CN105503188A - 一种led用荧光透明陶瓷薄片的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种LED用荧光透明陶瓷薄片的制备方法，包括：在去离子水中加入与水质量比为2:1～5:1的稀土掺杂的钇铝石榴石（RE:YAG）原料粉体、烧结助剂和分散剂混合球磨0.5～4小时得到均匀分散的水性浆料，再分别加入水溶性环氧树脂和固化剂分别球磨1～4小时和0.1～1小时，将所得水性浆料注入由两层板中间夹以垫条构成的组合模具中成型得到陶瓷薄片素坯并经烧成工序和退火处理得到所述荧光透明陶瓷薄片。本发明制备的陶瓷薄片尺寸，厚度皆可控，样品质量高，工艺简单、制备效率高、成本低，大大拓宽了LED用RE:YAG透明陶瓷薄片的制备途径。

Description

一种LED用荧光透明陶瓷薄片的制备方法
技术领域
本发明涉及一种LED用荧光透明陶瓷薄片的制备方法，采用简单的一次成型凝胶注模技术和两层板组合模具制备厚度可控的LED用荧光透明陶瓷薄片，属于LED荧光透明材料制备技术领域。
背景技术
白光LED，作为一种新颖的半导体光源，具有效率高、功耗小、寿命长、固态节能以及绿色环保等显著优点，广泛应用于液晶显示器背光源、交通信号灯、市内照明、广场照明等，具有巨大的市场潜力。
传统的白光LED主流技术是荧光粉转换，即将荧光粉与灌封胶混合后，通过涂覆或者点胶方式，涂抹在蓝光LED芯片上，图层厚度约1～2mm，通过波长转换为白光。荧光粉的粒度、尺寸分布以及其在胶体中的分散性决定着LED的质量，均匀性较差。因此存在光提取率不高、耐热性差、散热性能差的缺点。
为了克服上述技术缺陷，美国专利[6630691B1]报道了用Ce:YAG单晶取代蓝宝石或者碳化硅作为衬底，使蓝光LED晶粒外延生长在上面。单晶不仅作为芯片的衬底材料，同时具有荧光转换的功能。中国专利[CN1815765A]报道了一种YAG晶片式白光发光二极管，将稀土掺杂的YAG晶片用作荧光材料代替荧光粉。但是大尺寸YAG单晶材料的制备需要特殊设备和复杂工艺，周期长、成本高，广泛的推广应用受到了限制。
相比于单晶，YAG透明陶瓷有很多优势如：大尺寸透明陶瓷较易于制备，形状可控；制备快捷，成本低廉；容易实现高浓度的掺杂；且相比于玻璃、环氧树脂或硅胶等材料，YAG陶瓷材料的热导率更高，利于热量散发；熔点高，能够承担更高辐射功率，单色性较好，利于激光的连续输出。中国专利[CN101697367A]和中国专利[CN201576698U]等先后报道了用荧光YAG透明陶瓷制备LED，将发光体直接放在LED芯片上，经芯片激发后，激发光与受激发射光混合，形成白光。钇铝石榴石(YAG)是一种理想的激光材料和高温结构材料，其作为荧光粉的应用非常广泛。由于Y<,3+>的离子半径的与价稀土离子非常接近,稀土掺杂的YAG被广泛研究和应用。稀土掺杂的YAG用RE:YAG表示，式中RE为Sc,La,Ce,Tm,Ho,Sm,Gd,Dy,Lu和Pr中的任意一种或几种组合。已经有很多制备稀土掺杂钇铝石榴石(RE：YAG)粉体的方法被公开出来。如湿化学法：化学沉淀法[非专利文献1、2]、溶胶凝胶法[非专利文献4、5]、醇盐水解法[非专利文献3]、水热法[非专利文献6]制备RE:YAG粉体和高温固相法[非专利文献7]制备RE:YAG粉体。
LED用荧光透明陶瓷形状特征为薄片状，尺寸通常为:1～10cm×1～10cm×0.01～0.2cm。通常薄片状陶瓷采用干压或者流延成型。中国专利[CN102924072A]采用了压片和冷等静压的方式成型，烧结后通过磨制抛光得到1mm厚的荧光YAG透明陶瓷。这两种工艺对设备模具要求高，工艺相对复杂，而且对于大尺寸薄片样品不易成型。相比之下，凝胶注模成型技术可以成型各种复杂形状的陶瓷素坯，工艺简单、成本低，而且素坯具有很好的均匀性和机械强度。目前为止，没有直接采用凝胶注模一步成型方法制备LED用荧光透明陶瓷薄片的报道。
现有技术文献：
[非专利文献1]刘景和,朴贤卿,卢利平,等.碳酸盐共沉淀法制备Er:YAG透明激光陶瓷粉体[J].人工晶体学报,2004,33(3):407-410.
