 A.

   et peuvent être utilisées, entre autres, dans les lampes luminescentes à faible pression de vapeur de mercure servant à l'éclairage ou à la montreo Beaucoup de ces matières fabriquées suivant l'invention sont encore excitées, par   exemple,,,   par les rayons cathodiques et peuvent être utilisées dans les écrans des tubes à rayons cathodiques. 



   Suivant l'invention. un procédé de fabrication de matière lu- minescente est caractérisé en ce qu'on chauffe. dans une atmosphère réduc- trice, un mélange d'oxyde de baryum et/ou d'oxyde de strontium, d'oxyde de lithium et de silice ou des composés donnant ces oxydes par décomposition pendant le chauffage. les proportions relatives de ces oxydes et/ou compo- sés utilisés étant telles que la proportion molaire (BaO + SrO): Li2O soit dans la gamme   5 si   à 1:5 et que la proportion molaire de (BaO + SrO + Li2O):

   SiO2 soit dans la gamme 3 si à 1:1. en y ajoutant un composé de cérium. de manière à produire un silicate de lithium (baryum. strontium), activé au   cériumaopouvant   être excité à luminescence par des radiateurs ultra-violettes de 3560A 
Le mélange de départ peut aussi contenir un composé de manga- nèsele manganèse servant   d'activant   supplémentaire de la matière lumines- cente   obtenueo   
Les matières luminescentes produits par le procédé de l'in- vention sont dénommées ici des silicates de lithium   (baryum.   strontium), mais il va de soi que cette expression n'engage en rien quant aux propor- tions stoechiométriques relatives des oxydes utilisés.

   Compte tenu de ce- ci. on peut dire que le terme "silicate de lithium (baryum, strontium)" est un résumé comprenant le silicate de baryum-lithium, le silicate de strontium-lithium, et le silicate de baryum-strontium-lithium avec des pro- portions différentes de baryum-strontium séparément ou en mélange. chacun de ces silicates étant activé au cérium et. si on le désire. au manganè- seo 
Les matières luminescentes obtenues par le procédé de l'inven- tion et activées au cérium seulement, sont excitées spécialement par les ra- diations ultra-violettes de 3650A et donnent une couleur bleue ou violette.

   les matières à prédominance d'oxyde de baryum comme composant alcalino-ter- reux donnant une luminescence bleue, tandis que les matières à prédominance d'oxyde de strontium comme composant alcalino-terreux donnant une lumines- cence s'approchant de la couleur violette. Si on utilise le manganèse comme activant supplémentaire, la luminescence des matières ainsi obtenues est surtout rouge, quoique certaines compositions produisent une luminescence violette ou bleueo Une gamme étendue de nuances rouges et bleu-rouge est obtenue avec des matières activées à la fois au cérium et au manganèse. sui- 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 vant les variations des compositions des matières d'une manière que l'on exposera ci-après.

   De façon générale, la couleur se rapproche du rouge au fur et à mesure que le contenu en manganèse augmente; le manganèse seul, en l'absence de cérium. ne donne pas de luminescence notable aux matières soumises aux rayons ultra-violets. 



   Dans le procédé préféré de fabrication de matières luminescen- tes conforme à   l'Inventions   les proportions des matières de départ sont telles que le rapport molaire (BaO + SrO) :Li2O soit compris entre 3:1 et   1:3 et le rapport molaire (BaO + SrO + Li2O) :SiO2 soit compris entre 3:1.7 et 3 :2'130    
La quantité de cérium incorporée dans la matière de départ comme activant dans la fabrication des matières luminescentes conformément à   l'Invention.   n'est pas critique; toute proportion en poids entre 1% et 20% peut être utilisée pour produire des matières luminescentes   iritéressan-   tes. la luminescence-la plus intense étant obtenue avec des matières con- tenant de 5% à 10% de cérium en poids.

   Le contenu en manganèse est plus critique et il n'y aura pas plus de 5% en poids de manganèse dans la matière de départ.  l'intensité   de la luminescence diminuant avec des quantités-de manganèse supérieureso L'intensité optima-semble être obtenue avec une quantité de manganèse comprise entre 0.5% et 2% en poids, quoique le conte- nu en manganèse puisse être modifié suivant la couleur de la luminescence à obtenir.

   Dans toute la description, les proportions d'activants données sont les proportions dans les matières de départ calculées en pourcentages du poids de la matière brute du produit finalo 
Les matières qui s'avèrent donner une luminescence rouge par- ticulièrement utile pour la correction de la couleur des lampes à vapeur de mercure à haute pression ont en substance la composition de matière bru- te représentée par le rapport molaire 1BaO : LSrO : iLi2O :2.2SiO2. avec, comme   activants.  10% de cérium et 1% de manganèse; la proportion de silice dans ces matières peut être comprise entre 2.1 et 2.2 moles. 



   La couleur de luminescence présentée par les matières lumines- centes obtenues par le procédé de l'invention et   contenant,.   comme activants., à la fois du cérium et du manganèse, dépend de plusieurs facteurs variables de la composition de la matièreo Ces facteurs comprennent les proportions relatives d'oxydes de baryum et de strontium, le contenu en lithium par rapport au contenu total en alcalino-terreux. et le contenu en silice. 



   En ce qui concerne les proportions relatives de baryum et de strontium. il a été constaté que si le strontium est prédominant, la lumi- nescence rouge tend vers le rouge violet, et si le baryum est prédominant la luminescence rouge tend vers le rouge-orangeo Les différentes couleurs obtenues en variant le rapport SrO/BaO sont données au tableau suivant (ta- bleau I) qui montre la gamme de couleurs correspondant aux matières de la composition générale suivante 
2 (Sr.Ba)O:lLi2O=2.SiO2 activées   avec 81.   de cérium et 2% de manganèse. 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 



  TABLEAU Io 
 EMI3.1 
 
<tb> SrO <SEP> BaO <SEP> Couleur <SEP> de
<tb> 
<tb> luminescence
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Proportion <SEP> molaire <SEP> Proportion <SEP> molaire <SEP> (radiations <SEP> 3650A)
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 2.0 <SEP> - <SEP> Rose <SEP> violet
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 1.5 <SEP> 0.5 <SEP> Rose <SEP> saumoné
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 1.0 <SEP> 1.0 <SEP> Rose <SEP> rouge
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 0.5 <SEP> 1.5 <SEP> Rose
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> - <SEP> 2.0 <SEP> Rose-orange <SEP> pâle
<tb> 
 
L'examen aux rayons X d'une série de matières dont les propor- tions relatives d'oxyde de baryum et d'oxyde de strontium sont variées tan- dis que le   lithium,,

     la silice et les activants restent constants montre qu'une telle série de matières constitue essentiellement une série de solu- tions solideso 
Quand on diminue la proportion d'alcalino-terreux par rapport au lithium pour une quantité de silice donnée, le rouge devient généralement bleuâtre , En ce qui concerne les variations du contenu en silice,,il a été constaté que la couleur rouge est la plus prononcée dans le cas de ma- tières obtenues avec des matières de départ comprenant environ 2 moles de silice pour 3 moles d'alcalino-terreux + lithium, la couleur tendant vers le violet ou le bleu avec les proportions de silice maximum,

   et donnant une émission de jaune légèrement accrue quand la proportion de silice descend en dessous de 2 moles environo 
Les variations du contenu en cérium semblent avoir peu d'effet sur la couleur et influencent simplement à l'intensité de la luminescence comme   précitée   tandis   que..   comme déjà expliqué, la couleur devient de plus en plus rouge quand le contenu en manganèse augmente. 



   Le tableau suivant (tableau II) donne les changements de cou- leur de la luminescence des matières à composition générale de départ   lBaO g lSrO : lLi2O: : 2.2SiO2. quand les proportions de cérium et de manganèse varient :   

 <Desc/Clms Page number 4> 

 TABLEAU II. 
 EMI4.1 
 
<tb> %ce <SEP> %Mn <SEP> Couleur <SEP> de <SEP> la <SEP> luminescence
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> (radiations <SEP> de <SEP> 3650  )

  
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 5 <SEP> 0 <SEP> Bleu
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 5 <SEP> 0.5 <SEP> Rose <SEP> sombre
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 5 <SEP> 1.0 <SEP> Rose <SEP> rouge
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 5 <SEP> 1.5 <SEP> Rose <SEP> rouge
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 5 <SEP> 2.0 <SEP> Rose <SEP> rouge
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 5 <SEP> 5.0 <SEP> Rouge
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 10 <SEP> 0 <SEP> Bleu
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 10 <SEP> 0.5 <SEP> Rose <SEP> sombre
<tb> 
<tb> 
<tb> 10 <SEP> 1.0 <SEP> Rose-rouge <SEP> pâle
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 10 <SEP> 1.5 <SEP> Rose-rouge
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 10 <SEP> 2.0 <SEP> Rouge
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 10 <SEP> 5.0 <SEP> Rouge
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 15 <SEP> 0 <SEP> Bleu
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 15 <SEP> 0.5 <SEP> Rose <SEP> violet
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 15 <SEP> 1.0 <SEP> Rose <SEP> rouge <SEP> pâle
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 15 <SEP> 1.5 

  <SEP> Rose <SEP> rouge
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 15 <SEP> 2.0 <SEP> Rose <SEP> rouge
<tb> 
<tb> 
<tb> 15 <SEP> 5.0 <SEP> Rouge
<tb> 
 
Il va de soi que les noms de couleur cités dans la description et dans les tableaux, ne le sont qu'à titre comparatif, et qu'il est   extré-   mement difficile, sinon impossible. de décrire avec précision la grande gamme de couleurs pouvant être obtenue avec la série de matières   luminescen-   tes de l'inventiono 
Le tableau suivant (tableau III) indique les effets mutuels des variations des proportions de   silice.   de cérium et de manganèse sur la couleur de la luminescence des matières à proportion molaire   BaO  SrO :

   Li20 égale à 1:1:1, excitées par des radiations à 365Oa de longueur d'onde 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 
 EMI5.1 
 
