CN110642624A - 一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷及其制备方法 - Google Patents
一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110642624A CN110642624A CN201911049786.5A CN201911049786A CN110642624A CN 110642624 A CN110642624 A CN 110642624A CN 201911049786 A CN201911049786 A CN 201911049786A CN 110642624 A CN110642624 A CN 110642624A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- green light
- blue
- transparent ceramic
- ceramic
- equal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 132
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 25
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 claims description 47
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 44
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 30
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 26
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 23
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims description 23
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 22
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 18
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 17
- 238000007873 sieving Methods 0.000 claims description 17
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N ZrO2 Inorganic materials O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 15
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 14
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 14
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 13
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 12
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 12
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 12
- 239000011812 mixed powder Substances 0.000 claims description 11
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 10
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 claims description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 9
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 9
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 9
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 9
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 9
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 8
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000012496 blank sample Substances 0.000 claims description 6
- 239000010431 corundum Substances 0.000 claims description 6
- 238000009694 cold isostatic pressing Methods 0.000 claims description 5
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims description 4
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 4
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002223 garnet Substances 0.000 claims description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 10
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 23
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000000695 excitation spectrum Methods 0.000 description 12
- HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N scandium(III) oxide Inorganic materials O=[Sc]O[Sc]=O HYXGAEYDKFCVMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 12
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000002284 excitation--emission spectrum Methods 0.000 description 10
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 8
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- QXJJQWWVWRCVQT-UHFFFAOYSA-K calcium;sodium;phosphate Chemical compound [Na+].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O QXJJQWWVWRCVQT-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 7
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 7
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 7
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 7
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 6
- 238000000462 isostatic pressing Methods 0.000 description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 6
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 4
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 4
- KTUFCUMIWABKDW-UHFFFAOYSA-N oxo(oxolanthaniooxy)lanthanum Chemical compound O=[La]O[La]=O KTUFCUMIWABKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical group [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 2
- CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N gadolinium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Gd+3].[Gd+3] CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(IV) oxide Inorganic materials O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910052808 lithium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910003443 lutetium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910019670 (NH4)H2PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018516 Al—O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018557 Si O Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/50—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on rare-earth compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/16—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay
- C04B35/22—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silicates other than clay rich in calcium oxide, e.g. wollastonite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
- C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
- C04B2235/3227—Lanthanum oxide or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
- C04B2235/3229—Cerium oxides or oxide-forming salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/36—Glass starting materials for making ceramics, e.g. silica glass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
- C04B2235/442—Carbonates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