[非专利文献2]杨勇.共沉淀法制备YAG粉体及其透明陶瓷的研究[D].长春理工大学,2010.
[非专利文献3]仝世红.醇水溶剂共沉淀法制备Nd:YAG粉体及透明陶瓷的研究[D].四川大学,2007.
[非专利文献4]王海丽,田庭燕,袁雷,等.溶胶-凝胶和冷冻干燥法制备Nd:YAG纳米粉体及透明陶瓷的制备[J].硅酸盐通报,2013,(12):2564-2567.
[非专利文献5]张大江,刘立强.高分子网络凝胶法制备纳米YAG粉体[J].山东陶瓷,2007,30(3):22-24.
[非专利文献6]李志强,赵起,庄云飞,等.水热法制备YAG:Ce纳米荧光粉[J].河北大学学报：自然科学版,2009,29(2):133-136.
[非专利文献7]牟中飞,胡义华.YAG:Ce3+黄色荧光粉的高温固相法制备[J].广州化工,2011,39(8):1-2.。
发明内容
本发明的目的在于采用凝胶注模成型方法，结合两层板组合模具，提供一种LED用荧光透明陶瓷薄片的一步成型厚度可控的制备方法。
本发明提供一种LED用荧光透明陶瓷薄片的制备方法，包括：
在去离子水中加入与水质量比为2:1～5:1的稀土掺杂的钇铝石榴石(RE:YAG)原料粉体、烧结助剂和分散剂混合球磨0.5～4小时得到均匀分散的水性浆料，再分别加入水溶性环氧树脂和固化剂分别球磨1～4小时和0.1～1小时；其中所述RE:YAG粉体化学式为RexY3- xAI5O12，其中RE为Sc,La,Ce,Tm,Ho,Sm,Gd,Dy,Lu和Pr中的任意一种或几种组合，x为0～1.5；
将所述水性浆料注入由两层板中间夹以垫条构成的组合模具中成型得到陶瓷薄片素坯；其中所述垫条用以控制所述薄片素坯的厚度，垫条厚度为0.2～2mm；所述两层板尺寸相同，为6～12cm*6～12cm；
将所述陶瓷薄片素坯经烧成工序和退火处理得到所述荧光透明陶瓷薄片。
此外，本发明还提供另外一种LED用荧光透明陶瓷薄片的制备方法，所述制备方法包括：
在包括Y2O3粉体、Al2O3粉体和RE2O3粉体的混合粉体中加入与所述混合粉体质量比为1:2～1:5的去离子水、烧结助剂和分散剂混合球磨0.5～4小时得到均匀分散的水性浆料，再分别加入水溶性环氧树脂和固化剂分别球磨1～4小时和0.1～1小时；其中Y2O3+RE2O3粉体与Al2O3粉体摩尔比为3:5，RE2O3粉体摩尔分数为0.001～50％，RE为Sc,La,Ce,Tm,Ho,Sm,Gd,Dy,Lu和Pr中的任意一种或几种组合；
将所述水性浆料注入由两层板中间夹以垫条构成的组合模具中成型得到陶瓷薄片素坯；其中所述垫条用以控制所述薄片素坯的厚度，垫条厚度为0.2～2mm；所述两层板尺寸相同，为6～12cm*6～12cm；
将所述陶瓷薄片素坯经烧成工序和退火处理得到所述荧光透明陶瓷薄片。
本发明提供一种以浆料注模成型制备LED用荧光透明陶瓷薄片的方法，所制备的陶瓷薄片尺寸、厚度皆可控，样品质量高。
本发明使用的成型模具为两层板组合模具，所述两层板材料为玻璃、陶瓷、金属或者塑料；所述垫条材料为塑料或橡胶等具有密封作用的材料。
本发明的制备方法将所述水性浆料注入组合模具中室温条件原位固化1～6小时、并干燥得到所述陶瓷薄片素坯，其中所述干燥包括第一步在50～70℃干燥6～48小时以及第二步在100～120℃干燥6～48小时。
本发明的方法将所述陶瓷薄片素坯经烧成工序和退火处理得到所述荧光透明陶瓷薄片。其中所述烧成优选地包括预烧和真空烧结工序。所述预烧的工艺参数优选以1～5℃/分钟的升温速率至600～1200℃，保温2～12小时。所述真空烧结的工艺参数优选以升温速率1～5℃/分钟，升温到1700～1900℃，保温3～24小时；所述退火处理的工艺参数包括升温速率1～5℃/分钟，升温到1300～1600℃，保温3～48小时。
