CN114455976B - 荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法及复合材料 - Google Patents

荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法及复合材料 Download PDF

Info

Publication number
CN114455976B
CN114455976B CN202111620765.1A CN202111620765A CN114455976B CN 114455976 B CN114455976 B CN 114455976B CN 202111620765 A CN202111620765 A CN 202111620765A CN 114455976 B CN114455976 B CN 114455976B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluorescent
glass
powder
temperature
ceramic
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.)
Active
Application number
CN202111620765.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114455976A (zh
Inventor
不公告发明人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou Guanglian Electronic Technology Co ltd
Original Assignee
Guangzhou Guanglian Electronic Technology Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou Guanglian Electronic Technology Co ltd filed Critical Guangzhou Guanglian Electronic Technology Co ltd
Priority to CN202111620765.1A priority Critical patent/CN114455976B/zh
Publication of CN114455976A publication Critical patent/CN114455976A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114455976B publication Critical patent/CN114455976B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C12/00Powdered glass; Bead compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C4/00Compositions for glass with special properties
    • C03C4/12Compositions for glass with special properties for luminescent glass; for fluorescent glass
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10Shaped 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 aluminium oxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/06Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
    • C04B38/063Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B38/0635Compounding ingredients
    • C04B38/0645Burnable, meltable, sublimable materials
    • C04B38/067Macromolecular compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C04B2235/3222Aluminates other than alumino-silicates, e.g. spinel (MgAl2O4)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3225Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/9646Optical properties
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种荧光玻璃‑陶瓷复合材料的制备方法及复合材料,所述制备方法通过先制备多孔荧光陶瓷,然后在真空压力炉内将荧光粉玻璃粉混合物通过高压的方式压入多孔荧光陶瓷内,保证了荧光粉、玻璃粉充分进入荧光陶瓷孔隙内,提高荧光玻璃陶瓷的致密度和降低荧光玻璃陶瓷的孔隙率,使用黄色荧光粉作为基础荧光发光材料保证了复合材料的亮度,通过低温烧结将红色荧光粉和绿色荧光粉制作成荧光玻璃‑陶瓷的复合材料,从而可以有效提升荧光玻璃陶瓷复合材料的显色指数。

Description

荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法及复合材料
技术领域
本发明涉及荧光材料技术领域,更具体地,涉及一种荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法及复合材料。
背景技术
激光照明具有LED照明所不具有的优势,激光照明的效率是LED照明的上千倍,不仅能增加照射距离,提高安全性,同时还具有体积小、结构紧凑等特点。激光显示目前已在投影行业、数字院线、舞台灯、汽车照明等多个领域进行了广泛的应用。
激光实现白光照明的方式主要有两种,一是利用激光激发荧光材料,部分激光转换成可见光,比如黄光、红光、绿光等,然后通过光色互补原理实现白光照明;二是利用红绿蓝三色激光直接复合形成白光实现照明。目前在市场上采用的大都是第一种方式实现激光照明,但是由于激光的输入能量密度要比LED的高很多,产生的热量对于普通的荧光材料和封装材料影响较大,甚至出现烧坏的现象。在荧光粉封装领域主要采用的是有机硅胶,有机硅胶存在着热导率低、稳定性差,在长时间的热量积累情况下,容易造成硅胶封装材料变黄、碳化甚至烧坏变黑,对于激光照明来说,容易造成蓝光泄露,对器件安全、人身安全造成危害。目前研究人员针对封装散热不良所主要研究的领域主要是荧光玻璃和荧光陶瓷。荧光玻璃是采用玻璃作为基质,荧光粉均匀分散在玻璃基质中;荧光陶瓷是指将氧化铝粉与荧光粉或者荧光粉的原料共烧成陶瓷,荧光陶瓷具有高的热导率、热稳定性、以及较高的力学性能和化学稳定性。
在激光照明白光应用中,主要采用YAG:Ce3+荧光粉作为发光材料,但是在YAG:Ce3+荧光粉中缺乏红光部分,从而出现显色指数/色域较低的问题。目前在无机封装中主要采用添加长波黄色荧光粉或者红色荧光粉进行封装来提升光源的显色指数。