<tb> SiO2 <SEP> 0,5% <SEP> Manganèse <SEP> Manganèse
<tb> (moles) <SEP> 0.5% <SEP> Manganèse <SEP> 1% <SEP> Manganèse <SEP> 1.5% <SEP> Manganèse
<tb> il-Ce <SEP> 51-Ce <SEP> 10'/0 <SEP> Ce <SEP> 15$Ce <SEP> 2 <SEP> 0'/0 <SEP> Ce <SEP> 1%Ce <SEP> 5%Ce <SEP> 10%Ce <SEP> 151-Ce <SEP> 20'/0 <SEP> Ce <SEP> 1%Ce <SEP> 5%Ce <SEP> lOCe <SEP> 15%Ce <SEP> 20%Ce
<tb> 2.2 <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rase <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose
<tb> sombre <SEP> sombre <SEP> sombre <SEP> saumon <SEP> saumon <SEP> rouge <SEP> rouge <SEP> rouge <SEP> rouge <SEP> saumon <SEP> rouge <SEP> Rouge <SEP> rouge <SEP> rouge <SEP> rouge
<tb> violet <SEP> violet <SEP> pâle <SEP> pâle 

  <SEP> sombre
<tb> 2.1 <SEP> Poupre <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Lilas <SEP> Lilas <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose
<tb> sombre <SEP> saumon <SEP> pâle <SEP> sombre <SEP> rouge <SEP> rouge <SEP> rouge <SEP> pâle <SEP> sombre <SEP> rouge <SEP> rouge <SEP> rouge <SEP> rouge
<tb> violet <SEP> pâle <SEP> pâle <SEP> pâle
<tb> 2.0 <SEP> Pourpre <SEP> Rose <SEP> Lilas <SEP> Lilas <SEP> Lilas <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose
<tb> sonbre <SEP> pâle <SEP> pâle <SEP> sombre <SEP> rouge <SEP> saumon <SEP> saumon <SEP> saumon <SEP> rouge <SEP> rouge <SEP> rouge <SEP> rouge <SEP> saumon
<tb> pâle <SEP> pâle <SEP> pâle <SEP> pâle <SEP> pâle <SEP> pâle
<tb> 1.9 <SEP> Pourpre <SEP> Lilas <SEP> Lilas <SEP> Lilas <SEP> Lilas <SEP> Rose 

  <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose
<tb> pâle <SEP> pâle <SEP> pâle <SEP> pâle <SEP> sombre <SEP> saumon <SEP> saumon <SEP> saumon <SEP> saumon <SEP> rouge <SEP> rouge <SEP> saumon <SEP> saumon <SEP> sombre <SEP> 
<tb> pâle <SEP> pâle <SEP> pâle <SEP> pâle <SEP> pâle
<tb> 1.8 <SEP> Pourpre <SEP> Lilas <SEP> Lilas <SEP> Lilas <SEP> Lilas <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose
<tb> pâle <SEP> pâle <SEP> pâle <SEP> pâle <SEP> sombre <SEP> saumon <SEP> saumon <SEP> saumon <SEP> saumon <SEP> rouge <SEP> rouge <SEP> saumon <SEP> saumon <SEP> saumon <SEP> 
<tb> pâle <SEP> pâle <SEP> pâle <SEP> pâle <SEP> pâle <SEP> pâle
<tb> 
 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 
Les matières luminescentes fabriquées suivant le procédé de l'invention ont 

  une bonne stabilité thermique et comme elles sont portées à luminescence sous les radiations ultra-violettes de 3650A de longueur d'on- de, elles sont particulièrement utiles dans les lampes à décharge fluores- cente à vapeur de' mercure sous haute pression, surtout pour corriger la cou-   leur de la lumière dé la décharge à vapeur de mercure ; cette correc-   tion, les matières à fluorescence rouge et à fluorescence bleue conviennent. 



  Dans ces   lampes, les' matières   de l'invention peuvent être appliquées sous la forme d'une couche recouvrant la paroi Intérieure d'une ampoule de verre entourant l'enveloppe où s'opère la décharge, comme d'habitude avec ce genre de lampes. 



   Les matières fabriquées suivant l'invention peuvent cependant aussi être utilisées dans les lampes fluorescentes à basse pression et pour les écrans fluorescents des tubes à rayons cathodiques. 



   Dans la fabrication de matières luminescentes suivant l'inven- tion, les matières brutes de départ préférées sont les carbonates de baryum et de strontium,, le nitrate ou le carbonate de lithium, la silice, un oxy- de ou un nitrate de cerium et un chlorure ou un carbonate de manganèse. Les matières de départ sont mélangées à fond, par broyage par exemple, et le mélange est chauffé pendant une période d'une à cinq heures à une températu- re convenable, par exemple entre 700 C et 10000C.

   Il est supposé que le traitement thermique dans une amotphère réductrice assure l'incorporation du cérium à l'état trivalento L'atmosphère réductrice préférée est l'hydro- gène, et l'expérience a montré qu'il est généralement désirable de procéder au traitement thermique en deux ou plusieurs stades, la matière étant re- broyée après chaque stade, afin d'obtenir les propriétés de luminescence optima. 



   De préférence, pour obtenir une réaction complète entre compo- sés de baryum et/ou de strontium, lithium et silicium, ces composés sont préchauffés ensemble dans l'air à une température de 700 C à 800 C avant l'addition des composés   de   cérium et de manganèse; pour achever la produc- tion de la matière luminescente,ce préchauffage est suivi, après l'addition des activants.

   d'un ou plusieurs autres stades de chauffage, habituellement à des températures plus élevéeso On remarquera que les matières ne conte- nant qu'un   alcalino-terreux,   c'est-à-dire l'oxyde de baryum ou l'oxyde de strontium, demandent généralement un traitement thermique plus long pour la réaction complète, que les matières contenant à la fois de l'oxyde de   stron-   tium et de l'oxyde de   baryumo   
Les matières ne contenant que de l'oxyde de baryum ou de l'oxy- de de   strontium   doivent subir, après addition des   activants,   un traitement thermique d'une durée totale d'au moins 3 heureso 
Il va de soi que les matières utilisées dans la fabrication des matières luminescentes de l'Invention doivent avoir un degré élevé de pure- té.

   comme toujours dans cette fabrication. Le carbonate de strontium utili- sé est préparé de préférence par précipitation de solutions de chlorure de strontium et de carbonate d'ammonium. 



   Suivant un procédé préféré de préparation du carbonate de stron- tium donné à titre   d'exemple,   on dissout 1.867 kg de chlorure de strontium dans 3 litres d'eau distillée et 0.672 kg de carbonate d'ammonium aussi dans 3 litres d'eau distillée. Ces solutions sont filtrées et la solution de chlorure de strontium est ajoutée lentement à la solution de carbonate d'am- monium qui est constamment agitéeo Le précipité résultant et la liqueur mère sont maintenus au repos pendant deux heures avant filtrage, et le pré- cipité est ensuite lavé à fond et séché à 200 C. 



   Certains procédés déterminés conformes à l'invention pour la fabrication de matières luminescentes sont décrits ci-après à titre   d'exem-   ples. Les matières sont évidemment toutes broyées et passées au tamis, avant 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 usage, après le traitement thermique final. 



   Les exemples 1à 4 décrivent la préparation de matières con- tenant des proportions relatives variables d'oxyde de baryum et d'oxyde de strontium, les contenus en lithium et en silice restant constantso Les exemples 5 à 10 inclusivement montrent l'effet obtenu en variant la propor- tion d'alcalino-terreux par rapport au lithium,, le rapport oxyde de baryum- oxyde de strontium étant maintenu constant à 1:1. Les matières des exem- ples 11 et 12 n'ont que de l'oxyde de baryum comme   alcalino-terreux.   et sa proportion varie par rapport au lithium. Enfin,, les exemples 13 à 15 montrent l'effet de variation de la teneur en silice, les proportions BaO SrO :Li2O étant maintenues constantes à 1:1:1. 



  EXEMPLE l.- 
Pour obtenir une matière luminescente de composition totale lBaO :lSrO   lLi20   : 2.2SiO2 activée avec 10% de cérium et 1% de manganèse, on part du mélange de matières suivant ; 
 EMI7.1 
 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> baryum <SEP> (BaC03) <SEP> 47 <SEP> gro
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> strontium <SEP> (SrC03) <SEP> 35 <SEP> gro
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> lithium <SEP> (Li2CO3) <SEP> 17.6 <SEP> gro
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Silice <SEP> (sio2) <SEP> 31.5 <SEP> gro
<tb> 
 
Les carbonates de baryum et de lihtium sont les plus purs pouvant être obtenus,

   et le carbonate de lithium est passé au broyeur à boulets pour réduire la dimension des   particuleso   Le carbonate de stron- tium est préparé de la manière précitée et la silice utilisée ici et dans tous les autres exemples, est la qualité   "Kallinckrodt" .  spécialement fa- briquée pour la fabrication des matières luminescenteso La silice "Mal-   linckrodt"   contient une proportion   d'eau.-mais   les quantités données dans les différents exemples sont les quantités de Si02 pur et déshydratée 
Le mélange ci-dessus est broyé légèrement et porté, pendant deux heures,

   à   800 C   dans des creusets de silice   ouvertso   Après refroidis-   sement.   le mélange traité est rebroyé et mélangé à 12.3 gro d'oxyde de cé- rium CeO2. et à une solution de 3.6 gr de chlorure manganeux McCl24H2O dans 100 ml d'eau distillée. La pâte ainsi obtenue est séchée à 200 c. la matière sèche,est de nouveau mélangée à fond et portée à   900 C   dans des tubes de silice, en atmosphère d'hydrogène, pendant une heureo On la lais- se refroidir dans l'hydrogène, on la rebrole et la réchauffe à   900 C   pen-   dant une heure encore ; lesopérations de broyage et de chauffage sont ré-   pétées jusqu'à obtention de la luminescence optimum ; trois traitements ther- miques suffisent habituellement. 