本发明的制备方法将水溶性环氧树脂和固化剂加入到水性浆料中，所述固化剂为能溶于水并使所述水溶性环氧树脂固化的脂肪族多胺，优选聚乙烯基亚胺、二丙三胺或四乙烯五胺，所述固化剂与水溶性环氧树脂的质量比为(0.2～3):1。
本发明的制备方法将水溶性环氧树脂和固化剂加入到水性浆料中，所述水溶性环氧树脂至少含有两个环氧基团且在水中溶解度不小于5％，所述水溶性环氧树脂与水的质量比为(0.01～0.6):1。
较佳地，所述水溶性环氧树脂为山梨糖醇缩水甘油醚、丙三醇缩水甘油醚或乙二醇缩水甘油醚。
本发明的制备方法中，所述烧结助剂为正硅酸乙酯、氧化镁、氧化硅、氟化锂、氟化钙、氟化镁、氧化锂、氧化钠、氧化钙、氧化镧中的任意一种或几种组合，且所述烧结助剂的加入量为所述RE：YAG粉体或者所述混合粉体的0.01～1wt％。
本发明中的制备方法中，所述分散剂为聚电解质类分散剂，优选聚乙烯基亚胺、聚丙烯酸铵或聚丙烯酸钠，且所述分散剂与水的质量比为(0.01～0.2):1。
本发明是采用凝胶注模成型方法，结合多层板组合模具，提供一种LED用荧光透明陶瓷薄片的制备方法，国内属首次报道。凝胶注模成型方法，工艺简单、制备效率高、成本低，尤其适合一步成型制备薄片形状的陶瓷部件。本发明制备的陶瓷薄片尺寸，厚度皆可控，样品质量高，工艺简单、制备效率高、成本低，大大拓宽了LED用RE:YAG透明陶瓷薄片的制备途径。
附图说明
图1是本发明一个实施示例中所述成型制备的RE:YAG素坯薄片实物照片；
图2是本发明一个实施示例中所述制得的Ce:YAG透明陶瓷薄片的实物照片；
图3是本发明一个实施示例中所述制得的Ce:YAG透明陶瓷薄片的直线透过率曲线，在1064nm波长处透过率为80.8％(双面抛光0.3mm)；
图4是本发明一个实施示例中所述制得的Ce:YAG荧光透明陶瓷发光试验，可以看出陶瓷经过蓝光芯片激发后能够发出耀眼的白光。
具体实施方式
以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
本发明涉及的LED用荧光透明陶瓷薄片，使用稀土掺杂的钇铝石榴石(以式RE:YAG表示)原料制备而成。且该所述的原料RE:YAG粉体由高温固相法或湿化学法如化学共沉淀法、溶胶凝胶法、醇盐水解法、水热法制备而成。所述RE：YAG粉体化学式为RexY3-xAI5O12，式中RE为Sc,La,Ce,Tm,Ho,Sm,Gd,Dy,Lu和Pr中的任意一种或几种组合，x为0～1.5。
在本发明提供的LED用荧光透明陶瓷薄片的制备方法中，浆料制备可以有2种方式，方式之一：(a)将稀土掺杂的钇铝石榴石(RE:YAG)原料粉体、烧结助剂、分散剂与水混合球磨0.5～4小时得到分散均匀的水基浆料。此外还可以在所述水基浆料再分别加入水溶性环氧树脂和固化剂分别球磨1～4小时和0.1～1小时，这样可以提高所述水基浆料制得流动性好，降低其粘度低。
关于浆料制备方式之二：直接在包括Y2O3粉体、Al2O3粉体和RE2O3粉体的混合粉体中加入占所述混合粉体总量35％-50％的去离子水制备粉体均匀分散的水性浆料；Y2O3粉体、Al2O3粉体、RE2O3粉体按RE:YAG组成配制而成；其中Y2O3+RE2O3粉体与Al2O3粉体摩尔比为3:5，RE2O3粉体摩尔分数为0.001～50％,式中RE为Sc,La,Ce,Tm,Ho,Sm,Gd,Dy,Lu和Pr中的任意一种或几种组合。
所述的烧结助剂可以为正硅酸乙酯、氧化镁、氧化硅、氟化锂、氟化钙、氟化镁、氧化锂、氧化钠、氧化钙、氧化镧中的任意一种或几种组合；以RE:YAG粉体总质量为100wt％，烧结助剂质量分数为0.01～1wt％。