- C04B2235/447—Phosphates or phosphites, e.g. orthophosphate or hypophosphite
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/74—Physical characteristics
- C04B2235/77—Density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
- C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
- C04B2235/9646—Optical properties
- C04B2235/9653—Translucent or transparent ceramics other than alumina
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
本发明提供了一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷及其制备方法，涉及发光材料技术领域。该透明陶瓷化学式如(Ⅰ)：(Ca1‑x‑yCexRy)3(Sc1‑zLz)2(Si1‑mKm)3O12，其中，R为元素Y、Gd、La、Lu、Tb、Li、Na中的一种或多种，L为元素Zr、Hf、Mg、中的一种或多种，K为元素Al、P中的一种或两种，0.0002≤x≤0.02，0≤y≤0.03，0≤z≤0.02，0≤m≤0.02，0＜y+z+m＜0.05。本发明还提供了一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷的制备方法。本发明透明陶瓷可被蓝光有效激发，发射峰值为505nm宽带蓝绿光，即可制备高功率单色绿光LED/LD。
Description
技术领域
本发明涉及发光材料技术领域，具体涉及一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷及其制备方法。
背景技术
陶瓷荧光体作为一种基于透明陶瓷的新型发光材料，不仅具备优异的机械和力学性能，更具有很高的热导性(热导率＞3W/m/K)和热稳定性。利用陶瓷荧光体合成的单色绿光LED/LD，其光电转换效率和热稳定性明显优于直接发射相应颜色的LED/LD；而由其合成的白光LED具有更好的热稳定性和颜色角度分布的均匀性，能够在更高的功率密度下工作，是一种解决目前LED/LD效率低、稳定性差且无法满足高功率应用领域缺陷的有效方案。由于透明陶瓷制备技术要求苛刻，目前，我国能够制备出高致密陶瓷并且能够应用于白光LED或者LD领域的材料仅限于个别的铝酸盐材料(Y,Gd,Tb)3Al5O12)，但是由于YAG峰值发射535nm左右宽带，即缺少红光成分(650nm左右)，又缺少蓝绿光成分(500nm左右)。获得的单色绿光LED色域低(NTSC90％)；制作的白光LED光源中，蓝-绿光之间存在“沟壑”，难以达到兼顾显色指数、色温等光色性能的“高品质”照明光源需求。
硅酸盐绿色荧光粉Ca3-xCexSc2Si3O12(CSS:Ce)，可被410～470nm的蓝光有效激发，发射峰值为505nm的蓝绿光，发光效率高(η内﹥90％)，且热稳定性优于商用的YAG:Ce3+，尤其在150℃以后。该材料可以在蓝光LD的泵浦下作为高功率绿光光源制作LED/LD其色域高(≥NTSC100％)，可很好的弥补目前白光LED在蓝-绿光波段的不足，其光源在460nm-650nm可见光范围内为连续光谱，无任何颜色缺失，具有极大的应用前景。然而，由于该体系中Ce3+离子与被取代的基质晶格中的Ca2+离子存在着电荷失配，使其进入晶格的浓度较低，导致荧光粉对蓝光的吸收较弱，外量子效率较低(η外≈50％)，且荧光粉颗粒对入射的激发光存在很强的散射。此外，将荧光粉作为光的转换材料时，我们需要使用环氧树脂或有机物介质，而这种有机物不耐高温、易老化，因而相应的白光LED器件存在色漂移、寿命短等缺点，因此，目前该材料尚不能应用于白光LED领域。如果将其成功制备成荧光陶瓷，我们就可以通过改变烧结条件(烧结助剂种类及用量、烧结温度和时间等)来精确控制陶瓷内部的气孔率来调节基质对激发光散射的强弱；在气孔率极低的情况下，我们还可以提高陶瓷荧光体的厚度来增加对激发光的吸收。从而解决因基质晶格中有效Ce3+离子浓度低而对激发光吸收较弱的问题，同时也避免了因荧光粉颗粒间的散射而造成的能量损失。此外，与荧光粉比荧光陶瓷不需要树(硅)脂等载体，所以致密度高、热导率高，更耐高温，耐腐蚀，可避免由于持续点亮下温度升高(150℃及以上)造成的发光效率下降、色彩漂移和老化等问题(特别是高密度LED激发或者LD激发下)。我们可以使用更大的激发光密度来激发CSS:Ce荧光陶瓷，制备出高功率的单色绿光LED/LD；在此基础上，我们还可以在陶瓷荧光体表面涂覆一层适当的黄/红色荧光粉，制备出高功率、高品质的白光LED，有望应用于投影显示、汽车前灯、道路照明和交通信号灯等高功率、高亮度、高品质照明和显示等领域。
但是，由于硅酸盐与铝酸盐基质组成不同，铝酸盐中Al-O键为六面体，Al3+离子和其它离子均可自由移动；而硅酸盐中Si-O键为四面体网状结构，化学键强，非常稳定，所以Si4+不能迁移，其它离子嵌入非常困难，所以铝酸盐陶瓷的制备方法不适合于硅酸盐陶瓷。经过多年努力，2016年，我们在国际上首次报道了硅酸盐荧光陶瓷的制备方法(ZL：2016109571708)，但是，由于该荧光陶瓷的组分复杂，所需要的原料种类较多，传统球磨法获得前驱粉体的可控性差，同时因长时间球磨混合，原料中会引入杂质，使得晶相不纯，无法获得透明陶瓷(只能称之为荧光陶瓷)，故不能满足高功率激发密度情形。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的陶瓷致密度低和透过率低的问题，而提供一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷及其制备方法。
本发明首先提供一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷，化学式如(Ⅰ)：
(Ca1-x-yCexRy)3(Sc2-zLz)2(Si1-mKm)3O12 (Ⅰ)；
其中，R为元素Y、Gd、La、Lu、Tb、Li、Na中的一种或多种，L为元素Zr、Hf、Mg中的一种或多种，K为元素Al、P中的一种或两种，x、y、z、m为元素摩尔分数，且满足：0.0002≤x≤0.02，0≤y≤0.02，0≤z≤0.03，0≤m≤0.02，0＜y+z+m＜0.05。