有技术文献提到,采用烧结工艺制备多孔荧光陶瓷,然后将荧光粉与玻璃粉的混合物通过浸泡的方式将其浸入多孔荧光陶瓷中,此种方法可以解决荧光陶瓷显指低的问题,但是也存在着一些问题,首先在在烧结过程中,多孔陶瓷的开孔孔径和闭孔含量不能控制;其次将荧光陶瓷浸泡在荧光粉与玻璃粉浆液中这种方法在浸泡过程中容易出现闭气孔无法良好填充,其他开气孔由于只是浸泡的方式,荧光粉和玻璃粉不能充分浸入陶瓷开气孔中,无法保证多孔荧光陶瓷与荧光玻璃混合充分结合,从而影响荧光陶瓷的发光效率。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法,所述制备方法工艺条件简单易实现,采用所述制备方法制备出的荧光玻璃-陶瓷复合材料导热性和耐老化性能优异,且能有效提高光源的显色指数。
本发明采取的技术方案是:
一种荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)制作多孔荧光陶瓷:
将黄色荧光粉、氧化铝和溶剂按质量比(15~45):100:(150~250)进行混料,添加氧化铝质量2~5%的粘结剂和添加氧化铝质量5~10%的造孔剂,混合均匀,烘干,压制成型,然后按烧结制度烧制成型得到多孔荧光陶瓷,最高烧结的温度为1300℃~1500℃;
(2)制备荧光粉玻璃粉混合物:
将混合荧光粉、玻璃粉、溶剂按照(40~70):100:(200~300)混合,然后离心,分离溶剂,将固体材料进行烘烤除去溶剂,得到荧光粉玻璃粉混合物,所述混合荧光粉为绿色荧光粉和红色荧光粉的混合物;
(3)真空压力炉制备荧光玻璃-陶瓷复合材料:
将多孔荧光陶瓷放入第一耐高温器具中,密封处理;将荧光粉玻璃粉混合物放入第二耐高温器具中,然后将第一耐高温器具、第二耐高温器具均置于真空压力炉中;
用一根耐高温管一端插入第一耐高温器具中,另一端插入荧光粉玻璃粉混合物底部;
对真空压力炉进行抽真空和充入惰性气体操作,当真空压力炉内压强升至0.1Mpa或以上时开始进行加热,加热到400℃~550℃,保温20~40min,然后充入惰性气体至炉内压强为8~10MPa,保压5~30min,荧光粉玻璃粉受热后形成浆液且在惰性气体压力作用下经耐高温管流入第一耐高温器具中;
停止加热、打开真空压力炉气阀,待冷却后取出第一耐高温器具中的固体,即得到荧光玻璃-陶瓷复合材料。
在其中一个实施例中,所述烧结制度为:在600±50℃保温2~5小时,然后抽真空通入保护性气体,升温至1300℃~1500℃并保温1~3小时。进一步地,所述保护性气体为惰性气体,如氮气、氩气。
在其中一个实施例中,所述压制成型的成型压强为100MPa~250MPa。
在其中一个实施例中,所述粘结剂为聚乙烯醇和/或聚乙二醇,所述造孔剂为PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)微球或PS(聚苯乙烯)微球。
在其中一个实施例中,所述造孔剂的粒径是15~20μm。
在其中一个实施例中,所述多孔荧光陶瓷孔隙率为开气孔率为15~30%,和/或,所述多孔荧光陶瓷的闭气孔率小于3%。
在其中一个实施例中,所述混合荧光粉中绿色荧光粉和红色荧光粉的质量比为(30~65):(5~10)。
在其中一个实施例中,所述黄色荧光粉的粒径为1~10μm;和/或,所述绿色荧光粉的粒径为5μm~15μm;和/或,所述红色荧光粉的粒径为5μm~15μm。
在其中一个实施例中,所述黄色荧光粉峰值波长是545~560nm;和/或,所述绿色荧光粉峰值波长是515nm~525nm;和/或,所述红色荧光粉峰值波长是640nm~650nm。
在其中一个实施例中,所述黄色荧光粉成分为Y3Al5O12:Ce3+和/或Lu3Al5O12:Ce3+;和/或,所述绿色荧光粉成分为Lu3Al5O12:Ce3+和/或(Ga)Al5Y3O12:Ce3+;和/或,所述红色荧光粉成分为(SrCa)AlSiN3:Eu。
在其中一个实施例中,所述玻璃粉是低温玻璃粉,玻璃化转变点在350℃~500℃之间。