所述分散剂可以为聚电解质类分散剂，优选聚乙烯基亚胺、聚丙烯酸铵或聚丙烯酸钠，所述分散剂与水的质量比为(0.01～0.2):1；所述水溶性环氧树脂至少含有两个环氧基团且在水中溶解度不小于5％，优选山梨糖醇缩水甘油醚、丙三醇缩水甘油醚或乙二醇缩水甘油醚，所述水溶性环氧树脂与水的质量比为(0.01～0.6):1；所述固化剂为能溶于水并使所述水溶性环氧树脂固化的脂肪族多胺，优选聚乙烯基亚胺、二丙三胺或四乙烯五胺，所述固化剂与水溶性环氧树脂的质量比为(0.2～3):1。
在本发明提供的LED用荧光透明陶瓷薄片的制备方法中，将所述水性浆料注入由两层板中间夹以垫条构成的特殊的模具中成型得到陶瓷薄片素坯。所述的特殊的模具为两层板组合模具，两层板材料为玻璃、陶瓷、金属或者塑料；以垫条夹在两层板中间控制薄片素坯的厚度，垫条材料为塑料，垫条厚度为0.2～2mm。
将水性浆料注入模具中成型以制备陶瓷薄片素坯，具体地，可以是将所述浆料在模具中室温空气条件下原位固化1～6小时，所述干燥包括第一步在50～70℃干燥6～48小时以及第二步在100-120℃干燥6～48小时。
本发明的制备方法中将所述陶瓷薄片素坯经烧成工序和退火处理得到所述荧光透明陶瓷薄片。具体地，烧成可分为二步，预烧和真空烧结。所述预烧的工艺参数包括以1～5℃/分钟的升温速率至600～1200℃，保温2～12小时。所述真空烧结的工艺参数包括升温速率1～5℃/分钟，升温到1700～1900℃，保温3～24小时。所述退火处理的工艺参数包括升温速率1～5℃/分钟，升温到1300～1600℃，保温3～48小时。
本发明的采用一次成型凝胶注模技术和两层板组合模具制备厚度可控的LED用荧光透明陶瓷薄片。更具体地，作为示例，本发明可以包括以下步骤。
(1)将稀土掺杂的钇铝石榴石(RE:YAG)粉体、烧结助剂、分散剂、水溶性环氧树脂、固化剂与水混合球磨得到分散均匀的水基浆料。由湿化学法如化学共沉淀法、溶胶凝胶法、醇盐水解法、水热法制备RE:YAG粉体；或者按RE:YAG组成称量市售的Y2O3粉体、Al2O3粉体、RE2O3粉体，其中Y2O3+RE2O3粉体与Al2O3粉体摩尔比为3:5，RE2O3粉体摩尔分数为0.001-50％。加入质量分数为RE:YAG粉体总质量的0.01-1wt％的烧结助剂，烧结助剂可选用正硅酸乙酯、氧化镁、氧化硅、氟化锂、氟化钙、氟化镁、氧化锂、氧化钠、氧化钙、氧化镧中的任意一种或几种组合。加入分散剂和水混合球磨0.5～4小时得到分散均匀的水基浆料，再分别加入水溶性环氧树脂和固化剂分别球磨1～4小时和0.1～1小时制得水基浆料。分散剂可为聚电解质类分散剂，例如聚乙烯基亚胺、聚丙烯酸铵或聚丙烯酸钠，分散剂与水的质量比为(0.01～0.2):1；水溶性环氧树脂至少含有两个环氧基团且在水中溶解度不小于5％，可为山梨糖醇缩水甘油醚、丙三醇缩水甘油醚或乙二醇缩水甘油醚，水溶性环氧树脂与水的质量比为(0.01～0.6):1；固化剂为能溶于水并使所述水溶性环氧树脂固化的脂肪族多胺，可为聚乙烯基亚胺、二丙三胺或四乙烯五胺，固化剂与水溶性环氧树脂的质量比为(0.2～3):1。陶瓷浆料用行星式球磨机球磨分散使其均匀，流动性好、粘度低，适合浇注。所得水基浆料中固含量可为20vol％～60vol％。
(2)将水基浆料注入特殊的模具中，通过凝胶固化、脱模、干燥得到陶瓷薄片素坯。将水基浆料注入特殊的模具中，在室温空气环境下静置，原位固化1～6小时制得陶瓷坯体，脱模后的坯体在50～70℃烘箱中干燥6～48小时，移至100-120℃烘箱中干燥6～48小时，形成一定强度完整的干燥均匀素坯薄片。图1是陶瓷素坯的实物照片，可见制得素坯薄片平整完好。凝胶注模成型所用的特殊模具为两层板组合模具，两层板材料为玻璃、陶瓷、金属或者塑料；以垫条夹在两层板中间控制薄片素坯的厚度，垫条材料为塑料，垫条厚度为0.2～2mm。
