CN102660283A - 一种掺杂稀土元素的钇铝石榴石荧光粉的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种掺杂稀土元素的钇铝石榴石荧光粉的制造方法涉及一种LED用荧光粉的制造方法，更具体地说是涉及一种氮化物制造红色荧光粉的制造方法。包括原料的称取，助熔剂球磨、过筛，混合，烧灼，破碎，水洗，过筛，包装等步骤，与现有的高温固相法技术相比，由于对原料只进行一次高温烧灼，因而粉体的烧结硬度明显降低，烧结的粉块松散，不仅减少了工艺过程，节约能源而且产品质量不降反升；对助熔剂预先进行球磨处理，使得初产品的球磨时间大为减少，因而增加了最终产品的激发效率。

Description

一种掺杂稀土元素的钇铝石榴石荧光粉的制造方法

一、技术领域

本发明涉及一种白光LED用荧光粉的制造方法，更具体地说是涉及一种掺杂稀土元素的钇铝石榴石荧光粉的制造方法。

二、背景技术

白光LED具有高效、节能、环保、稳定、响应快、体积小、寿命长、耐冲击等诸多优点，因而在多领域广泛应用。

产生白光LED有多种方法，比较成熟并且被普遍采用的方式是在蓝色LED芯片上涂覆能被蓝光激发的黄色荧光粉，发射出黄光后并与剩余的蓝光混合形成白光。

目前白光LED用的荧光粉主要是钇铝石榴石荧光粉，也称为YAG荧光粉。因其具有优异的光学性能和良好的力学和热学性能，被广泛地应用到激光和发光基质材料。其制备方法有很多种，如沉淀法、溶胶-凝胶法、柠檬酸-凝胶法、高分子网络凝胶法、燃烧法等。这些方法虽然合成温度低，制成品物相纯度高，化学性能优良，颗粒粒径小，但其发光效率低、结晶性差，难于控制晶形，需要多次过滤、清洗，工艺繁杂，制造成本高，不易工业化。因此目前大多采用的是高温固相法。

现行技术中的高温固相法其工艺步骤是：配料→混料→1500-1550℃高温预烧→检测→碾碎→初筛→1500-1550℃高温还原→检测→碾碎→初筛→球磨→洗涤→湿筛→离心除水→烘干→细筛→综合检测→成品。虽然这种方法得到的微晶晶体质量优良，表面缺陷少，发光效率高、利于工业化生产，但也存在一定的缺陷，如需要两次高温灼烧，不仅浪费能源且生成的成品颗粒大、粒径分布宽、易聚团，需要长时间的球磨才能降低粒径，但同时容易使发光体晶形受到破坏，发光率下降。

三、发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的正是在于提供一种无需通过两次灼烧的掺杂稀土元素的钇铝石榴石荧光粉的制造方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种掺杂稀士元素的钇铝石榴石荧光粉的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

a)分别称取氧化铝、氧化钇、氧化铈，称取的重量按照掺杂稀土元素的钇铝石榴石荧光粉通式的化学计量比计算，所述的通式为Y_3-X-YCe_XB_YA_l5-ZC_ZO₁₂，其中B为稀土元素Lu、Pr、Gd、Tb、Eu、Er中的一种或几种；C为Gd、In、Si、Mg、Sr、Ca中的一种或几种；其掺杂量x的取值范围为0.01≤x≤0.3，y的取值范围为0≤y≤0.3，z的取值范围为0≤z≤0.3；

b)根据拟取得荧光粉粒径大小及波长的不同选取不同的助熔剂，所述的助熔剂为硼酸、氟化锶、氟化钙、氟化铝中的一种或几种，将占a)步骤所述通式0.5-3％摩尔的助熔剂进行干球磨2-10h后过200目筛网；

c)将a)和b)步骤得到的原材料放入双锥形混料机中充分混合，混料时间为20-40h；

d)将c)步骤得到的混合物装入坩埚并放入高温隧道窑；

e)在高温隧道窑中通入纯氢的还原性气氛，在1457℃下恒温烧灼4.15h；

f)将e)步骤得到的初产品从坩埚中取出，降至室温后，先用棒杵进行粗破碎，再对辊破碎0.4h，最后进行球磨2.5h；

g)将f)步骤得到的初产品用90℃的去离子水水洗5遍后，放入烘箱中烘干；

h)将g)步骤得到的初产品过200目筛网，包装，得到成品。

本发明与现有的高温固相法技术相比具有如下特点：

由于本发明对原料只进行一次高温烧灼，因而粉体的烧结硬度明显降低，烧结的粉块松散，不仅减少了工艺过程，节约能源而且产品质量不降反升；对助熔剂预先进行球磨处理，使得初产品的球磨时间大为减少，因而增加了最终产品的晶体亮度。