在其中一个实施例中,还包括切割步骤:荧光玻璃-陶瓷复合材料经切割、打磨、抛光得到荧光玻璃陶瓷片。
在其中一个实施例中,所述制备荧光粉玻璃粉混合物的步骤中还包括:在混合荧光粉、玻璃粉的混合物中加入覆镁二氧化钛包覆量子点,所述覆镁二氧化钛包覆量子点的质量为混合荧光粉质量的10~50%。
在其中一个实施例中,所述覆镁二氧化钛包覆量子点的制备方法如下;
(1)将125~130份的钛酸四丁酯溶于350~400份的无水乙醇中,然后加入冰醋酸调节pH值为4,加入6~9份醋酸镁,充分搅拌,然后放置于通风橱通风处理1.5~2h,得到覆镁二氧化钛溶胶;
(2)取20~30份覆镁二氧化钛溶胶放入100~150份乙醇中进行混合,然后加入6~9份分散剂,在50~65℃下进行搅拌0.5~1.5小时,再置于80±5℃烤箱中干燥至颗粒状,然后将颗粒研磨成粉末,再以10±2℃/min的升温速度在300±20℃下焙烧50~70min,得到纳米覆镁二氧化钛;
(3)将纳米覆镁二氧化钛与量子点溶液通过旋涡混合器混合均匀,其中,量子点溶液中量子点的含量与纳米覆镁二氧化钛的质量比为(40~50):50,然后离心30~60min,沉淀物过滤后放入真空烤箱中进行烘烤,烘烤温度40~60℃,烘烤时间为20~60min,得到覆镁二氧化钛包覆量子点复合物。
量子点材料激发效率高,亮度高,可以进一步提高荧光玻璃-陶瓷复合材料的发光效率,但量子点易受水、氧气等因素的制约而影响其发光效率。用纳米二氧化钛包覆量子点可以有效的屏蔽环境中的水、氧等,对量子点起到保护作用,维护量子点的光学性能,在二氧化钛中混入镁,还能够进一步提高纳米粒子的透光性,从而使制备出的荧光玻璃具有优异的透光性,进一步提高了荧光玻璃的出光效率和光通量,对量子点的这种预处理提高量子点的分散性。因而在制备荧光粉玻璃粉混合物的过程中添加覆镁二氧化钛包覆量子点复合物则可以既提高荧光玻璃-陶瓷复合材料的发光效率,又不受水、氧等环境因素的影响。
由上述的荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法制备得到的荧光玻璃-陶瓷复合材料。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:本技术方案在制备荧光陶瓷的过程中加入造孔剂并控制工艺条件制备了开气孔率、闭气孔率较为适宜的多孔荧光陶瓷,在真空压力炉内将荧光粉玻璃粉的混合物通过高压的方式压入多孔荧光陶瓷内,保证了混合荧光粉、玻璃粉充分进入多孔荧光陶瓷孔隙内,提高了荧光玻璃陶瓷的致密度、降低荧光玻璃-陶瓷的孔隙率以及提高了荧光粉在荧光玻璃-陶瓷复合材料中分布的均匀性,其中,荧光陶瓷基体充分保证了复合材料的导热性和耐老化性,黄色荧光粉作为基础荧光发光材料保证了复合材料的亮度,荧光玻璃成型温度低,红色荧光粉和绿色荧光粉可以有效提升荧光玻璃陶瓷复合材料的显色指数,且本发明荧光玻璃-陶瓷制备方法工艺条件简单易实现。
附图说明
图1为本发明实施例的荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法流程图。
具体实施方式
为了使本申请的申请目的、技术方案和有益技术效果更加清晰,以下结合实施例对本申请进行进一步详细说明。应当理解的是,本说明书中描述的实施例仅仅是为了解释本申请,并非为了限定本申请。
为了简便,本文仅明确地公开了一些数值范围。然而,任意下限可以与任何上限组合形成未明确记载的范围;以及任意下限可以与其它下限组合形成未明确记载的范围,同样任意上限可以与任意其它上限组合形成未明确记载的范围。此外,尽管未明确记载,但是范围端点间的每个点或单个数值都包含在该范围内。因而,每个点或单个数值可以作为自身的下限或上限与任意其它点或单个数值组合或与其它下限或上限组合形成未明确记载的范围。
在本文的描述中,需要说明的是,除非另有说明,“以上”、“以下”为包含本数,“一种或多种”中的“多种”的含义是两种以上。