   Le produit donne une fluorescence rose-rouge intense spus les radiations ultra-violettes de 3650A de longueur d'ondeo Une matière prépa- rée de cette manière a été examinée aux rayons X et s'avère être composée en substance d'une seule phase. Le tableau IV donne les espacements inter- planaires (d) et les Intensités relatives de douze réflexions de rayons X principales. Ces données ont été obtenues par le procédé d'analyse aux rayons X décrit dans la brochure n  E43-49T éditée en 1942 par la Société américaine d'Essai des Matériaux, et revisée en 1946 et   19490   Les espace- ments   interplanaires   n'ont été corrigés pour tenir compte de l'absorption. 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 



  TABLEAU IV 
 EMI8.1 
 
<tb> d( ) <SEP> Intensités <SEP> relatives
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 4.718¯ <SEP> 0.005  <SEP> faible
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 4.047 <SEP> " <SEP> faible-moyen
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 3.671 <SEP> moyen
<tb> 
<tb> 
<tb> 3.427 <SEP> " <SEP> faible-moyen
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 3.319 <SEP> " <SEP> faible-moyen
<tb> 
<tb> 
<tb> 3.000 <SEP> " <SEP> faible-moyen
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 2.905 <SEP> " <SEP> fort
<tb> 
<tb> 
<tb> 2.819 <SEP> très <SEP> fort
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 2.391 <SEP> " <SEP> moyen
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 2.313 <SEP> " <SEP> moyen
<tb> 
<tb> 
<tb> 2.021 <SEP> " <SEP> moyen
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 1.932 <SEP> " <SEP> faible-moyen
<tb> 
 
Cette phase a aussi été observée dans d'autres matières sui- vant l'invention examinées aux rayons x.

   parfois en association avec une seconde phase qui n'a pas encore été étudiée complètement. 



  EXEMPLE 2.- 
Pour obtenir un silicate de strontium lithium à composition totale 2Sr0 lLi2O : 2.2SiO2 avec 8% de cérium et 2% de manganèse, on part des ingrédients suivants : 
 EMI8.2 
 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> strontium <SEP> (srCO3) <SEP> 20.1 <SEP> gr.
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 



  Nitrate <SEP> de <SEP> lithium <SEP> (LiNO33H2O) <SEP> 16.6 <SEP> gro
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Silice <SEP> (SiO2) <SEP> 8.9 <SEP> gr
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Nitrate <SEP> de <SEP> cérium <SEP> [Ce(NO3)3.6H2O] <SEP> 7.7 <SEP> gro
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> manganèse <SEP> (MnC03) <SEP> 1.05 <SEP> gro
<tb> 
 
Le carbonate de strontiums le nitrate de lithium et le nitra- te   dé.   cérium sont du type commercialement pur le carbonate de strontium est préparé de la manière précitée et le carbonate de manganèse est obtenu par précipitation de solutions de chlorure de manganèse et de carbonate d'am- monium. 



   Les matières ci-dessus finement divisées et mélangées sont portées à 900 C pendant une heure dans une atmosphère   d'hydrogène,   puis re- froidies dans l'hydrogène, rebroyées, rechauffées pendant une heure à   900 G   dans l'hydrogène, et refroidies une nouvelle fois dans l'hydrogène. 



   La matière ainsi préparée donne une fluorescence violet-rose saumon intense sous les radiations ultra-violettes de   3650Â   de longueur d'onde. 



  EXEMPLE 3.- 
Pour obtenir un silicate de baryum lithium ayant la composition totale   2BaO  1Li2O : 2.2SiO2. activé par 8% de cérium et 2% de manganèse. 

 <Desc/Clms Page number 9> 

 on part du mélange suivant 
 EMI9.1 
 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> baryum <SEP> (BaC03) <SEP> 211 <SEP> gro
<tb> 
 
 EMI9.2 
 Nitrate de lithium (LiNoo3Ho) 13.3 gro Silice (S102) 70 gro Nitrate de cérium Ce (N03 )3 a6HZO 7..7 gro 
 EMI9.3 
 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> manganèse <SEP> (MnCO3) <SEP> la <SEP> 05 <SEP> gro
<tb> 
 
Ces matières sont semblables à celles utilisées dans les exem- ples précédentso 
Le mélange est traité comme dans l'exemple 2. et le produit obtenu donne une fluorescence intense de couleur rose-orangé pâle sous les radiations ultra-violettes de   3650A   de longueur   d'onde.   



  EXEMPLE 4.- 
Pour obtenir une matière ayant la composition totale 
 EMI9.4 
 14BaO : 1 o 6Sro ô 1Li20 = 2<i2Sl(L et activée par 1±µi de cérium et 1% de manganèse. on part du mélange suivant de poudres tassées par secousses :. 
 EMI9.5 
 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> baryum <SEP> (BaCO3) <SEP> 157 <SEP> gro
<tb> 
 
 EMI9.6 
 Carbonate de strontium (Sroo.) 505 gr.

   Carbonate de lithium (Li 2Co3) 42 gr. 
 EMI9.7 
 
<tb> Silice <SEP> (SiO2) <SEP> 75 <SEP> gro
<tb> 
 
Ce mélange est chauffé pendant deux heures à 750 C dans un creuset de silice ouverte 
La poudre traitée est broyée avec 30,75 gr d'oxyde de cérium et transformée en pâte par 200 cc d'une solution aqueuse de chlorure manga- 
 EMI9.8 
 neux (comprenant z04 gro de MnCi Z-H-O) Cette pâte est séchée dans un four à 250 C puis broyée. et la poudre obtenue est chauffée, dans un tube 
 EMI9.9 
 de silice en atmosphère d'hydrogène, à 8000C pendant une heure, puits à 8250C pendant une autre heure. et enfin à 8750C pendant une troisième heu- reo Après chaque traitement thermique, le produit est refroidi dans l'hy- drogène.

   puis rebroyéo 
La poudre obtenue après broyage et tamisage est un produit fi- nal donnant une bonne fluorescence orangé-rose sous les radiations de 3650Ao EXEMPLE 5.- 
Pour obtenir un silicate de baryum, strontium, lithium de com- 
 EMI9.10 
 position totale Oa9BaO : â Oa9Sr0 s la2Li20 s 2a2Si02 activé par 10, de cé- rium et 1% de manganèse, on part du mélange suivant 
 EMI9.11 
 Carbonate de baryum (BaC03) llnl gro Carbonate de strontium (srC 3) 8.3 gro Carbonate de lithium (LizC03) 5a55 gr.

   
 EMI9.12 
 
<tb> Silice <SEP> (Sio2) <SEP> 8.25 <SEP> gr.
<tb> 
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> cérium <SEP> (Ce <SEP> 02 <SEP> ) <SEP> 3.07 <SEP> gro
<tb> 
 
 EMI9.13 
 Chlorure de manganèse (MnC1204H20) 0 9 gro 

 <Desc/Clms Page number 10> 

 
Les matières sont toutes-de type commercialement pur et sont semblables à celles utilisées dans les exemples précédentso 
Lé chlorure de manganèse est dissous dans 35 ce.

   d'eau distil- lée et cette solution, ajoutée aux autres constituants, constitue une pâte de matières toutes' finement divisées, qu'on sèche dans une cuvette décou- verte placée dans un four à 200 C 
La matière séchée est broyée et chauffée dans un tube de sili-   ce,   en atmosphère   d'hydrogène..   à   875 C   pendant une heure, puis refroidie dans l'hydrogène pendant une demi-heure, rebroyée ét réchauffée dans l'hydro- gène à 900 C pendant une   heurea   et refroidie une nouvelle fois dans l'hydro- gène. 



   La matière ainsi préparée donne une fluorescence intense de couleur rose sous les radiations ultra-violettes de 3650A de longueur d'on-   de.   



  EXEMPLE 6.- 
Pour obtenir un silicate de baryum, strontium. lithium à com- position totale,,   0.75BaO  $: 075SrO : 1.5Li2O : et activé par 2.2Sio2 de cérium et 10% de manganèse,, on part du mélange suivant 
 EMI10.1 
 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> baryum <SEP> 1% <SEP> 10.0 <SEP> gr.
<tb> 
<tb> 



  Carbonate <SEP> de <SEP> strontium <SEP> (BaCO3) <SEP> 7.5 <SEP> gr.
<tb> 
<tb> 



  Carbonate <SEP> de <SEP> lithium <SEP> (SrCO3) <SEP> (Li2CO3) <SEP> gro
<tb> 
<tb> Silice <SEP> 7.5 <SEP> (SiO2) <SEP> gro
<tb> Oxyde <SEP> de <SEP> cérium <SEP> 8.94 <SEP> (CeO20 <SEP> gr.
<tb> 
<tb> 



  Chlorure <SEP> de <SEP> manganèse <SEP> 3.07 <SEP> 0.9 <SEP> gro
<tb> 
 
Les matériaux utilisés et le procédé de mélange et de traite- ment thermique sont les mêmes que dans l'exemple 50 Le produit obtenu donne   une intense fluorescence rose sous des radiations de (MnCl2.4H2O)$365O  o   EXEMPLE 7. - 
Pour obtenir une matière de composition totale 1.15BaO: 1.15SrO: 0.7Li2O:42.2SiO2. activée par 10% de cérium et 1% de manganèse. on part du mélange suivant de poudres tassées par secousses 
 EMI10.2 
 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> baryum <SEP> (BaCO30 <SEP> 126 <SEP> gr.
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 



  Carbonate <SEP> de <SEP> strontium <SEP> (srCO3) <SEP> 95 <SEP> gr
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> lithium <SEP> (Li2CO3) <SEP> 29 <SEP> gr
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Silice <SEP> (siO2) <SEP> 74 <SEP> gr.
<tb> 
 



   Ce mélange est chauffé, dans un creuset de silice ouvert, pen- dant deux heures à 750 C 
La poudre traitée est broyée avec   30.75   gr d'oxyde de cérium. et on en fait une pâte en y ajoutant 200 cc de chlorure manganeux (contenant 9.04 gr. de MnCL24H2O). Cette pâte est séchée dans un four à 250 G, puis broyée et la poudre obtenue est chauffée dans un tube de silice.