优选的是，所述的蓝绿光发射的荧光透明陶瓷具有石榴石晶体结构，属于立方晶系，空间群为Ia3d。
优选的是，所述的蓝绿光发射的荧光透明陶瓷在410～470nm的蓝光激发下，发射出505nm绿光。
优选的是，所述的蓝绿光发射的荧光透明陶瓷的厚度为0.1-2mm。
本发明还提供一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷的制备方法，包括：
步骤一：按照化学通式(Ⅰ)中各元素的化学计量比，分别称取含有Ca、Ce、R、Sc、L、Si、K的氧化物或其相应的盐，进行研磨，得到混合粉体；
步骤二：将步骤一得到的混合粉体放入模具中干压成薄片型，薄片在高温炉中退火，获得片状坯体；
步骤三：截取片状坯体样品，放入配有双光束二氧化碳激光器的气悬浮炉中，用高纯氧气作为载气，对样品进行悬浮熔炼，使样品在熔融状态下保持20-40s，获得相应组分的玻璃球体，将熔炼好的玻璃球体迅速投入去离子水中，让玻璃球因骤冷而爆裂成小碎片；
步骤四：将步骤三中若干小碎片干燥后放入洁净的球磨罐中，乙醇作为球磨介质，在球磨机上进行混合球磨至颗粒，干燥、过筛，得到玻璃体微粉前驱体，将前驱体粉末干压成型，进行冷等静压处理得到陶瓷坯体；
步骤五：将步骤四中陶瓷坯体放入真空炉中高温晶化，首先在900～950℃下保温3～6h，然后升至1400～1500℃保温10-60h，得到陶瓷；
步骤六：将步骤五中得到的陶瓷经过抛光处理，得到蓝绿光发射的荧光透明陶瓷。
优选的是，所述的步骤一的研磨方式为手动研磨或者球磨。
优选的是，所述的球磨条件为：乙醇为球磨介质，使用二氧化锆、刚玉或玛瑙球和二氧化锆或刚玉球磨罐，在球磨机上进行球磨混合0.5-5h，待粉体混合均匀将其取出，先后进行干燥、过筛，得到混合粉体。
优选的是，所述的步骤二退火温度为1000-1100℃，退火时间为4～6h。
优选的是，所述的步骤四的颗粒为0.2μm。
优选的是，所述的步骤四中冷等静压处理的压力为100-300Mpa。
本发明的有益效果
本发明提供一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷及其制备方法，该透明陶瓷的制备结合玻璃晶化和真空烧结两种技术，一；使用玻璃粉体作为前驱体，使原料实现了原子级别的混合，解决了传统烧结过程中，因长时间球磨混合，原料中引入杂质而使得晶相不纯，不能获得透明陶瓷的问题，也避免了因使用碳酸钙分解产生的CO2气泡。二；因悬浮获得玻璃球在5mm左右，直接玻璃晶化，获得的透明陶瓷尺寸有限，而玻璃硬度小而脆，用其微粉前驱体，解决了透明陶瓷尺寸受限问题，获得大体积透明陶瓷，填补了我国目前没有高致密大块体硅酸盐透明陶瓷的空白。该陶瓷在蓝光激发下，峰值发射505nm蓝绿光，可作为蓝光激发的全转换绿光LED/LD，是一种解决目前直接发射绿(黄)光的LED效率低和稳定性差的有效方案，其色域高(≥NTSC100％)；同时填补了白光LED/LD在蓝-绿光波段的不足，使白光光源光谱在460-650nm可见光范围内为连续光谱，无任何颜色缺失，真正实现高品质、健康照明(见附图3)。
本发明的陶瓷可以通过控制透明陶瓷的透过率和陶瓷的厚度来调节白光的性能，从而解决因基质晶格中有效Ce3+离子浓度低而对激发光吸收较弱的问题，同时也避免了因荧光粉颗粒间的散射而造成的能量损失。故致密度高(99％)；透过率(厚度为0.5mm时)在5-40％内可调；热导率高(＞3W/m/K)、热稳定性好，可使用更大的激发光密度来激发陶瓷。该材料不仅能应用于大功率白光LED领域，更可拓展到需要高功率高亮度的激光照明、激光显示领域，从而解决其在已知领域的应用缺陷。
附图说明
图1为本发明实施例3和实施例6制备得到的透明陶瓷的XRD谱；
图2为本发明实施例6透明陶瓷的激发和发射光谱图；
图3为本发明实施例6所得透明陶瓷结合YAG：Ce黄色荧光粉、CaAlSIN3:Eu2+红色荧光粉封装的光谱均衡的白光LED。
具体实施方式
本发明首先提供一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷，化学式如(Ⅰ)：
(Ca1-x-yCexRy)3(Sc2-zLz)2(Si1-mKm)3O12 (Ⅰ)；
其中，R为元素Y、Gd、La、Lu、Tb、Li、Na中的一种或多种，L为元素Zr、Hf、Mg中的一种或多种，K为元素Al、P中的一种或两种，x、y、z、m为元素摩尔分数，且满足：0.0002≤x≤0.02，0≤y≤0.02，0≤z≤0.03，0≤m≤0.02，0＜y+z+m＜0.05。
按照本发明，所述的蓝绿光发射的荧光透明陶瓷具有石榴石晶体结构，属于立方晶系，空间群为Ia3d。
按照本发明，所述的蓝绿光发射的荧光透明陶瓷在410～470nm的蓝光激发下，发射出505nm绿光。该透明陶瓷可以用于封装高功率、高稳定性、高品质的白光LED或单色绿光LED/LD，本发明的目的便是提供一种高致密度、高透过率的块体硅酸盐透明陶瓷及其制备方法。
按照本发明，所述蓝绿光发射的荧光透明陶瓷密度是理论密度的99％。
按照本发明，所述蓝绿光发射的荧光透明陶瓷的透过率(厚度为0.5mm时)在5-40％范围可调。
按照本发明，所述蓝绿光发射的荧光透明陶瓷的厚度为0.1-2mm。白光LED所需透明陶瓷面积不同，厚度也不同。而陶瓷厚度、透过率不同对光源蓝光吸收不同，蓝光透射强度不同，实际应用中可以通过调整透明陶瓷的厚度、透过率来调节光源辐射进而调节白光LED的发光参数，包括显色指数、色温、色坐标。
本发明还提供一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷的制备方法，包括：
步骤一：按照化学通式(Ⅰ)中各元素的化学计量比，分别称取含有Ca、Ce、R、Sc、L、Si、K的氧化物或其相应的盐，进行研磨，所述的研磨方式根据样品量选择，为手动研磨或者球磨，所述的手动研磨是在玛瑙研钵中研磨混合均匀即可；球磨方式是将样品放入球磨罐中，乙醇为球磨介质，使用二氧化锆、刚玉或玛瑙球和二氧化锆或刚玉球磨罐，在球磨机上进行球磨混合0.5-5h，待粉体混合均匀将其取出，先后进行干燥、过筛，得到混合粉体；
步骤二：将步骤一得到的混合粉体放入模具中干压成薄片型，薄片在高温炉中优选在1000-1100℃下保温4～6h退火，获得片状坯体；
步骤三：截取片状坯体样品，放入配有双光束二氧化碳激光器的气悬浮炉中，用高纯氧气作为载气，对样品进行悬浮熔炼，使样品在熔融状态下保持20-40s，获得相应组分的玻璃球体，将熔炼好的玻璃球体迅速投入去离子水中，让玻璃球因骤冷而爆裂成小碎片；