在研究过程中,发明人发现,荧光陶瓷具有好的耐热性和耐老化性能,但存在制作困难、成本高等不足,荧光玻璃具有好的透光率高、低温成型等特性,但存在折射率低、耐热性差、强度低等不足。
基于上述问题的发现和研究提出本申请。
在本申请的一个实施方式中,本申请提供一种荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法,包括如下步骤:
(1)制作多孔荧光陶瓷:
将黄色荧光粉、氧化铝和溶剂按质量比(15~45):100:(150~250)进行混料,添加氧化铝质量2~5%的粘结剂,添加氧化铝质量5~10%的造孔剂,混合均匀,烘干,压制成型,然后按烧结制度烧制成型得到多孔荧光陶瓷,最高烧结的温度为1300℃~1500℃;
(2)制备荧光粉玻璃粉混合物:
将混合荧光粉、玻璃粉、溶剂按照(40~70):100:(200~300)混合,然后离心,分离溶剂,将固体材料进行烘烤除去溶剂,烘烤温度40~60℃,烘烤时间60~90min,得到荧光粉玻璃粉混合物,所述混合荧光粉为绿色荧光粉和红色荧光粉的混合物;
(3)真空压力炉制备荧光玻璃-陶瓷复合材料:
将多孔荧光陶瓷放入第一耐高温器具中,密封处理;将荧光粉玻璃粉混合物放入第二耐高温器具中,然后将第一耐高温器具、第二耐高温器具均置于真空压力炉中;
用一根耐高温管一端插入第一耐高温器具中,另一端插入荧光粉玻璃粉混合物底部;
对真空压力炉进行抽真空和充入惰性气体操作,当真空压力炉内压强升至0.1Mpa或以上时开始进行加热,加热到400℃~550℃,保温20~40min;然后充入惰性气体至炉内压强为8~10MPa,保压5~30min;荧光粉玻璃粉受热后形成浆液且在惰性气体压力作用下经耐高温管流入第一耐高温器具中;
停止加热、打开真空压力炉气阀,待冷却后取出第一耐高温器具中的固体,即得到荧光玻璃-陶瓷复合材料。
本技术方案先制备了多孔荧光陶瓷,将多孔荧光陶瓷作为复合材料的主体成分,通过造孔剂的作用使制备的荧光陶瓷具有多孔结构,且通过控制工艺条件使得制备出的多孔荧光陶瓷开气孔率、闭气孔率较为适宜,且用黄色荧光粉作为荧光陶瓷的主体荧光粉,可以保证复合材料的亮度。粘结剂的加入则是为了便于成型。本技术又将绿色荧光粉和红色荧光粉的混合物与玻璃粉混合通过加压的方式压入多孔荧光陶瓷内,保证了荧光粉、玻璃粉充分进入荧光陶瓷孔隙内,提高荧光玻璃陶瓷的致密度和降低荧光玻璃陶瓷的孔隙率,其中的荧光陶瓷基体充分保证了复合材料的导热性和耐老化性,黄色荧光粉作为基础荧光发光材料保证了复合材料的亮度,最后通过低温烧结完成将红色荧光粉和绿色荧光粉填充入荧光陶瓷内,制作成荧光玻璃-陶瓷的复合材料,从而可以有效提升荧光玻璃陶瓷复合材料的显色指数。相比于一般的浸泡方式,本申请通过真空压力炉进行加热加压操作,将加热融化的玻璃液和荧光粉的浆液通过压力作用压入到了多孔荧光陶瓷的孔隙中,避免了由于孔隙的表面张力、液体的流动性差等因素的作用导致浆液无法有效进入孔隙中,其中,当真空压力炉内压强升至0.1Mpa或以上开始进行加热至加热到400℃~550℃时,玻璃粉受热熔融成液态,和荧光粉混合形成浆液,充入的惰性气体会使炉内压强增大,浆液在压力作用下会从第二耐高温器具经耐高温管流入第一耐高温器具中,再在压力作用下充分进入多孔荧光陶瓷的孔隙中,从而得到荧光玻璃填充充分的荧光陶瓷-陶瓷复合材料。
本申请上述耐高温器具、耐高温管是指由在600℃以上均不会熔融的耐高材料制成的器具。在本申请中,所述耐高温器具具体使用的是坩埚,所述耐高温管具体使用的是304不锈钢,其在他实施方式中,也可以为由铜管、其他型号的不锈钢等耐高温材料制成的器具。
在任意的实施例中,所述烧结制度为:在600±50℃保温2~5小时,用以排除有机挥发物,然后抽真空通入保护性气体,升温至1300℃~1500℃并保温1~3小时。
在任意的实施例中,所述成型压力为100MPa~250MPa。