   en   atmosphè-   re d'hydrogène, pendant une heure à 875 C et pendant une autre heure à 900 C 

 <Desc/Clms Page number 11> 

 
 EMI11.1 
 Après chaque traitement thennique" le produit est refroidi dans l'hydrogène et   rebroyéo   
La poudre obtenue après broyage et tamisage du produit final., donne une fluorescence rose modérée sous les radiations de 3650Ao EXEMPLE 80- 
 EMI11.2 
 On prépare une matière de composition totale 0,5BaO 9 0,5SrO 8 2L120 :

   m 2pSifl activée par 10% de cérium et 1% de manganèse, suivant un procédé semblable à celui de   l'exemple 49   en partant des ingrédients suivants g 
 EMI11.3 
 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> baryum <SEP> (BaC03) <SEP> 77 <SEP> gr
<tb> 
 
 EMI11.4 
 Carbonate de strontium (srco3) 575 gr 
 EMI11.5 
 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> lithium <SEP> (Li2CO3) <SEP> 116 <SEP> gr
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Silice <SEP> (SiO2) <SEP> 103 <SEP> gro
<tb> 
 
Après addition de l'oxyde de cérium et du chlorure manganeux.

   le traitement thermique se fait en trois étapes, dans   l'hydrogène   à des températures respectives de 875 C 900 C et   925 Co   
La poudre obtenue après broyage et tamisage du produit final donne une fluorescence rose saumon modérée sous les radiations de 3650Ao EXEMPLE 9.- 
 EMI11.6 
 On préparé une matière de composition totale 0,25BaO s 0.25SrO 1 2a5Ll-0 2,,2Si02'< activée par 10 de cérium et 1% de manganèse,, suivant un procédé semblable à celui de la figure 4. en partant des matières sui-   vantes :

     
 EMI11.7 
 Carbonate de baryum (BaC03) 45 a 6 gr 
 EMI11.8 
 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> strontium <SEP> (SrCO3) <SEP> 34 <SEP> gr
<tb> 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> lithium <SEP> (Li2CO3) <SEP> 171 <SEP> gr
<tb> 
<tb> Silice <SEP> (SiO2) <SEP> 122 <SEP> gro
<tb> 
 
Après addition de l'oxyde de cérium et du chlorure manganeux. le traitement thermique se fait en trois étapes, dans l'hydrogène  à des 
 EMI11.9 
 températures respectives de 8500C., 8750C et 9000C. 



   La poudre obtenue après broyage et tamisage du produit final donne une fluorescence lilas modérée sous les radiations de   3650Ao   EXEMPLE 100- 
 EMI11.10 
 Une matière de composition totale 1.25BaO s 1a25 SrO g 0a5Li0 2D2Sï0Z, activée par 1C. de cérium et 1% de manganèse est préparée suivant un procédé semblable à celui de l'exemple 4.

   en partant des matières suivantess 
 EMI11.11 
 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> baryum <SEP> (BaC03) <SEP> 131 <SEP> gr
<tb> 
 
 EMI11.12 
 Carbonate de strontium (StLCr3 ) 98 gr Carbonate de lithium (Li 2003) 19.8 gr Silice (S'02) 70,5 gro 

 <Desc/Clms Page number 12> 

 
Après addition de   1?'Oxydé-de   cérium et du chlorure   manganeux.   le traitement thermique se fait en trois stades, dans l'hydrogène  aux tem- 
 EMI12.1 
 pératures respectives de 90C C  92500 et 950 Co   La- poudre   obtenue après broyage et tamisage du produit final donne une fluorescence rose modérée sous les :

  radiations de 365O    EXEMPLE   11.- 
Pour préparer un silicate de baryum lithium de composition 
 EMI12.2 
 totale 1.2BaO g 1.8Li20 , s 2.2S10- activé par lcfi de cérium et 1% de manga- nèse.on utilise un mélange ayant la composition suivante 
 EMI12.3 
 Carbonate de baryum (BaC03) 16.0 gr Carbonate de lithium (L2CO3) 9n0 gr 
 EMI12.4 
 
<tb> Silice <SEP> (Si02) <SEP> 8.94 <SEP> gr
<tb> 
 
 EMI12.5 
 Oxyde de cérium (08 2) 3007 gr Chlorure de manganèse (MnG124H2 0) On9 gro 
Les matières et le procédé de préparation et de traitement thermique du mélange sont les mêmes que dans l'exemple 50 
La matière obtenue donne une intense fluorescence rose pâle sous l'effet des radiations de   3650Ao   EXEMPLE 12.- 
Pour préparer un silicate de baryum lithium de composition to- 
 EMI12.6 
 tale Lao 1 2Ll0 g 2,2SIO2,

   et activé par 1C% de cérium et le de manganèse, on utilise un mélange ayant la composition suivante 
 EMI12.7 
 Carbonate de baryum (BaG03) 14a3 gro Carbonate de lithium (Li2003) l0n' gara Silice (LO2) 9ar]5 gr Oxyde de cérium (Ceo2) 3,07 gr Chlorure de manganèse (MnC12  4I!20) osa9 gro 
Les matières utilisées et le procédé de préparation et de trai- tement thermique du mélange sont les mêmes que dans   1-'exemple   5.

   La matière obtenue donne une bonne fluorescence rose pâle sous l'excitation de radia- tions de 365O    EXEMPLE 13.-    
Pour préparer une matière de composition totale lBaO 
 EMI12.8 
 ISrO : lLi20 g 23i02" activée par 1C% de cérium et 1.2% de manganèse.. on part du mélange suivant de poudres tassées par secousses :

   
 EMI12.9 
 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> baryum <SEP> (BaCO3) <SEP> 121 <SEP> gr
<tb> 
 
 EMI12.10 
 Carbonate de strontium (srC 3) 90n5 gr 
 EMI12.11 
 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> lithium <SEP> (Li2CO3) <SEP> 45n4 <SEP> gr
<tb> 
<tb> Silice <SEP> (Si02) <SEP> 74 <SEP> gro
<tb> 
 
Ce mélange est chauffé pendant deux heures à 750 C dans un creuset de silice   ouverto   
La poudre traitée est broyée avec   30a75   gr d'oxyde de   èérium   et transformée en pâte par l'adjonction de 200 cc d'une solution aqueuse de 
 EMI12.12 
 chlorure manganeux (comprenant 10n 8 gr de 1I.fnC124H20)0 Cette pâte est sé- 

 <Desc/Clms Page number 13> 

 chée dans un four à 250 C puis broyée, et la poudre obtenue est chauffée dans un tube de   silice,,,   en atmosphère d'hydrogène,

   pendant une heure à 850 C une autre heure à   875 C   et une troisième heure à 900 C Après chaque trai- tement thermique, le produit est refroidi dans l'hydrogène et broyéo 
La poudre obtenue après broyage et tamisage du produit final donne une intense fluorescence rose saumon pâle. sous les radiations de 365     EXEMPLE IL.. 0-    
Pour préparer une matière de composition totale lBaO : lSrO : lLi2O : 1.8 SiO2 activée par 10% de cérium et 1% de manganèseon part du mélange suivant de poudres tassées par secousses :

   
 EMI13.1 
 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> baryum <SEP> (BaC03) <SEP> 125 <SEP> gr
<tb> 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> strontium <SEP> (srCO3) <SEP> 93.5 <SEP> gr
<tb> 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> lithium <SEP> (Li2CO3) <SEP> 47 <SEP> gr
<tb> 
<tb> Silice <SEP> (Sio2) <SEP> 68.5 <SEP> gro
<tb> 
 
Le mélange est porté à 700 C pendant deux heures. dans un creuset de silice   ouverto   
La poudre traitée est broyée avec   30n75   gr   doxyde   de cérium et on en fait une pâte en y ajoutant 200 cco d'une solution aqueuse de chlo- rure manganeux (contenant 9.04 gr de MnCL24H2O).

   Cette pâte est séchée dans un four à 250 C puis broyée et la poudre obtenue est chauffée dans un tube de   silice.   en atmosphère   d'hydrogènen   pendant une heure à   800 Ce   ensuite pendant une heure à 850 C et enfin pendant une heure à 875 C Après chaque traitement thermique, le produit est refroidi dans   l'hydrogène   et   rebroyé.   



   La poudre obtenue, après broyage et tamisage du produit final. donne une bonne fluorescence rose saumon pâle sous les radiations de 365O  EXEMPLE 15.- 
Pour préparer une matière de composition totale lBaO : lSrO :   lLi2O : 2.lSiO2 activée par 10% de cérium et 1% de manganèse, on part des pouares suivantes mélangées par un léger broyage   
 EMI13.2 
 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> baryum <SEP> (BaC03) <SEP> 239 <SEP> gr
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> strontium <SEP> (SrCO3) <SEP> 179 <SEP> gr
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Carbonate <SEP> de <SEP> lithium <SEP> (Li2CO3) <SEP> 896 <SEP> gr
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Silice <SEP> (SiO2)

   <SEP> 153 <SEP> gr
<tb> 
 
Ce mélange est porté à   7500C   pendant deux heuresp dans un creu- set de silice ouverte 
Le mélange traité est broyé avec 61.5 gr d'oxyde de cérium,, et transformé en pâte en y ajoutant une solution de 18 gr de chlorure man- ganeux (MnCL24H2O) dans 500 cc d'eau distillée. Cette pâte est chauffée dans un four à   200 Ce   puis broyée, et la poudre obtenue est chauffée dans un tube de silice,en atmosphère d'hydrogène* pendant une heure à   900 C.   une autre heure à 915 C et une troisième heure à 915 Co Après chaque trai- tement thermiques le produit est refroidi dans l'hydrogène et rebroyéo 
La poudre obtenue après broyage et tamisage du produit final donne une intense fluorescence rose rouge sous les radiations de 365O



   <Desc / Clms Page number 1>
 



   The present invention relates to a method of manufacturing luminescent materials and also to the materials produced by this method as well as to combinations of such materials with electrical devices suitable for bringing them to luminescence, for example. in electric discharge lamps and cathode ray tubes.