(3)陶瓷素坯进行预烧、真空烧结和退火处理得到所述荧光透明陶瓷薄片。将干燥后的素坯在空气炉中进行预烧，以1～5℃/分钟升温到600～1200℃，保温2～12小时，排胶；预烧后在真空中烧结，以1～5℃/分钟升温到1700～1900℃，保温3～24小时，得到RE:YAG透明陶瓷薄片。最后退火处理，以1～5℃/分钟升温到1300～1600℃，保温3～48小时。
下面进一步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进一步说明，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。下述示例具体的温度、时间、投料量等工艺参数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
称量市售的65.54g高纯Y2O3粉体、3.44g高纯CeO2粉体、51gAl2O3粉体和0.15g烧结助剂正硅酸乙酯放入球磨罐中，加入50g去离子水和1g分散剂聚丙烯酸铵混合球磨1小时得到分散均匀的浆料，再分别加入2.5g水溶性环氧树脂山梨糖醇缩水甘油醚和2.5g固化剂二丙三胺分别球磨0.5小时和1小时，制得流动性好，粘度低的水基浆料。将水基浆料注入组合模具中，模具两层板材料为玻璃，垫条厚度为0.5mm，在室温空气环境下静置，充分原位固化3小时制得陶瓷坯体；脱模后的坯体在60℃烘箱中干燥12小时，移至110℃烘箱中干燥12小时，形成一定强度完整的干燥均匀素坯薄片。图1是陶瓷素坯的实物照片，可见制得素坯薄片平整完好，尺寸为7cm×7cm×0.05cm。将干燥后的素坯在空气炉中进行预烧，以1℃/分钟升温到800℃，保温6小时，排胶充分。预烧后在真空中烧结，以2℃/分钟升温到1700℃，保温6小时，得到厚度为0.4mm的Ce:YAG透明陶瓷薄片。最后退火处理，以5℃/分钟升温到1300℃，保温8小时。图2是烧结后的Ce:YAG透明陶瓷薄片双面抛光的实物照片，图3是Ce:YAG透明陶瓷薄片的直线透过率曲线，在1064nm波长处透过率为80.8％(双面抛光0.3mm)。
烧结后的Ce:YAG荧光透明陶瓷发光性能测试结果表明，荧光陶瓷被460nm左右的蓝光激发时，能够发射出550nm左右很强的黄光。图4是Ce:YAG荧光透明陶瓷发光试验，可以看出陶瓷经过蓝光芯片激发后能够发出耀眼的白光。LED光电特性测试结果表明，荧光陶瓷在输入功率为5W时，光通量为551lm，发光效率高达110lm/W，相关色温4000～5000K，显色指数根据测试陶瓷片的厚度的不同而不同，陶瓷片越薄显色指数越高，当厚度为0.4mm时，测试的显色指数为75.0％，在实际封灯过程中，需要的荧光陶瓷片厚度约为0.2～0.3mm。图4是Ce:YAG荧光透明陶瓷发光试验，可以看出陶瓷经过蓝光芯片激发后能够发出耀眼的白光。
实施例2
称量市售的65.54g高纯Y2O3粉体、3.44g高纯CeO2粉体、51gAl2O3粉体和0.15g烧结助剂正硅酸乙酯放入球磨罐中，加入50g去离子水和1g分散剂聚丙烯酸钠混合球磨1小时得到分散均匀的浆料，再分别加入2.5g水溶性环氧树脂山梨糖醇缩水甘油醚和2.5g固化剂二丙三胺分别球磨0.5小时和1小时，制得流动性好，粘度低的水基浆料。将水基浆料注入组合模具中，模具两层板材料为玻璃，垫条厚度为1.5mm，在室温空气环境下静置，充分原位固化3小时制得陶瓷坯体；脱模后的坯体在60℃烘箱中干燥24小时，移至110℃烘箱中干燥24小时，形成一定强度厚度为1.5mm完整的干燥均匀素坯薄片。将干燥后的素坯在空气炉中进行预烧，以1℃/分钟升温到800℃，保温8小时，排胶充分。预烧后在真空中烧结，以2℃/分钟升温到1700℃，保温8小时，得到厚度为1.2mm的Ce:YAG透明陶瓷薄片。最后退火处理，以5℃/分钟升温到1300℃，保温12小时。