步骤四：将步骤三中若干小碎片干燥后放入洁净的球磨罐中，乙醇作为球磨介质，在球磨机上进行混合球磨至颗粒，所述的颗粒优选为0.2μm，干燥、过筛，得到玻璃体微粉前驱体，将前驱体粉末干压成型，优选在100-300Mpa下进行冷等静压处理得到陶瓷坯体；
步骤五：将步骤四中陶瓷坯体放入真空炉中高温晶化，首先在900～950℃下保温3～6h，然后升至1400～1500℃保温10-60h，得到陶瓷；
步骤六：将步骤五中得到的陶瓷经过抛光处理，得到蓝绿光发射的荧光透明陶瓷。
本发明中玻璃球体熔炼的程度以及防止晶化过程中坯体的开裂是获得大块体硅酸盐透明陶瓷的重要步骤，而这些与激活剂Ce3+的浓度及添加剂(R+L+K)的微量变化相辅相成、相互制约。所以实验中要根据原材料微量元素的变化不断调整载气流速、熔炼时间、真空度、晶化烧结制度(升降温速率、控制温度及保温时间)。
下面结合实施例对本发明提供的块体硅酸盐透明陶瓷及其制备方法进行详细描述。
以下实施例用高纯CaCO3(高纯4N)，Li2CO3(高纯4N)，Na2CO3(优级)，SiO2(光谱纯)，CeO2(4N5)，Sc2O3(5N)，Y2O3(4N5)，Gd2O3(5N)，La2O3(5N)，Lu2O3(4N5)，Tb2O3(4N5)，ZrO2(99％)，HfO2(98％)，MgO(高纯4N)，Al2O3(4N)、(NH4)H2PO4(优级纯)作原料，制备本发明各实施例。
实施例1
Ca2.9194Ce0.0006La0.02Li0.06Sc2Si3O12的制备
按化学计量比称取CaCO3：5.8441克，La2O3：0.0652克，Sc2O3：2.764克，SiO2：3.6048克，CeO2：0.0021克，Li2CO3：0.0665克(由于Li2CO3易挥发，故过量50％)。将样品放入二氧化锆球磨罐中，乙醇为球磨介质，球磨混合4h，球磨后的浆料先后进行干燥、过筛，过筛后粉体干压成薄片；然后在高温炉中1000℃下退火6h，排除有机物并分解盐类，获得片状坯体。
截取小块坯体，放入配有双光束二氧化碳激光器的气悬浮炉中，用高纯氧气作为载气，对样品进行悬浮熔炼，使样品在熔融状态下保持20s，获得相应组分的玻璃球体；将玻璃球体迅速投入去离子水中，让玻璃球因骤冷而爆裂成小碎片。
将若干碎片干燥后在球磨机上进行球磨混合至颗粒在0.2μm左右时，干燥、过筛，得到玻璃体微粉前驱体，前驱体粉末干压成坯体，在200Mpa冷等静压机中进行等静压成型，得到陶瓷坯体；
然后将陶瓷坯体放入真空炉中，首先在950℃下保温3h，然后升至1500℃保温10h进行高温晶化。最后，对得到的陶瓷进行表面抛光处理，即得到化学式为Ca2.9194Ce0.0006La0.02Li0.06Sc2Si3O12的透明陶瓷，其厚度为0.5mm，透明度20％，致密度为99％。
实施例1制备得到的透明陶瓷的晶体结构、激发光谱和发射光谱与实施例6相似。
实施例2
Ca2.989Ce0.001Lu0.01 Sc1.99Zr0.01Si2.94P0.06O12的制备
按化学计量比称取CaCO3：2.9917克，CeO2：0.0017克，Lu2O3：0.0199克，Sc2O3：1.3751克，ZrO2:0.0123克，SiO2：1.7664克，(NH4)H2PO4：0.069克。将样品放入玛瑙研钵中，研磨混合45min，粉体手动压成薄片，在高温炉中1000℃下退火5h，排除有机物并分解盐类，获得片状坯体。。
截取少许薄片放入配有双光束二氧化碳激光器的气悬浮炉中，用高纯氧气作为载气，对样品进行悬浮熔炼，使样品在熔融状态下保持25s，获得相应组分的玻璃球体；将玻璃球体迅速投入去离子水中，让玻璃球因骤冷而爆裂成小碎片。
将若干小碎片干燥后在球磨机上进行球磨混合至颗粒在0.2μm左右时，干燥、过筛，得到玻璃体微粉前驱体，前驱体粉末干压成型，在200Mpa冷等静压机中进行等静压成型，得到陶瓷坯体；
然后将陶瓷坯体放入真空炉中，首先在900℃下保温4h，然后升至1450℃保温20h进行高温晶化。最后，对得到的陶瓷进行表面抛光处理，即得到化学式为Ca2.989Ce0.001Lu0.01Sc2Si2.94P0.06O12的透明陶瓷，其厚度为0.5mm，透明度30％，致密度为99％。
实施例2制备得到的透明陶瓷的晶体结构、激发光谱和发射光谱与实施例6相似。
实施例3
Ca2.99Ce0.01Sc2 Si2.96Al0.04O12的制备
按化学计量比称取CaCO3：2.9927克，CeO2：0.0172克，Sc2O3：1.382克，SiO2：1.7784克，Al2O3：0.0204克。将样品放入玛瑙研钵中，研磨混合40min，粉体手动压成薄片，在高温炉中1100℃下退火4h，排除有机物并分解盐类，获得片状坯体。
截取少许薄片放入配有双光束二氧化碳激光器的气悬浮炉中，用高纯氧气作为载气，对样品进行悬浮熔炼，使样品在熔融状态下保持30s，获得相应组分的玻璃球体；将玻璃球体迅速投入去离子水中，让玻璃球因骤冷而爆裂成小碎片。
将若干小碎片干燥后继续在球磨机上进行球磨混合至颗粒在0.2μm左右时，干燥、过筛，得到玻璃体微粉前驱体，前驱体粉末干压成型，200Mpa冷等静压机中进行等静压成型，得到陶瓷坯体；
然后将陶瓷坯体放入真空炉中，首先在950℃下保温4h，然后升至1430℃保温30h进行高温晶化。最后，对得到的陶瓷进行表面抛光处理，即得到化学式为Ca2.99Ce0.01Sc2Si2.96Al0.04O12的透明陶瓷，其厚度为0.5mm，透明度40％，致密度为99％。
实施例3制备得到的透明陶瓷的晶体结构见附图1(a)；激发光谱和发射光谱与实施例6相似。
实施例4
Ca2.98Ce0.02Sc1.95Hf0.05Si3O12的制备
按化学计量比称取CaCO3：2.9827克，CeO2：0.0344克，Sc2O3：1.3475克，SiO2：1.8024克，HfO2：0.1052克。将样品放入玛瑙研钵中，研磨混合30min后，取少许压成薄片，在高温炉中1050℃下退火6h，排除有机物并分解盐类，获得片状坯体。
截取少许薄片放入配有双光束二氧化碳激光器的气悬浮炉中，用高纯氧气作为载气，对样品进行悬浮熔炼，使样品在熔融状态下保持40s，获得相应组分的玻璃球体；将玻璃球体迅速投入去离子水中，让玻璃球因骤冷而爆裂成小碎片。
将若干小玻璃球碎片干燥后继续在球磨机上进行球磨混合至颗粒在0.2μm左右时，干燥、过筛，得到玻璃体微粉前驱体，前驱体粉末干压成型，在冷等静压机中进行等静压成型，200Mpa冷等静压机中进行等静压成型，得到陶瓷坯体；