   A special object of the invention is to provide a process for producing luminescent materials of novel composition which are brought to luminescence by ultraviolet radiations with a wavelength of 30650 A and take on a color allowing their use in lamps. electric discharge in high pressure mercury vapor. in order to modify or correct the color of the light given by the mercury vapor discharge.
The materials made according to the invention may, however, have other applications. For example most of these materials, if not all. are excited by ultra-violet radiation of other wavelengths. for example 2537 A.

   and can be used, inter alia, in luminescent lamps with low mercury vapor pressure for lighting or watch. Many of these materials produced according to the invention are still excited, for example ,,, by cathode rays and can be used in the screens of cathode ray tubes.



   According to the invention. a method of manufacturing luminescent material is characterized by heating. in a reducing atmosphere, a mixture of barium oxide and / or strontium oxide, lithium oxide and silica or compounds yielding these oxides on decomposition during heating. the relative proportions of these oxides and / or compounds used being such that the molar proportion (BaO + SrO): Li2O is in the range 5 if to 1: 5 and that the molar proportion of (BaO + SrO + Li2O):

   SiO2 is in the range 3 if at 1: 1. by adding a cerium compound. so as to produce a lithium silicate (barium. strontium), activated with cerium which can be excited to luminescence by ultra-violet radiators of 3560A
The starting mixture may also contain a manganese compound as an additional activator of the luminescent material obtained.
The luminescent materials produced by the process of the invention are referred to herein as lithium silicates (barium, strontium), but of course this expression does not imply the relative stoichiometric proportions of the oxides used.

   In view of this. we can say that the term "lithium silicate (barium, strontium)" is a summary comprising barium-lithium silicate, strontium-lithium silicate, and barium-strontium-lithium silicate with different proportions of barium-strontium separately or as a mixture. each of these silicates being activated with cerium and. if desired. manganese- seo
Luminescent materials obtained by the process of the invention and activated with cerium only, are specially excited by the ultra-violet radiation of 3650A and give a blue or violet color.

   materials predominantly of barium oxide as an alkaline earth component giving a blue luminescence, while those predominantly of strontium oxide as an alkaline earth component giving a luminescence approaching the color of violet. If manganese is used as an additional activator, the luminescence of the materials thus obtained is predominantly red, although some compositions produce a violet or blue luminescence. A wide range of red and blue-red shades is obtained with materials activated with both cerium and manganese. follow-

 <Desc / Clms Page number 2>

 before the variations in the compositions of the materials in a manner which will be explained below.

   In general, the color approaches red as the manganese content increases; manganese alone, in the absence of cerium. does not give noticeable luminescence to materials subjected to ultra-violet rays.



   In the preferred method of manufacturing luminescent materials according to the invention, the proportions of the starting materials are such that the molar ratio (BaO + SrO): Li2O is between 3: 1 and 1: 3 and the molar ratio ( BaO + SrO + Li2O): SiO2 is between 3: 1.7 and 3: 2'130
The amount of cerium incorporated into the starting material as an activator in the manufacture of luminescent materials according to the invention. is not critical; any proportion by weight between 1% and 20% can be used to produce irritating luminescent materials. the most intense luminescence being obtained with materials containing 5% to 10% cerium by weight.

   The manganese content is more critical and there will be no more than 5% by weight of manganese in the starting material. luminescence intensity decreasing with higher amounts of manganese o The optimum intensity seems to be obtained with an amount of manganese between 0.5% and 2% by weight, although the manganese content can be changed depending on the color luminescence to be obtained.

   Throughout the description, the proportions of activators given are the proportions in the starting materials calculated as percentages of the weight of the raw material of the final product.
Materials which are found to give red luminescence particularly useful for color correction of high pressure mercury vapor lamps have substantially the raw material composition represented by the molar ratio 1BaO: LSrO: iLi2O: 2.2SiO2. with, as activants. 10% cerium and 1% manganese; the proportion of silica in these materials can be between 2.1 and 2.2 moles.



   The luminescent color exhibited by the luminescent materials obtained by the process of the invention and containing ,. as activators., both cerium and manganese, depends on several varying factors of the composition of matter o These factors include the relative proportions of barium and strontium oxides, lithium content in relation to total alkaline content -terreux. and the silica content.



   Regarding the relative proportions of barium and strontium. it has been observed that if strontium is predominant, red luminescence tends towards violet red, and if barium is predominant, red luminescence tends towards orange-redo The different colors obtained by varying the SrO / BaO ratio are given in the following table (table I) which shows the range of colors corresponding to the materials of the following general composition
2 (Sr.Ba) O: lLi2O = 2.SiO2 activated with 81. of cerium and 2% of manganese.

 <Desc / Clms Page number 3>

 



  Io ARRAY
 EMI3.1
 
<tb> SrO <SEP> BaO <SEP> Color <SEP> of
<tb>
<tb> luminescence
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Proportion <SEP> molar <SEP> Proportion <SEP> molar <SEP> (radiations <SEP> 3650A)
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2.0 <SEP> - <SEP> Pink <SEP> purple
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1.5 <SEP> 0.5 <SEP> Pink <SEP> salmon
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1.0 <SEP> 1.0 <SEP> Pink <SEP> red
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 0.5 <SEP> 1.5 <SEP> Pink
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> - <SEP> 2.0 <SEP> Pale pink-orange <SEP>
<tb>
 
The x-ray examination of a series of materials of which the relative propor- tions of barium oxide and strontium oxide are varied, while lithium ,,

     the silica and the activators remain constant shows that such a series of materials essentially constitutes a series of solid solutions.
When the proportion of alkaline earth metal relative to lithium is reduced for a given quantity of silica, the red generally becomes bluish, With regard to the variations of the silica content, it was found that the red color is the most pronounced in the case of materials obtained with starting materials comprising approximately 2 moles of silica per 3 moles of alkaline earth metal + lithium, the color tending towards violet or blue with the maximum proportions of silica,

   and giving a slightly increased yellow emission when the proportion of silica drops below about 2 moles.
The variations in the cerium content seem to have little effect on the color and simply influence the intensity of the luminescence as mentioned above while, as already explained, the color becomes more and more red as the manganese content increases.



   The following table (Table II) gives the luminescence color changes of the general starting materials 1BaO g lSrO: lLi2O:: 2.2SiO2. when the proportions of cerium and manganese vary:

 <Desc / Clms Page number 4>

 TABLE II.
 EMI4.1
 
<tb>% ce <SEP>% Mn <SEP> Color <SEP> of <SEP> the <SEP> luminescence
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> (<SEP> deletions from <SEP> 3650)

  
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> 0 <SEP> Blue
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> 0.5 <SEP> Dark pink <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> 1.0 <SEP> Pink <SEP> red
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> 1.5 <SEP> Pink <SEP> red
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> 2.0 <SEP> Pink <SEP> red
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 5 <SEP> 5.0 <SEP> Red
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> 0 <SEP> Blue
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> 0.5 <SEP> Dark pink <SEP>
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> 1.0 <SEP> Pale pink-red <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> 1.5 <SEP> Rose-red
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> 2.0 <SEP> Red
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 10 <SEP> 5.0 <SEP> Red
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 15 <SEP> 0 <SEP> Blue
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 15 <SEP> 0.5 <SEP> Pink <SEP> purple
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 15 <SEP> 1.0 <SEP> Pink <SEP> pale red <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 15 <SEP> 1.5

  <SEP> Rose <SEP> red
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 15 <SEP> 2.0 <SEP> Pink <SEP> red
<tb>
<tb>
<tb> 15 <SEP> 5.0 <SEP> Red
<tb>
 
It goes without saying that the color names mentioned in the description and in the tables are only for comparison, and that it is extremely difficult, if not impossible. describe with precision the large range of colors obtainable with the series of luminescent materials of the invention;
The following table (Table III) indicates the mutual effects of variations in the proportions of silica. of cerium and manganese on the color of the luminescence of materials with molar ratio BaO SrO:

   Li20 equal to 1: 1: 1, excited by radiation at 365Oa wavelength

 <Desc / Clms Page number 5>

 
 EMI5.1
 
<tb> SiO2 <SEP> 0.5% <SEP> Manganese <SEP> Manganese
<tb> (moles) <SEP> 0.5% <SEP> Manganese <SEP> 1% <SEP> Manganese <SEP> 1.5% <SEP> Manganese
<tb> il-Ce <SEP> 51-Ce <SEP> 10 '/ 0 <SEP> Ce <SEP> $ 15 Ce <SEP> 2 <SEP> 0' / 0 <SEP> Ce <SEP> 1% Ce <SEP> 5% Ce <SEP> 10% Ce <SEP> 151-Ce <SEP> 20 '/ 0 <SEP> Ce <SEP> 1% Ce <SEP> 5% Ce <SEP> lOCe <SEP> 15% This <SEP> 20% This
<tb> 2.2 <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Shave <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP > Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose
<tb> dark <SEP> dark <SEP> dark <SEP> salmon <SEP> salmon <SEP> red <SEP> red <SEP> red <SEP> red <SEP> salmon <SEP> red <SEP> Red <SEP > red <SEP> red <SEP> red
<tb> purple <SEP> purple <SEP> pale <SEP> pale