实施例3
称量市售的56.5g高纯Y2O3粉体、9.78g高纯La2O3粉体、6.68g高纯CeO2粉体、51gAl2O3粉体和0.15g烧结助剂正硅酸乙酯放入球磨罐中，加入55g去离子水和2g分散剂聚丙烯酸铵混合球磨1小时得到分散均匀的浆料，再分别加入4.5g水溶性环氧树脂丙三醇缩水甘油醚和2.0g固化剂二丙三胺分别球磨2小时和1小时，制得流动性好，粘度低的水基浆料。将水基浆料注入组合模具中，模具两层板材料为玻璃，垫条厚度为0.5mm，在室温空气环境下静置，充分原位固化3小时制得陶瓷坯体；脱模后的坯体在50℃烘箱中干燥18小时，移至120℃烘箱中干燥18小时，形成一定强度厚度为0.5mm完整的干燥均匀素坯薄片。将干燥后的素坯在空气炉中进行预烧，以1℃/分钟升温到1000℃，保温3小时，排胶充分。预烧后在真空中烧结，以2℃/分钟升温到1700℃，保温6小时，得到厚度为0.4mm的La,Ce:YAG透明陶瓷薄片。最后退火处理，以3℃/分钟升温到1400℃，保温6小时。
实施例4
称取100g用共沉淀法制备的Ce:YAG粉体和0.2g烧结助剂氟化锂放入球磨罐中，加入40g去离子水和2g分散剂聚丙烯酸铵混合球磨1小时得到分散均匀的浆料，再分别加入5g水溶性环氧树脂乙二醇缩水甘油醚和1.5g固化剂四乙烯五胺分别球磨1小时和1.5小时，制得流动性好，粘度低的水基浆料。将水基浆料注入组合模具中，模具两层板材料为玻璃，垫条厚度为1.0mm，在室温空气环境下静置，充分原位固化6小时制得陶瓷坯体；脱模后的坯体在50℃烘箱中干燥6小时，移至120℃烘箱中干燥24小时，形成一定强度厚度为1.0mm完整的干燥均匀素坯薄片。将干燥后的素坯在空气炉中进行预烧，以2℃/分钟升温到800℃，保温6小时，排胶充分。预烧后在真空中烧结，以3℃/分钟升温到1770℃，保温12小时，得到厚度为0.8mm的Ce:YAG透明陶瓷薄片。最后退火处理，以5℃/分钟升温到1500℃，保温8小时。
实施例5
称取120g用溶胶凝胶法制备的Gd,Ce:YAG粉体、烧结助剂0.2g正硅酸乙酯和0.1g氟化锂放入球磨罐中，加入50g去离子水和3g分散剂聚丙烯酸钠混合球磨2小时得到分散均匀的浆料，再分别加入6g水溶性环氧树脂乙二醇缩水甘油醚和2.5g固化剂四乙烯五胺分别球磨1.5小时和0.5小时，制得流动性好，粘度低的水基浆料。将水基浆料注入组合模具中，模具两层板材料为塑料，垫条厚度为0.8mm，在室温空气环境下静置，充分原位固化12小时制得陶瓷坯体；脱模后的坯体在50℃烘箱中干燥12小时，移至110℃烘箱中干燥24小时，形成一定强度厚度为0.8mm完整的干燥均匀素坯薄片。将干燥后的素坯在空气炉中进行预烧，以2℃/分钟升温到1000℃，保温3小时，排胶充分。预烧后在真空中烧结，以3℃/分钟升温到1750℃，保温8小时，得到厚度为0.64mm的Gd,Ce:YAG透明陶瓷薄片。最后退火处理，以4℃/分钟升温到1500℃，保温8小时。

Claims (10)

1.一种LED用荧光透明陶瓷薄片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