然后将陶瓷坯体放入真空炉中，首先在900℃下保温4h，然后升至1430℃保温60h进行高温晶化。最后，对得到的陶瓷进行表面抛光处理，即得到化学式为Ca2.98Ce0.02Sc1.95Hf0.05Si3O12的透明陶瓷，其厚度为0.5mm，透明度25％，致密度为99％。
实施例4制备得到的透明陶瓷的晶体结构、激发光谱和发射光谱与实施例6相似。
实施例5
Ca2.95Ce0.02Gd0.03Sc2Si3O12的制备
按化学计量比称取CaCO3：7.3816克，CeO2：0.0861克，Gd2O3：0.1359克，Sc2O3：3.455克，SiO2：4.506克。将样品放入二氧化锆球磨罐中，乙醇为球磨介质，球磨混合1h，球磨后的浆料先后进行干燥、过筛，过筛后粉体干压成薄片；然后在高温炉中1050℃下退火5h，排除有机物并分解盐类，获得片状坯体。
截取小块坯体，放入配有双光束二氧化碳激光器的气悬浮炉中，用高纯氧气作为载气，对样品进行悬浮熔炼，使样品在熔融状态下保持30s，获得相应组分的玻璃球体；将玻璃球体迅速投入去离子水中，让玻璃球因骤冷而爆裂成小碎片。
将若干小碎片干燥后在球磨机上球磨混合至颗粒在0.2μm左右时，干燥、过筛，得到玻璃体微粉前驱体，前驱体粉末干压成坯体，200Mpa冷等静压机中进行等静压成型，得到陶瓷坯体；
然后将陶瓷坯体放入真空炉中，首先在920℃下保温6h，然后升至1460℃保温40h进行高温晶化。最后，对得到的陶瓷进行表面抛光处理，即得到化学式为Ca2.95Ce0.02Gd0.03Sc2Si3O12的透明陶瓷，其厚度为0.5mm，透明度40％，致密度为99％。
实施例5制备得到的透明陶瓷的晶体结构、激发光谱和发射光谱与实施例6相似。
实施例6
Ca2.96Ce0.03Y0.01Sc1.97Zr0.03Si3O12的制备
按化学计量比称取CaCO3：7.4067克，CeO2：0.1291克，Y2O3：0.0282克，ZrO2：0.0924克，Sc2O3：3.4032克，SiO2：4.506克。将样品放入球磨罐中，乙醇为球磨介质，球磨混合1h，球磨后的浆料先后进行干燥、过筛，过筛后粉体干压成薄片；然后在高温炉中1100℃下退火4h，排除有机物并分解盐类，获得片状坯体。
截取小块坯体，放入配有双光束二氧化碳激光器的气悬浮炉中，用高纯氧气作为载气，对样品进行悬浮熔炼，使样品在熔融状态下保持20s，获得相应组分的玻璃球体；将玻璃球体迅速投入去离子水中，让玻璃球因骤冷而爆裂成小碎片；
将若干小玻璃球碎片干燥后在球磨机上球磨混合至颗粒在0.2μm左右时，干燥、过筛，得到玻璃体微粉前驱体，前驱体粉末干压成坯体，200Mpa冷等静压机中进行等静压成型，得到陶瓷坯体；
然后将陶瓷坯体放入真空炉中，首先在930℃下保温4h，然后升至1440℃保温50h进行高温晶化。最后，对得到的陶瓷进行表面抛光处理，即得到化学式为Ca2.96Ce0.03Y0.01Sc1.97Zr0.03Si3O12的透明陶瓷，其厚度为0.5mm，透明度35％，致密度为99％。
实施例6制备得到的透明陶瓷的晶体结构见附图1(b)，激发光谱和发射光谱见附图2，图3为本实施例制备的荧光陶瓷结合YAG黄色荧光粉、CaAlSiN3:Eu2+红色荧光粉封装的LED，可以看出在蓝光激发下，光谱在460nm-660nm可见光范围内为连续光谱，无任何颜色缺失。
实施例7
Ca2.94Ce0.03Na0.03Sc1.99Mg0.01 Si3O12的制备
按化学计量比称取CaCO3：7.3566克，CeO2：0.1291克，Sc2O3：3.4305克，SiO2：4.506克，Na2CO3：0.0397克，MgO：0.0101克。同实施例3方法制备实施例7，获得的透明陶瓷，其厚度为0.5mm，透明度20％，致密度为99％。
实施例7制备得到的透明陶瓷的晶体结构、激发光谱和发射光谱与实施例6相似。
实施例8
Ca2.95Ce0.02Tb0.01La0.02Sc2Si2.98Al0.02O12的制备
按化学计量比称取CaCO3：7.38166克，CeO2：0.0861克，Sc2O3：3.4478克，SiO2：4.4760克，Tb2O3：0.0457克，La2O3：0.0815克。同实施例5方法制备实施例8，获得的透明陶瓷，其厚度为0.5mm，透明度25％，致密度为99％。
实施例8制备得到的透明陶瓷的晶体结构、激发光谱和发射光谱与实施例6相似。
实施例9
Ca2.95Ce0.02La0.03Sc2Si3O12的制备
按化学计量比称取CaCO3：7.3816克，CeO2：0.0861克，Sc2O3：3.4478克，SiO2：4.506克，La2O3：0.1222克。同实施例6方法制备实施例9，获得的透明陶瓷，其厚度为0.5mm，透明度30％，致密度为99％。
实施例9制备得到的透明陶瓷的晶体结构、激发光谱和发射光谱与实施例6相似。
实施例10
Ca2.96Ce0.04 Sc1.98Zr0.02Si3O12的制备
按化学计量比称取CaCO3：7.4017克，CeO2：0.1721克，Sc2O3：3.4133克，SiO2：4.506克，ZrO2：0.0616克。同实施例3方法制备实施例10，获得的透明陶瓷，其厚度为0.5mm，透明度10％，致密度为99％。
实施例10制备得到的透明陶瓷的晶体结构、激发光谱和发射光谱与实施例6相似。
实施例11
Ca2.91Ce0.06Na0.03Sc2Si3O12的制备
按化学计量比称取CaCO3：7.2815克，CeO2：0.2582克，Sc2O3：3.4478克，SiO2：4.506克，Na2CO3；0.0397克。同实施例3方法制备实施例11，获得的透明陶瓷，其厚度为0.5mm，透明度5％，致密度为99％。
实施例11制备得到的透明陶瓷的晶体结构、激发光谱和发射光谱与实施例6相似。
以上实施例只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷，其特征在于，化学式如(Ⅰ)：
(Ca1-x-yCexRy)3(Sc2-zLz)2(Si1-mKm)3O12 (Ⅰ)；
其中，R为元素Y、Gd、La、Lu、Tb、Li、Na中的一种或多种，L为元素Zr、Hf、Mg中的一种或多种，K为元素Al、P中的一种或两种，x、y、z、m为元素摩尔分数，且满足：0.0002≤x≤0.02，0≤y≤0.02，0≤z≤0.03，0≤m≤0.02，0＜y+z+m＜0.05。
2.根据权利要求1所述的一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷，其特征在于，所述的蓝绿光发射的荧光透明陶瓷具有石榴石晶体结构，属于立方晶系，空间群为Ia3d。