  <SEP> dark
<tb> 2.1 <SEP> Poupre <SEP> Pink <SEP> Pink <SEP> Lilac <SEP> Lilac <SEP> Pink <SEP> Pink <SEP> Pink <SEP> Pink <SEP> Pink <SEP> Pink <SEP > Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose
<tb> dark <SEP> salmon <SEP> pale <SEP> dark <SEP> red <SEP> red <SEP> red <SEP> pale <SEP> dark <SEP> red <SEP> red <SEP> red <SEP > red
<tb> purple <SEP> pale <SEP> pale <SEP> pale
<tb> 2.0 <SEP> Purple <SEP> Pink <SEP> Lilac <SEP> Lilac <SEP> Lilac <SEP> Pink <SEP> Pink <SEP> Pink <SEP> Pink <SEP> Pink <SEP> Pink <SEP > Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose
<tb> sonbre <SEP> pale <SEP> pale <SEP> dark <SEP> red <SEP> salmon <SEP> salmon <SEP> salmon <SEP> red <SEP> red <SEP> red <SEP> red <SEP > salmon
<tb> pale <SEP> pale <SEP> pale <SEP> pale <SEP> pale <SEP> pale
<tb> 1.9 <SEP> Purple <SEP> Lilac <SEP> Lilac <SEP> Lilac <SEP> Lilac <SEP> Pink

  <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose
<tb> pale <SEP> pale <SEP> pale <SEP> pale <SEP> dark <SEP> salmon <SEP> salmon <SEP> salmon <SEP> salmon <SEP> red <SEP> red <SEP> salmon <SEP > salmon <SEP> dark <SEP>
<tb> pale <SEP> pale <SEP> pale <SEP> pale <SEP> pale
<tb> 1.8 <SEP> Purple <SEP> Lilac <SEP> Lilac <SEP> Lilac <SEP> Lilac <SEP> Pink <SEP> Pink <SEP> Pink <SEP> Pink <SEP> Pink <SEP> Pink <SEP > Rose <SEP> Rose <SEP> Rose <SEP> Rose
<tb> pale <SEP> pale <SEP> pale <SEP> pale <SEP> dark <SEP> salmon <SEP> salmon <SEP> salmon <SEP> salmon <SEP> red <SEP> red <SEP> salmon <SEP > salmon <SEP> salmon <SEP>
<tb> pale <SEP> pale <SEP> pale <SEP> pale <SEP> pale <SEP> pale
<tb>
 

 <Desc / Clms Page number 6>

 
Luminescent materials manufactured according to the process of the invention have

  good thermal stability and since they are brought to luminescence under ultraviolet radiations 3650A wavelength, they are particularly useful in fluorescent discharge lamps with high pressure mercury vapor, especially for correcting the light color of the mercury vapor discharge; For this correction, red fluorescent and blue fluorescent materials are suitable.



  In these lamps, the materials of the invention can be applied in the form of a layer covering the inner wall of a glass bulb surrounding the envelope where the discharge takes place, as usual with this kind of lamp. lamps.



   The materials produced according to the invention can however also be used in low pressure fluorescent lamps and for fluorescent screens of cathode ray tubes.



   In the manufacture of luminescent materials according to the invention, the preferred starting raw materials are barium and strontium carbonates, lithium nitrate or carbonate, silica, cerium oxide or nitrate and a manganese chloride or carbonate. The starting materials are mixed thoroughly, for example by grinding, and the mixture is heated for a period of one to five hours at a suitable temperature, for example between 700 ° C and 10,000 ° C.

   It is believed that heat treatment in a reducing amphosphere provides for the incorporation of cerium in the trivalent state. The preferred reducing atmosphere is hydrogen, and experience has shown that it is generally desirable to carry out the treatment. thermal in two or more stages, the material being reground after each stage, in order to obtain the optimum luminescence properties.



   Preferably, in order to obtain a complete reaction between barium and / or strontium, lithium and silicon compounds, these compounds are preheated together in air at a temperature of 700 C to 800 C before the addition of the cerium compounds. and manganese; to complete the production of the luminescent material, this preheating is followed, after the addition of the activators.

   one or more other stages of heating, usually at higher temperatures o It will be appreciated that materials containing only alkaline earth, i.e. barium oxide or strontium oxide , generally require a longer heat treatment for the complete reaction, than materials containing both strontium oxide and barium oxide.
Materials containing only barium oxide or strontium oxide must undergo, after addition of the activators, a heat treatment lasting a total of at least 3 hours.
It goes without saying that the materials used in the manufacture of the luminescent materials of the invention must have a high degree of purity.

   as always in this manufacture. The strontium carbonate used is preferably prepared by precipitation from solutions of strontium chloride and ammonium carbonate.



   According to a preferred method of preparing strontium carbonate given by way of example, 1.867 kg of strontium chloride are dissolved in 3 liters of distilled water and 0.672 kg of ammonium carbonate also in 3 liters of distilled water. . These solutions are filtered and the strontium chloride solution is slowly added to the ammonium carbonate solution which is constantly stirred. The resulting precipitate and mother liquor are kept standing for two hours before filtering, and the precipitate. is then washed thoroughly and dried at 200 C.



   Certain specific processes according to the invention for the production of luminescent materials are described below by way of example. The materials are obviously all crushed and passed through a sieve, before

 <Desc / Clms Page number 7>

 use, after final heat treatment.



   Examples 1 to 4 describe the preparation of materials containing varying relative proportions of barium oxide and strontium oxide, the lithium and silica contents remaining constant. Examples 5 to 10 inclusive show the effect obtained by varying the proportion of alkaline earth to lithium, the ratio of barium oxide to strontium oxide being kept constant at 1: 1. The materials of Examples 11 and 12 have only barium oxide as an alkaline earth. and its proportion varies with respect to lithium. Finally, Examples 13 to 15 show the effect of varying the silica content, the BaO SrO: Li2O proportions being kept constant at 1: 1: 1.



  EXAMPLE l.-
To obtain a luminescent material with a total composition of lBaO: lSrO lLi20: 2.2SiO2 activated with 10% cerium and 1% manganese, the following mixture of materials is used;
 EMI7.1
 
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> barium <SEP> (BaC03) <SEP> 47 <SEP> gro
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> strontium <SEP> (SrC03) <SEP> 35 <SEP> gro
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> lithium <SEP> (Li2CO3) <SEP> 17.6 <SEP> gro
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Silica <SEP> (sio2) <SEP> 31.5 <SEP> gro
<tb>
 
Barium and lihtium carbonates are the purest obtainable,

   and lithium carbonate is passed through a ball mill to reduce the particle size. The strontium carbonate is prepared as above and the silica used herein and in all other examples is "Kallinckrodt" grade. specially manufactured for the manufacture of luminescent materials The silica "Mal- linckrodt" contains a proportion of water.-but the amounts given in the various examples are the amounts of pure and dehydrated SiO 2
The above mixture is lightly ground and carried, for two hours,

   at 800 C in open silica crucibles o After cooling. the treated mixture is reground and mixed with 12.3 gro of cerium oxide CeO2. and a solution of 3.6 g of manganous chloride McCl24H2O in 100 ml of distilled water. The paste thus obtained is dried at 200 c. the dry matter is again mixed thoroughly and brought to 900 C in silica tubes, in a hydrogen atmosphere, for one hour o It is left to cool in hydrogen, rebroled and reheated to 900 C for another hour; the grinding and heating operations are repeated until optimum luminescence is obtained; three heat treatments are usually sufficient.



   The product gives an intense pink-red fluorescence under ultraviolet radiation at wavelength 3650A. A material prepared in this manner was examined by x-ray and was found to consist essentially of a single phase. Table IV gives the interplanar spacings (d) and the relative intensities of twelve main x-ray reflections. These data were obtained by the method of X-ray analysis described in the pamphlet No. E43-49T published in 1942 by the American Society for the Testing of Materials, and revised in 1946 and 19490 Interplanar spacings have not been corrected for absorption.

 <Desc / Clms Page number 8>

 



  TABLE IV
 EMI8.1
 
<tb> d () <SEP> Relative <SEP> intensities
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4.718¯ <SEP> 0.005 <SEP> low
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 4.047 <SEP> "<SEP> low-medium
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3.671 <SEP> medium
<tb>
<tb>
<tb> 3.427 <SEP> "<SEP> low-medium
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 3.319 <SEP> "<SEP> low-medium
<tb>
<tb>
<tb> 3.000 <SEP> "<SEP> low-medium
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2.905 <SEP> "<SEP> strong
<tb>
<tb>
<tb> 2.819 <SEP> very <SEP> strong
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2.391 <SEP> "<SEP> medium
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 2.313 <SEP> "<SEP> medium
<tb>
<tb>
<tb> 2.021 <SEP> "<SEP> medium
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 1.932 <SEP> "<SEP> low-medium
<tb>
 
This phase has also been observed in other materials of the invention examined by x-ray.

   sometimes in association with a second phase which has not yet been fully studied.



  EXAMPLE 2.-
To obtain a lithium strontium silicate with a total composition of 2Sr0 lLi2O: 2.2SiO2 with 8% cerium and 2% manganese, the following ingredients are used:
 EMI8.2
 
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> strontium <SEP> (srCO3) <SEP> 20.1 <SEP> gr.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>



  Lithium <SEP> nitrate <SEP> <SEP> (LiNO33H2O) <SEP> 16.6 <SEP> gro
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Silica <SEP> (SiO2) <SEP> 8.9 <SEP> gr
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Nitrate <SEP> of <SEP> cerium <SEP> [Ce (NO3) 3.6H2O] <SEP> 7.7 <SEP> gro
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> manganese <SEP> (MnC03) <SEP> 1.05 <SEP> gro
<tb>
 
Strontium carbonate, lithium nitrate and de nitrate. cerium are of the commercially pure type, strontium carbonate is prepared as above and manganese carbonate is obtained by precipitation from solutions of manganese chloride and ammonium carbonate.



   The above finely divided and mixed materials are brought to 900 ° C. for one hour in a hydrogen atmosphere, then cooled in hydrogen, regrind, reheated for one hour at 900 G in hydrogen, and cooled to one hour. again in hydrogen.



   The material thus prepared gives an intense salmon-pink violet fluorescence under ultra-violet radiation of 3650 Å wavelength.



  EXAMPLE 3.-
To obtain a lithium barium silicate having the total composition 2BaO 1Li2O: 2.2SiO2. activated by 8% cerium and 2% manganese.