四、具体实施方式

实施例1：化学式为Y_2.9Al_5.0O₁₂Ce_0.1

a)精确称取1773.44g的Y₂O₃、1380g的Al₂O₃、93.08g的CeO₂；

b)精确称取160g硼酸并进行干球磨5h后过200目筛网；

c)将a)和b)步骤得到的原材料放入双锥形混料机中充分混合，混料时间为24h；

d)将c)步骤得到的混合物装入坩埚并放入高温隧道窑；

e)在高温隧道窑中通入纯氢的还原性气氛，在1457℃下恒温烧灼4.15h；

f)将e)步骤得到的初产品从坩埚中取出，降至室温后，先用棒杵进行粗破碎，再对辊破碎2遍，最后进行球磨1.5h；

g)将f)步骤得到的初产品用90℃的去离子水水洗5遍后，放入烘箱中烘干；

h)将f)步骤得到的初产品过200目筛网，包装，得到成品。

实施例2：化学式为Y_2.81Gd_0.07Al_5.0O₁₂Ce_0.12

i)精确称取1681.04g的Y₂O₃、1350g的Al₂O₃、67.18g的Gd₂O₃、109.27g的CeO₂；

j)精确称取160g氟化锶并进行干球磨5h后过200目筛网；

k)将a)和b)步骤得到的原材料放入双锥形混料机中充分混合，混料时间为30h；

1)将c)步骤得到的混合物装入坩埚并放入高温隧道窑；

m)在高温隧道窑中通入纯氢的还原性气氛，在1457℃下恒温烧灼4.15h；

n)将e)步骤得到的初产品从坩埚中取出，降至室温后，先用棒杵进行粗破碎，再对辊破碎2遍，最后进行球磨1.5h；

o)将f)步骤得到的初产品用90℃的去离子水水洗5遍后，放入烘箱中烘干；

p)将f)步骤得到的初产品过200目筛网，包装，得到成品。

可以理解的是，本说明书中仅仪给出了此发明的部分实施方式。根据上述原理，本发明还可以对上述具体实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本专利的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (1)

1.一种掺杂稀土元素的氮化物荧光粉的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

a)分别称取氮化铝、氮化硅、氮化钙、氮化锶、助熔剂，称取的重量按照氮化物红色荧光粉通式的化学计量比计算，所述的通式为Ca_1-x-3y/2A、B_ySiAlN_3-zC_z，其中A为碱土元素Be、Ba、Si、Mg、Sr、Ca、Ra中的一种或几种；，B为稀土元素Pr、Gd、Sm、Tb、Eu、Er、Ce、Lu中的一种或几种C为F、Cl、O中的一种或几种；其掺杂量x的取值范围为0≤x≤0.1，y的取值范围为0≤y≤0.1，z的取值范围为0≤z≤0.1；

b)根据拟取得荧光粉粒径大小及波长的不同选取不同的助熔剂，所述的助熔剂为硼酸、氟化锶、氟化钙、氟化铝中的一种或几种，将占a)步骤所述通式0.5-3％摩尔的助熔剂进行干球磨2-10h后过250目筛网；

c)将a)和b)步骤得到的原材料放入行星球磨机中充分混合，混料时间为10-20h；

d)将c)步骤得到的混合物装入坩埚并放入高温管式气氛炉；

e)在高温气氛炉中通入纯氮气的惰性气氛，在1700℃下恒温烧灼4.5h；

f)将e)步骤得到的初产品从坩埚中取出，降至室温后，先用棒杵进行粗破碎，再对辊破碎2遍，最后进行球磨2.5h；

g)将f)步骤得到的初产品用90℃的去离子水水洗5遍后，放入烘箱中烘干；

h)将g)步骤得到的初产品过300目筛网，包装，得到成品。