3.根据权利要求1所述的一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷，其特征在于，所述的蓝绿光发射的荧光透明陶瓷在410～470nm的蓝光激发下，发射出505nm绿光。
4.根据权利要求1所述的一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷，其特征在于，所述的蓝绿光发射的荧光透明陶瓷的厚度为0.1-2mm。
5.权利要求1所述的一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷的制备方法，其特征在于，包括：
步骤一：按照化学通式(Ⅰ)中各元素的化学计量比，分别称取含有Ca、Ce、R、Sc、L、Si、K的氧化物或其相应的盐，进行研磨，得到混合粉体；
步骤二：将步骤一得到的混合粉体放入模具中干压成薄片型，薄片在高温炉中退火，获得片状坯体；
步骤三：截取片状坯体样品，放入配有双光束二氧化碳激光器的气悬浮炉中，用高纯氧气作为载气，对样品进行悬浮熔炼，使样品在熔融状态下保持20-40s，获得相应组分的玻璃球体，将熔炼好的玻璃球体迅速投入去离子水中，让玻璃球因骤冷而爆裂成小碎片；
步骤四：将步骤三中若干小碎片干燥后放入洁净的球磨罐中，乙醇作为球磨介质，在球磨机上进行混合球磨至颗粒，干燥、过筛，得到玻璃体微粉前驱体，将前驱体粉末干压成型，进行冷等静压处理得到陶瓷坯体；
步骤五：将步骤四中陶瓷坯体放入真空炉中高温晶化，首先在900～950℃下保温3～6h，然后升至1400～1500℃保温10-60h，得到陶瓷；
步骤六：将步骤五中得到的陶瓷经过抛光处理，得到蓝绿光发射的荧光透明陶瓷。
6.根据权利要求5所述的一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的步骤一的研磨方式为手动研磨或者球磨。
7.根据权利要求6所述的一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的球磨条件为：乙醇为球磨介质，使用二氧化锆、刚玉或玛瑙球和二氧化锆或刚玉球磨罐，在球磨机上进行球磨混合0.5-5h，待粉体混合均匀将其取出，先后进行干燥、过筛，得到混合粉体。
8.根据权利要求5所述的一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的步骤二退火温度为1000-1100℃，退火时间为4～6h。
9.根据权利要求5所述的一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的步骤四的颗粒为0.2μm。
10.根据权利要求5所述的一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷的制备方法，其特征在于，所述的步骤四中冷等静压处理的压力为100-300Mpa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911049786.5A CN110642624A (zh) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | 一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201911049786.5A CN110642624A (zh) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | 一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110642624A true CN110642624A (zh) | 2020-01-03 |
Family
ID=69013978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201911049786.5A Pending CN110642624A (zh) | 2019-10-31 | 2019-10-31 | 一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110642624A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112552038A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-03-26 | 浙江大学 | 一种绿色荧光复合陶瓷及其制备方法和应用 |
| CN113213909A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-08-06 | 江苏师范大学 | 一种抗紫外线辐射的yag基透明陶瓷及其制备方法 |
| CN114292087A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-08 | 北京大学东莞光电研究院 | 一种无需封装的白光led外延材料制备方法 |
| CN117486615A (zh) * | 2023-12-29 | 2024-02-02 | 江苏先进无机材料研究院 | 一种真空微重力悬浮烧结制备SiC陶瓷及复合材料的方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101560390A (zh) * | 2009-05-21 | 2009-10-21 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 基于蓝光激发的黄色荧光粉及其应用 |
| CN104403668A (zh) * | 2014-12-10 | 2015-03-11 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种硅酸盐绿色荧光粉及其制备方法 |
| CN106518037A (zh) * | 2016-11-03 | 2017-03-22 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种全光谱发射的硅酸盐荧光陶瓷及其制备方法 |
| CN108018040A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-05-11 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种荧光陶瓷材料、其制备方法以及一种低色温白光led |