 <Desc / Clms Page number 9>

 we start from the following mixture
 EMI9.1
 
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> barium <SEP> (BaC03) <SEP> 211 <SEP> gro
<tb>
 
 EMI9.2
 Lithium nitrate (LiNoo3Ho) 13.3 gro Silica (S102) 70 gro Cerium nitrate Ce (N03) 3 a6HZO 7..7 gro
 EMI9.3
 
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> manganese <SEP> (MnCO3) <SEP> the <SEP> 05 <SEP> gro
<tb>
 
These materials are similar to those used in the previous exampleso
The mixture is treated as in Example 2. and the product obtained gives an intense fluorescence of a pale pink-orange color under ultra-violet radiations of wavelength 3650A.



  EXAMPLE 4.-
To obtain a material having the total composition
 EMI9.4
 14BaO: 1 o 6Sro ô 1Li20 = 2 <i2Sl (L and activated by 1 ± µi of cerium and 1% of manganese. We start with the following mixture of powders packed by shaking:.
 EMI9.5
 
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> barium <SEP> (BaCO3) <SEP> 157 <SEP> gro
<tb>
 
 EMI9.6
 Strontium carbonate (Sroo.) 505 gr.

   Lithium carbonate (Li 2Co3) 42 gr.
 EMI9.7
 
<tb> Silica <SEP> (SiO2) <SEP> 75 <SEP> gro
<tb>
 
This mixture is heated for two hours at 750 C in an open silica crucible
The treated powder is ground with 30.75 g of cerium oxide and made into a paste with 200 cc of an aqueous solution of manga chloride.
 EMI9.8
 neux (comprising z04 gro of MnCi Z-H-O) This paste is dried in an oven at 250 C and then ground. and the powder obtained is heated, in a tube
 EMI9.9
 silica in a hydrogen atmosphere at 8000C for one hour, well at 8250C for another hour. and finally at 8750C for a third hour. After each heat treatment, the product is cooled in hydrogen.

   then ground again
The powder obtained after grinding and sieving is a final product giving a good orange-pink fluorescence under the radiations of 3650 Ao EXAMPLE 5.-
To obtain a silicate of barium, strontium, lithium of com-
 EMI9.10
 total position Oa9BaO: â Oa9Sr0 s la2Li20 s 2a2Si02 activated by 10, cerium and 1% manganese, we start with the following mixture
 EMI9.11
 Barium carbonate (BaC03) llnl gro Strontium carbonate (srC 3) 8.3 gro Lithium carbonate (LizC03) 5a55 gr.

   
 EMI9.12
 
<tb> Silica <SEP> (Sio2) <SEP> 8.25 <SEP> gr.
<tb>
<tb> Cerium <SEP> <SEP> <SEP> <SEP> (Ce <SEP> 02 <SEP>) <SEP> 3.07 <SEP> gro
<tb>
 
 EMI9.13
 Manganese chloride (MnC1204H20) 0 9 gro

 <Desc / Clms Page number 10>

 
The materials are all of commercially pure type and are similar to those used in the previous examples.
The manganese chloride is dissolved in 35 cc.

   of distilled water and this solution, added to the other constituents, constitutes a paste of all finely divided materials, which is dried in an uncovered basin placed in an oven at 200 ° C.
The dried material is crushed and heated in a silica tube, in a hydrogen atmosphere at 875 C for one hour, then cooled in hydrogen for half an hour, reground and reheated in hydrogen. at 900 C for one hour and cooled again in hydrogen.



   The material thus prepared gives an intense fluorescence of pink color under ultraviolet radiation of 3650A wavelength.



  EXAMPLE 6.-
To obtain a barium silicate, strontium. lithium with total composition ,, 0.75BaO $: 075SrO: 1.5Li2O: and activated by 2.2Sio2 of cerium and 10% of manganese, we start from the following mixture
 EMI10.1
 
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> barium <SEP> 1% <SEP> 10.0 <SEP> gr.
<tb>
<tb>



  Strontium <SEP> carbonate <SEP> <SEP> (BaCO3) <SEP> 7.5 <SEP> gr.
<tb>
<tb>



  Lithium <SEP> carbonate <SEP> <SEP> (SrCO3) <SEP> (Li2CO3) <SEP> gro
<tb>
<tb> Silica <SEP> 7.5 <SEP> (SiO2) <SEP> gro
<tb> Oxide <SEP> of <SEP> cerium <SEP> 8.94 <SEP> (CeO20 <SEP> gr.
<tb>
<tb>



  Manganese <SEP> Chloride <SEP> 3.07 <SEP> 0.9 <SEP> gro
<tb>
 
The materials used and the method of mixing and heat treatment are the same as in Example 50 The product obtained gives an intense pink fluorescence under radiations of (MnCl2.4H2O) $ 365O o EXAMPLE 7. -
To obtain a material with a total composition of 1.15BaO: 1.15SrO: 0.7Li2O: 42.2SiO2. activated by 10% cerium and 1% manganese. we start from the following mixture of powders packed by shaking
 EMI10.2
 
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> barium <SEP> (BaCO30 <SEP> 126 <SEP> gr.
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>



  Strontium <SEP> carbonate <SEP> <SEP> (srCO3) <SEP> 95 <SEP> gr
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> lithium <SEP> (Li2CO3) <SEP> 29 <SEP> gr
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Silica <SEP> (siO2) <SEP> 74 <SEP> gr.
<tb>
 



   This mixture is heated, in an open silica crucible, for two hours at 750 C.
The treated powder is ground with 30.75 gr of cerium oxide. and we make a paste by adding 200 cc of manganous chloride (containing 9.04 gr. of MnCL24H2O). This paste is dried in an oven at 250 G, then ground and the powder obtained is heated in a silica tube.

   in a hydrogen atmosphere, for one hour at 875 C and for another hour at 900 C

 <Desc / Clms Page number 11>

 
 EMI11.1
 After each heat treatment "the product is cooled in hydrogen and regrind
The powder obtained after grinding and sieving of the final product., Gives a moderate pink fluorescence under the radiations of 3650 Ao EXAMPLE 80-
 EMI11.2
 A material of total composition 0.5BaO 9 0.5SrO 8 2L120 is prepared:

   m 2pSifl activated with 10% cerium and 1% manganese, according to a process similar to that of example 49, starting from the following ingredients g
 EMI11.3
 
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> barium <SEP> (BaC03) <SEP> 77 <SEP> gr
<tb>
 
 EMI11.4
 Strontium carbonate (srco3) 575 gr
 EMI11.5
 
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> lithium <SEP> (Li2CO3) <SEP> 116 <SEP> gr
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Silica <SEP> (SiO2) <SEP> 103 <SEP> gro
<tb>
 
After addition of cerium oxide and manganous chloride.

   the heat treatment takes place in three stages, in hydrogen at respective temperatures of 875 C 900 C and 925 Co
The powder obtained after grinding and sieving of the final product gives a moderate salmon-pink fluorescence under the radiation of 3650Ao EXAMPLE 9.-
 EMI11.6
 A material of total composition 0.25BaO s 0.25SrO 1 2a5Ll-0 2,, 2SiO 2 '<activated with 10 cerium and 1% manganese ,, is prepared according to a process similar to that of FIG. 4, starting from the materials the following:

     
 EMI11.7
 Barium carbonate (BaC03) 45 to 6 gr
 EMI11.8
 
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> strontium <SEP> (SrCO3) <SEP> 34 <SEP> gr
<tb>
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> lithium <SEP> (Li2CO3) <SEP> 171 <SEP> gr
<tb>
<tb> Silica <SEP> (SiO2) <SEP> 122 <SEP> gro
<tb>
 
After addition of cerium oxide and manganous chloride. the heat treatment takes place in three stages, in hydrogen at
 EMI11.9
 respective temperatures of 8500C., 8750C and 9000C.



   The powder obtained after grinding and sieving of the final product gives a moderate lilac fluorescence under the radiation of 3650 Ao EXAMPLE 100-
 EMI11.10
 A material of total composition 1.25BaO s 1a25 SrO g 0a5Li0 2D2Sï0Z, activated by 1C. cerium and 1% manganese is prepared according to a process similar to that of Example 4.

   starting from the following subjects
 EMI11.11
 
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> barium <SEP> (BaC03) <SEP> 131 <SEP> gr
<tb>
 
 EMI11.12
 Strontium carbonate (StLCr3) 98 gr Lithium carbonate (Li 2003) 19.8 gr Silica (S'02) 70.5 gro

 <Desc / Clms Page number 12>

 
After addition of the oxides of cerium and manganous chloride. the heat treatment takes place in three stages, in hydrogen at temperatures
 EMI12.1
 respective peratures of 90C C 92500 and 950 Co La- powder obtained after grinding and sieving of the final product gives a moderate pink fluorescence under:

  365O radiations EXAMPLE 11.-
To prepare a lithium barium silicate of composition
 EMI12.2
 total 1.2BaO g 1.8Li20, s 2.2S10- activated by lcfi of cerium and 1% of manganese. a mixture having the following composition is used
 EMI12.3
 Barium carbonate (BaC03) 16.0 gr Lithium carbonate (L2CO3) 9n0 gr
 EMI12.4
 
<tb> Silica <SEP> (Si02) <SEP> 8.94 <SEP> gr
<tb>
 
 EMI12.5
 Cerium oxide (08 2) 3007 gr Manganese chloride (MnG124H2 0) On9 gro
The materials and the method of preparation and heat treatment of the mixture are the same as in Example 50
The material obtained gives an intense pale pink fluorescence under the effect of radiation of 3650Ao EXAMPLE 12-
To prepare a lithium barium silicate of composition to-
 EMI12.6
 tale Lao 1 2Ll0 g 2,2SIO2,

   and activated by 1C% cerium and manganese, a mixture is used having the following composition
 EMI12.7
 Barium carbonate (BaG03) 14a3 gro Lithium carbonate (Li2003) l0n 'gara Silica (LO2) 9ar] 5 gr Cerium oxide (Ceo2) 3.07 gr Manganese chloride (MnC12 4I! 20) osa9 gro
The materials used and the method of preparation and heat treatment of the mixture are the same as in Example 5.