在任意的实施例中,所述造孔剂为聚乙烯醇和/或聚乙二醇。
在任意的实施例中,所述多孔荧光陶瓷孔隙率为开气孔率为15~30%,和/或,所述多孔荧光陶瓷的闭气孔率小于3%。
在任意的实施例中,所述混合荧光粉中绿色荧光粉和红色荧光粉的质量比为(30~65):(5~10)。
以下实施例所用的原料如下:
荧光粉:
黄色荧光粉:粒径为1~10μm,成分为Y3Al5O12:Ce3+和/或Lu3Al5O12:Ce3+,峰值波长为545~560nm;
绿色荧光粉:粒径为5μm~15μm,成分为Lu3Al5O12:Ce3+和/或(Ga)Al5Y3O12:Ce3+,峰值波长为515nm~525nm;
红色荧光粉:粒径为5μm~15μm,成分为(SrCa)AlSiN3:Eu,峰值波长是640nm~650nm。
氧化铝:氧化铝粉、粒径为100~300nm;
造孔剂:PMMA或PS,粒径15um~20μm;
玻璃粉:低温玻璃粉,玻璃化转变点在350℃~500℃;
值得注意的是,所用的荧光粉、氧化铝、造孔剂、玻璃粉只是用于示例性说明,对于荧光粉的粒径、峰值波长大小、氧化铝粉的粒径、造孔剂的粒径、低温玻璃粉的玻璃化转变点的温度等在上述范围内合理浮动均可以实现本申请的技术效果,也均属于本申请请求保护的范围。
另,黄色荧光粉、绿色荧光粉都可以为Lu3Al5O12:Ce3+,其呈现不同颜色和发光效果的原因在于Ce3+含量不同、峰值波长不同。
本申请的上述申请内容并不意欲描述本申请中的每个公开的实施方式或每种实现方式。如下描述更具体地举例说明示例性实施方式。在整篇申请中的多处,通过一系列实施例提供了指导,这些实施例可以以各种组合形式使用。在各个实例中,列举仅作为代表性组,不应解释为穷举。
下述实施例更具体地描述了本申请公开的内容,这些实施例仅仅用于阐述性说明,因为在本申请公开内容的范围内进行各种修改和变化对本领域技术人员来说是明显的。除非另有声明,以下实施例中所报道的所有份、百分比、和比值都是基于质量计,而且实施例中使用的所有试剂如非特别说明都可商购获得或是按照常规方法进行合成获得,并且可直接使用而无需进一步处理,以及实施例中使用的仪器均可商购获得。
实施例1
一种荧光玻璃-陶瓷复合材料,其制备过程包括如下步骤:
(1)制作多孔荧光陶瓷:
将黄色荧光粉(Y3Al5O12:Ce3+)、氧化铝和溶剂(乙醇)按质量比35:100:200进行混料,添加氧化铝质量4%的粘结剂聚乙二醇和5%的造孔剂PMMA微球,混合均匀,放入烤箱中烘干(温度70~85℃),过200目的筛网,100MPa~200MPa压制成型,然后按烧结制度:在600±50℃保温2~4小时,用以排除有机挥发物,然后抽真空通入保护性气氛,升温至1300℃~1500℃并保温2~3小时烧制成型得到多孔荧光陶瓷,经测定,得到的多孔荧光陶瓷的开气孔率在15~30%之间,闭气孔率小于3%(开气孔率和闭气孔率的测定方法采用压汞法)。
(2)制备荧光粉玻璃粉混合物:
将混合荧光粉、玻璃粉、溶剂(乙醇)按照56:100:260混合,然后离心,分离溶剂,将固体材料放入烤箱中进行烘烤,烘烤温度40~60℃,烘烤时间60~90min,得到荧光粉玻璃粉混合物,所述混合荧光粉为绿色荧光粉(Lu3Al5O12:Ce3+)和红色荧光粉((SrCa)AlSiN3:Eu)的混合物,所述绿色荧光粉和红色荧光粉的质量比为48:8。
(3)真空压力炉制备荧光玻璃-陶瓷复合材料:
将多孔荧光陶瓷放入第一耐高温器具(坩埚)中,并在第一耐高温器具内部放入石墨片填充第一耐高温器具四周的空隙,防止多孔荧光陶瓷在安放过程中出现晃动现象,密封处理;将荧光粉玻璃粉混合物放入第二耐高温器具(坩埚)中,然后将第一耐高温器具、第二耐高温器具均置于真空压力炉中;
用一根耐高温管((304不锈钢材质)一端插入第一耐高温器具中,另一端插入荧光粉玻璃粉混合物底部;