在去离子水中加入与水质量比为2:1～5:1的稀土掺杂的钇铝石榴石（RE:YAG）原料粉体、烧结助剂和分散剂混合球磨0.5～4小时得到均匀分散的水性浆料，再分别加入水溶性环氧树脂和固化剂分别球磨1～4小时和0.1～1小时；其中所述RE:YAG粉体化学式为RexY3-xAI5O12，其中RE为Sc,La,Ce,Tm,Ho,Sm,Gd,Dy,Lu和Pr中的任意一种或几种组合，x为0～1.5；
将所述水性浆料注入由两层板中间夹以垫条构成的组合模具中成型得到陶瓷薄片素坯；其中所述垫条用以控制所述薄片素坯的厚度，垫条厚度为0.2～2mm；所述两层板尺寸相同，为6～12cm*6～12cm；
将所述陶瓷薄片素坯经烧成工序和退火处理得到所述荧光透明陶瓷薄片。
2.一种LED用荧光透明陶瓷薄片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
在包括Y2O3粉体、Al2O3粉体和RE2O3粉体的混合粉体中加入与所述混合粉体质量比为1:2～1:5的去离子水、烧结助剂和分散剂混合球磨0.5～4小时得到均匀分散的水性浆料，再分别加入水溶性环氧树脂和固化剂分别球磨1～4小时和0.1～1小时；其中Y2O3+RE2O3粉体与Al2O3粉体摩尔比为3:5，RE2O3粉体摩尔分数为0.001～50%，RE为Sc,La,Ce,Tm,Ho,Sm,Gd,Dy,Lu和Pr中的任意一种或几种组合；
将所述水性浆料注入由两层板中间夹以垫条构成的组合模具中成型得到陶瓷薄片素坯；其中所述垫条用以控制所述薄片素坯的厚度，垫条厚度为0.2～2mm；所述两层板尺寸相同，为6～12cm*6～12cm；
将所述陶瓷薄片素坯经烧成工序和退火处理得到所述荧光透明陶瓷薄片。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述两层板材料为玻璃、陶瓷、金属或者塑料；所述垫条材料为塑料或橡胶等具有密封作用的材料。
4.根据权利要求1-3任何之一所述的方法，其特征在于，所述成型为将所述水性浆料注入组合模具中室温条件原位固化1～6小时、并干燥得到所述陶瓷薄片素坯，其中所述干燥包括第一步在50～70℃干燥6～48小时以及第二步在100～120℃干燥6～48小时。
5.根据权利要求1-4任何之一所述的方法，其特征在于，所述烧成工序包括在600～1200℃下保温2～12小时进行预烧，然后在1700～1900℃下保温3～24小时进行真空烧结；所述退火处理为以升温速率1～5℃/分钟升温到1300～1600℃保温3～48小时。
6.根据权利要求1-5任何之一所述的方法，其特征在于所述固化剂为能溶于水并使所述水溶性环氧树脂固化的脂肪族多胺，优选聚乙烯基亚胺、二丙三胺或四乙烯五胺，所述固化剂与水溶性环氧树脂的质量比为（0.2～3）:1。
7.根据权利要求1-6任何之一所述的方法，其特征在于所述水溶性环氧树脂至少含有两个环氧基团且在水中溶解度不小于5%，所述水溶性环氧树脂与水的质量比为（0.01～0.6）:1。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述水溶性环氧树脂为山梨糖醇缩水甘油醚、丙三醇缩水甘油醚或乙二醇缩水甘油醚。
9.根据权利要求1-8任何之一所述的方法，其特征在于所述烧结助剂为正硅酸乙酯、氧化镁、氧化硅、氟化锂、氟化钙、氟化镁、氧化锂、氧化钠、氧化钙、氧化镧中的任意一种或几种组合，且所述烧结助剂的加入量为所述RE:YAG粉体或者所述混合粉体的0.01～1wt%。
10.根据权利要求1-9任何之一所述的方法，其特征在于所述分散剂为聚电解质类分散剂，优选聚乙烯基亚胺、聚丙烯酸铵或聚丙烯酸钠，且所述分散剂与水的质量比为（0.01～0.2）:1。
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