   The material obtained gives a good pale pink fluorescence under the excitation of 365O radiation. EXAMPLE 13.-
To prepare a material of total composition lBaO
 EMI12.8
 ISrO: lLi20 g 23i02 "activated by 1C% cerium and 1.2% manganese .. we start with the following mixture of powders packed by shaking:

   
 EMI12.9
 
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> barium <SEP> (BaCO3) <SEP> 121 <SEP> gr
<tb>
 
 EMI12.10
 Strontium carbonate (srC 3) 90n5 gr
 EMI12.11
 
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> lithium <SEP> (Li2CO3) <SEP> 45n4 <SEP> gr
<tb>
<tb> Silica <SEP> (Si02) <SEP> 74 <SEP> gro
<tb>
 
This mixture is heated for two hours at 750 C in an open silica crucible.
The treated powder is ground with 30a75 g of erium oxide and made into a paste by the addition of 200 cc of an aqueous solution of
 EMI12.12
 manganous chloride (comprising 10n 8 gr of 1I.fnC124H20) 0 This paste is se-

 <Desc / Clms Page number 13>

 ched in an oven at 250 C then ground, and the powder obtained is heated in a silica tube ,,, in a hydrogen atmosphere,

   for one hour at 850 C another hour at 875 C and a third hour at 900 C After each heat treatment, the product is cooled in hydrogen and ground.
The powder obtained after grinding and sieving the final product gives an intense pale salmon pink fluorescence. under the radiations of 365 EXAMPLE IL .. 0-
To prepare a material with a total composition lBaO: lSrO: lLi2O: 1.8 SiO2 activated by 10% cerium and 1% manganeseon starts with the following mixture of powders packed by shaking:

   
 EMI13.1
 
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> barium <SEP> (BaC03) <SEP> 125 <SEP> gr
<tb>
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> strontium <SEP> (srCO3) <SEP> 93.5 <SEP> gr
<tb>
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> lithium <SEP> (Li2CO3) <SEP> 47 <SEP> gr
<tb>
<tb> Silica <SEP> (Sio2) <SEP> 68.5 <SEP> gro
<tb>
 
The mixture is brought to 700 C for two hours. in an open silica crucible
The treated powder is ground with 30n75 g of cerium oxide and made into a paste by adding 200 cc of an aqueous solution of manganous chloride (containing 9.04 g of MnCL24H2O).

   This paste is dried in an oven at 250 ° C. and then ground and the powder obtained is heated in a silica tube. in a hydrogen atmosphere for one hour at 800 ° C. then for one hour at 850 ° C. and finally for one hour at 875 ° C. After each heat treatment, the product is cooled in hydrogen and reground.



   The powder obtained, after grinding and sieving of the final product. gives a good pale salmon pink fluorescence under 365O radiation EXAMPLE 15.-
To prepare a material of total composition lBaO: lSrO: lLi2O: 2.lSiO2 activated by 10% cerium and 1% manganese, we start from the following pouares mixed by light grinding
 EMI13.2
 
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> barium <SEP> (BaC03) <SEP> 239 <SEP> gr
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> strontium <SEP> (SrCO3) <SEP> 179 <SEP> gr
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Carbonate <SEP> of <SEP> lithium <SEP> (Li2CO3) <SEP> 896 <SEP> gr
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Silica <SEP> (SiO2)

   <SEP> 153 <SEP> gr
<tb>
 
This mixture is brought to 7500C for two hours in an open silica crucible.
The treated mixture is ground with 61.5 g of cerium oxide, and transformed into a paste by adding thereto a solution of 18 g of manganous chloride (MnCL24H2O) in 500 cc of distilled water. This paste is heated in an oven at 200 Ce then ground, and the powder obtained is heated in a silica tube, in a hydrogen atmosphere * for one hour at 900 C. another hour at 915 C. and a third hour at 915 C. Co After each heat treatment the product is cooled in hydrogen and regrind
The powder obtained after grinding and sieving of the final product gives an intense pink-red fluorescence under the radiations of 365O


    

Claims (1)

R E S U M Eo L'invention concerne un procédé de fabrication d'une matière luminescente caractérisé en ce qu'on chauffe, dans une atmosphère réductri- ce, un mélange d'oxyde de baryum et/ou d'oxyde de strontium, d'oxyde de li- thium et de silice.. ou des composés donnant ces oxydes par décomposition pendant le chauffage, les proportions relatives de ces oxydes et/ou compo- sés utilisés- étant telles que la proportion molaire (BaO + SrO) :Li2O soit dans la gamme 5 si à 1:5 et la proportion molaire (BaO + srO + Li 2 0) : SiO2 soit dans la gamme 3 si à 1: R E S U M Eo The invention relates to a method of manufacturing a luminescent material, characterized in that a mixture of barium oxide and / or strontium oxide, lithium oxide is heated in a reducing atmosphere. thium and silica .. or compounds giving these oxides by decomposition during heating, the relative proportions of these oxides and / or compounds used being such that the molar proportion (BaO + SrO): Li2O is in the range 5 if at 1: 5 and the molar proportion (BaO + srO + Li 2 0): SiO2 is in the range 3 if at 1: 1 avec un composé de cérium de manière à produi- re un silicate de lithium (baryum, strontium) activé au cérium, pouvant être excité à luminescence par des radiations ultra-violettes de 365O Le procédé de l'invention peut aussi comprendre les particula- rités suivantes, séparément ou en combinaison 1. Le mélange de départ contient aussi un composé de manganè- se, celui-ci servant d'activant supplémentaire de la matière luminescente obtenueo 20 Les proportions des matières de départ sont telles que le rapport molaire (BaO + SrO :Li2O présent soit compris entre 3:1 et 1:3. et le rapport molaire (BaO + SrO + Li2O) ; sio2 présent soit compris entre 3 si. 7 et 3:2.3. 1 with a cerium compound so as to produce a lithium silicate (barium, strontium) activated with cerium, which can be excited to luminescence by ultra-violet radiations of 365O The process of the invention may also include the following features, separately or in combination. 1. The starting mixture also contains a manganese compound which acts as an additional activator of the luminescent material obtained. The proportions of the starting materials are such that the molar ratio (BaO + SrO: Li2O present is between 3: 1 and 1: 3. And the molar ratio (BaO + SrO + Li2O); sio2 present is between 3 if . 7 and 3: 2.3. 3. La proportion de cérium présent dans la matière de départ se trouve dans la gamme de 1% à 20% en poids des matières brutes du produit. 3. The proportion of cerium present in the starting material is in the range of 1% to 20% by weight of the raw materials of the product. 4. La proportion de cérium présent dans la matière de départ est comprise entre 5% et 10% en poids des matières brutes du produit. 4. The proportion of cerium present in the starting material is between 5% and 10% by weight of the raw materials of the product. 5. Le manganèse contenu dans la matière de départ ne dépasse pas 5% en poids des matières brutes du produito 60 Le manganèse contenu dans la matière de départ est compris entre 0.5% et 2% en poids des matières brutes du produit. 5. The manganese contained in the starting material does not exceed 5% by weight of the raw materials of the product. 60 The manganese contained in the starting material is between 0.5% and 2% by weight of the raw materials of the product. 7. La matière de départ consiste en carbonate de baryum et/ou carbonate de baryum. nitrate ou carbonate de lithium, silice, un oxyde ou nitrate de cérium et. si on le désire. un chlorure ou carbonate de manga- nèseo 8. Le mélange est chauffé entre 700 C et 1000 C pendant une période totale de 1 à 5 heures. 7. The starting material is barium carbonate and / or barium carbonate. lithium nitrate or carbonate, silica, an oxide or nitrate of cerium and. if desired. manganeseo chloride or carbonate 8. The mixture is heated to 700 C to 1000 C for a total period of 1 to 5 hours. 9. L'atmosphère réductrice utilisée est l'hydrogène. 9. The reducing atmosphere used is hydrogen. 10. Le chauffage se fait en deux ou plusieurs stades, la ma- tière étant rebroyée entre chaque stadeo 11 Les oxydes ou autres composés de baryum et/ou de strontium, de lithium et de silicium, sont d'abord chauffés ensemble, dans l'air. à une température de 700 C à 800 C et le traitement thermique avec le com- posé de cérium et éventuellement le composé de manganèse suito L'invention concerne aussi les matières luminescentes fabri- quées par le procédé décrit. 10. The heating takes place in two or more stages, the material being reground between each stage. 11 Oxides or other compounds of barium and / or strontium, lithium and silicon are first heated together in air. at a temperature of 700 C to 800 C and heat treatment with the cerium compound and optionally the manganese compound suito The invention also relates to luminescent materials produced by the method described. L'invention concerne aussi les combinaisons d'une matière lu- minescente fabriquée par le procédé décrit avec des dispositifs électri- ques propres à 1'amener à luminescenceet en particulier les appareils suivants à décharge électrique la Lampe à décharge électrique à vapeur de mercure sous haute pression contenant une telle matière luminescente disposée de façon à être <Desc/Clms Page number 15> excitée à luminescence quand une décharge électrique se produit dans la lam- peo 2. Lampe fluoresoente;à décharge électrique à vapeur de mercu- re sous faible pression contenant une telle matière luminescente disposée de façon à être excitée à luminescence quand une décharge électrique se pro- duit dans la lampeo 3. The invention also relates to the combinations of a luminous material produced by the process described with electrical devices suitable for bringing it to luminescence, and in particular the following devices for electrical discharge: the Mercury vapor electrical discharge lamp under high pressure containing such luminescent material arranged so as to be <Desc / Clms Page number 15> excited to luminescence when an electric discharge occurs in the lamp 2. Low pressure mercury vapor electric discharge fluorescent lamp containing such luminescent material so arranged as to be excited to luminescence when an electric discharge occurs in the lamp. 3. Tube à rayons cathodiques contenant une telle matière lumi- nescente disposée de façon à être excitée à luminescence par les rayons ca- thodiques produits par le tube en fonctionnement. A cathode ray tube containing such a luminescent material arranged so as to be excited to luminescence by the cathode rays produced by the tube in operation.
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