| CN110204324A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-09-06 | 浙江大学 | 一种绿色荧光透明陶瓷的制备方法和应用 |
-
2019
- 2019-10-31 CN CN201911049786.5A patent/CN110642624A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101560390A (zh) * | 2009-05-21 | 2009-10-21 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 基于蓝光激发的黄色荧光粉及其应用 |
| CN104403668A (zh) * | 2014-12-10 | 2015-03-11 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种硅酸盐绿色荧光粉及其制备方法 |
| CN106518037A (zh) * | 2016-11-03 | 2017-03-22 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种全光谱发射的硅酸盐荧光陶瓷及其制备方法 |
| CN108018040A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-05-11 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种荧光陶瓷材料、其制备方法以及一种低色温白光led |
| CN110204324A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-09-06 | 浙江大学 | 一种绿色荧光透明陶瓷的制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 干勇: "《稀土晶体材料》", 31 May 2018, 冶金工业出版社 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112552038A (zh) * | 2020-11-13 | 2021-03-26 | 浙江大学 | 一种绿色荧光复合陶瓷及其制备方法和应用 |
| CN113213909A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-08-06 | 江苏师范大学 | 一种抗紫外线辐射的yag基透明陶瓷及其制备方法 |
| CN114292087A (zh) * | 2021-12-28 | 2022-04-08 | 北京大学东莞光电研究院 | 一种无需封装的白光led外延材料制备方法 |
| CN117486615A (zh) * | 2023-12-29 | 2024-02-02 | 江苏先进无机材料研究院 | 一种真空微重力悬浮烧结制备SiC陶瓷及复合材料的方法 |
| CN117486615B (zh) * | 2023-12-29 | 2024-05-14 | 江苏先进无机材料研究院 | 一种真空微重力悬浮烧结制备SiC陶瓷及复合材料的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101812997B1 (ko) | 실리케이트 형광체, 실리케이트 형광체의 제조방법 및 이를 포함하는 발광 장치 | |
| KR101507250B1 (ko) | 옥시나이트라이드 발광재료, 그 제조방법 및 이로부터 제조된 조명광원 | |
| CN110642624A (zh) | 一种蓝绿光发射的荧光透明陶瓷及其制备方法 | |
| JP6101700B2 (ja) | Ｌｅｄ赤色蛍光体及び該蛍光体を含有する発光デバイス | |
| CN106479498A (zh) | 一种氮氧化物蓝色荧光粉及其制备方法与应用 | |
| CN110467351B (zh) | 一种硼硅酸盐稀土发光微晶玻璃及其制备方法和应用 | |
| CN106520119B (zh) | 一种可发出青色光的荧光粉及其制备方法 | |
| CN106047341A (zh) | 一种稀土掺杂荧光粉、其合成方法及其在led器件上的应用 | |
| CN102517016A (zh) | 用于蓝光激发的固溶体荧光发光材料及其制备方法 | |
| CN112011332A (zh) | 一种远红光荧光粉以及包含该荧光粉的发光装置 | |
| CN101307228B (zh) | 氯铝硅酸盐荧光粉及其制备方法 | |
| CN101250407A (zh) | 硼硅酸盐荧光粉及其制备方法 | |
| CN103045267B (zh) | 一种氮化物荧光粉、其制备方法及含该荧光粉的发光装置 | |
| CN107176791B (zh) | 一种高功率照明与显示用荧光玻璃陶瓷及其制备方法和应用 | |
| CN108300467A (zh) | 一种白光led用蓝光荧光粉及制备方法和白光led发光装置 | |
| CN109370580B (zh) | 一种铋离子激活的钛铝酸盐荧光粉及其制备方法与应用 | |
| CN111187622A (zh) | 白光led用单一基质磷酸盐荧光粉及其制备方法 | |
| CN110668803A (zh) | 一种蓝绿光发射的钪硅酸盐荧光陶瓷及其制备方法 | |
| CN110003908A (zh) | 白光led用硅酸盐红色荧光粉及制备方法和白光led发光装置 | |
| CN112266239B (zh) | 一种白光led/ld用高热稳定性高显色指数荧光陶瓷及其制备方法 | |
| TWI432555B (zh) | 鋁酸鹽類化合物螢光粉 | |
| CN112920801A (zh) | 一种红光荧光粉材料及其制备方法 | |
| WO2018098690A1 (zh) | 一种led照明装置及其制备方法 | |
| CN109294583B (zh) | 一种白光led用铈离子掺杂钛酸钆钡蓝光荧光粉及其制备方法 | |
| TWI836463B (zh) | 石榴石結構螢光粉及包含該螢光粉的發光裝置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200103 |