先关闭真空炉,对真空压力炉进行抽真空和充入惰性气体(N2)操作(重复抽真空和充氮气操作2~3次),当真空压力炉内压强升至0.1Mpa或以上时开始进行加热,加热到400℃~500℃,保温20~40min,然后充入惰性气体至炉内压强为8~10MPa,保压5~30min,荧光粉玻璃粉受热后形成浆液且在惰性气体压力作用下经耐高温管流入第一耐高温器具中;
停止加热、打开真空压力炉气阀,待冷却至80℃以下后取出第一耐高温器具中的固体,即得到荧光玻璃-陶瓷复合材料。
实施例2
一种荧光玻璃-陶瓷复合材料,其制备过程包括如下步骤:
(1)制作多孔荧光陶瓷:
将黄色荧光粉(Y3Al5O12:Ce3+)、氧化铝和溶剂(乙醇)按质量比28:100:180进行混料,添加氧化铝质量2%的粘结剂聚乙二醇和5%的造孔剂PMMA微球,混合均匀,放入烤箱中烘干(温度70~85℃),过200目的筛网,100MPa~200MPa压制成型,然后按烧结制度:在600±50℃保温2~4小时,用以排除有机挥发物,然后抽真空通入保护性气氛,升温至1300℃~1500℃并保温2~3小时烧制成型得到多孔荧光陶瓷,经测定,得到的多孔荧光陶瓷的开气孔率在15~30%之间,闭气孔率小于3%(开气孔率和闭气孔率的测定方法采用压汞法)。
(2)制备荧光粉玻璃粉混合物:
将混合荧光粉、玻璃粉、溶剂(乙醇)按照60:100:250混合,然后离心,分离溶剂,将固体材料放入烤箱中进行烘烤,烘烤温度40~60℃,烘烤时间60~90min,得到荧光粉玻璃粉混合物,所述混合荧光粉为绿色荧光粉(Lu3Al5O12:Ce3+)和红色荧光粉((SrCa)AlSiN3:Eu)的混合物,所述绿色荧光粉和红色荧光粉的质量比为52:8。
(3)真空压力炉制备荧光玻璃-陶瓷复合材料:
将多孔荧光陶瓷放入第一耐高温器具中,并在第一耐高温器具内部放入石墨片填充第一耐高温器具四周的空隙,防止多孔荧光陶瓷在安放过程中出现晃动现象,密封处理;将荧光粉玻璃粉混合物放入第二耐高温器具中,然后将第一耐高温器具、第二耐高温器具均置于真空压力炉中;
用一根耐高温管一端插入第一耐高温器具中,另一端插入荧光粉玻璃粉混合物底部;
先关闭真空炉,对真空压力炉进行抽真空和充入惰性气体(N2)操作(重复抽真空和充氮气操作2~3次),当真空压力炉内压强升至0.1Mpa或以上时开始进行加热,加热到400℃~500℃,保温20~40min,然后充入惰性气体至炉内压强为8~10MPa,保压5~30min,荧光粉玻璃粉受热后形成浆液且在惰性气体压力作用下经耐高温管流入第一耐高温器具中;
停止加热、打开真空压力炉气阀,待冷却至80℃以下后取出第一耐高温器具中的固体,即得到荧光玻璃-陶瓷复合材料。
实施例3
一种荧光玻璃-陶瓷复合材料,其制备过程包括如下步骤:
(1)制作多孔荧光陶瓷:
将黄色荧光粉(Y3Al5O12:Ce3+)、氧化铝和溶剂(乙醇)按质量比15:100:150进行混料,添加氧化铝质量4%粘结剂聚乙二醇和的6%的造孔剂PMMA微球,混合均匀,放入烤箱中烘干(温度70~85℃),过200目的筛网,100MPa~200MPa压制成型,然后按烧结制度:在600±50℃保温2~4小时,用以排除有机挥发物,然后抽真空通入保护性气氛,升温至1300℃~1500℃并保温2~3小时烧制成型得到多孔荧光陶瓷,经测定,得到的多孔荧光陶瓷的开气孔率在15~30%之间,闭气孔率小于3%(开气孔率和闭气孔率的测定方法采用压汞法)。
(2)制备荧光粉玻璃粉混合物:
将混合荧光粉、玻璃粉、溶剂(乙醇)按照70:100:300混合,然后离心,分离溶剂,将固体材料放入烤箱中进行烘烤,烘烤温度40~60℃,烘烤时间60~90min,得到荧光粉玻璃粉混合物,所述混合荧光粉为绿色荧光粉(Lu3Al5O12:Ce3+)和红色荧光粉((SrCa)AlSiN3:Eu)的混合物,所述绿色荧光粉和红色荧光粉的质量比为65:5。
(3)真空压力炉制备荧光玻璃-陶瓷复合材料:
将多孔荧光陶瓷放入第一耐高温器中,并在第一耐高温器具内部放入石墨片填充第一耐高温器具四周的空隙,防止多孔荧光陶瓷在安放过程中出现晃动现象,密封处理;将荧光粉玻璃粉混合物放入第二耐高温器具中,然后将第一耐高温器具、第二耐高温器具均置于真空压力炉中;
用一根耐高温管一端插入第一耐高温器具中,另一端插入荧光粉玻璃粉混合物底部;
先关闭真空炉,对真空压力炉进行抽真空和充入惰性气体(N2)操作(重复抽真空和充氮气操作2~3次),当真空压力炉内压强升至0.1Mpa或以上时开始进行加热,加热到400℃~500℃,保温20~40min,然后充入惰性气体至炉内压强为8~10MPa,保压5~30min,荧光粉玻璃粉受热后形成浆液且在惰性气体压力作用下经耐高温管流入第一耐高温器具中;
停止加热、打开真空压力炉气阀,待冷却至80℃以下后取出第一耐高温器具中的固体,即得到荧光玻璃-陶瓷复合材料。
实施例4
一种荧光玻璃-陶瓷复合材料,其制备过程包括如下步骤:
(1)制作多孔荧光陶瓷:
将黄色荧光粉(Y3Al5O12:Ce3+)、氧化铝、溶剂(乙醇)按质量比45:100:250进行混料,添加氧化铝质量5%粘结剂聚乙二醇和的10%的造孔剂PMMA微球,混合均匀,放入烤箱中烘干(温度70~85℃),过200目的筛网,100MPa~200MPa压制成型,然后按烧结制度:在600±50℃保温2~4小时,用以排除有机挥发物,然后抽真空通入保护性气氛,升温至1300℃~1500℃并保温2~3小时烧制成型得到多孔荧光陶瓷,经测定,得到的多孔荧光陶瓷的开气孔率在15~30%之间,闭气孔率小于3%(开气孔率和闭气孔率的测定方法采用压汞法)。
(2)制备荧光粉玻璃粉混合物:
将混合荧光粉、玻璃粉、溶剂(乙醇)按照40:100:200混合,然后离心,分离溶剂,将固体材料放入烤箱中进行烘烤,烘烤温度40~60℃,烘烤时间60~90min,得到荧光粉玻璃粉混合物,所述混合荧光粉为绿色荧光粉(Lu3Al5O12:Ce3+)和红色荧光粉((SrCa)AlSiN3:Eu)的混合物,所述绿色荧光粉和红色荧光粉的质量比为30:10。
(3)真空压力炉制备荧光玻璃-陶瓷复合材料:
将多孔荧光陶瓷放入第一耐高温器具中,并在第一耐高温器具内部放入石墨片填充第一耐高温器具四周的空隙,防止多孔荧光陶瓷在安放过程中出现晃动现象,密封处理;将荧光粉玻璃粉混合物放入第二耐高温器具中,然后将第一耐高温器具、第二耐高温器具均置于真空压力炉中;
用一根耐高温管一端插入第一耐高温器具中,另一端插入荧光粉玻璃粉混合物底部;
先关闭真空炉,对真空压力炉进行抽真空和充入惰性气体(N2)操作(重复抽真空和充氮气操作2~3次),当真空压力炉内压强升至0.1Mpa或以上时开始进行加热,加热到400℃~500℃,保温20~40min,然后充入惰性气体至炉内压强为8~10MPa,保压5~30min,荧光粉玻璃粉受热后形成浆液且在惰性气体压力作用下经耐高温管流入第一耐高温器具中;
停止加热、打开真空压力炉气阀,待冷却至80℃以下后取出第一耐高温器具中的固体,即得到荧光玻璃-陶瓷复合材料。
实施例5
一种荧光玻璃-陶瓷复合材料,其制备过程包括如下步骤:
(1)制作多孔荧光陶瓷:
将黄色荧光粉(Y3Al5O12:Ce3+)、氧化铝、溶剂(乙醇)按质量比35:100:200进行混料,添加氧化铝质量4%的粘结剂聚乙二醇和5%的造孔剂PMMA微球,混合均匀,放入烤箱中烘干(温度70~85℃),过200目的筛网,200MPa~250MPa压制成型,然后按烧结制度:在600±50℃保温4~5小时,用以排除有机挥发物,然后抽真空通入保护性气氛,升温至1300℃~1500℃并保温1~2小时烧制成型得到多孔荧光陶瓷,经测定,得到的多孔荧光陶瓷的开气孔率在15~30%之间,闭气孔率小于3%(开气孔率和闭气孔率的测定方法采用压汞法)。
(2)制备荧光粉玻璃粉混合物:
将混合荧光粉、玻璃粉、溶剂(乙醇)按照56:100:260混合,然后离心,分离溶剂,将固体材料放入烤箱中进行烘烤,烘烤温度40~60℃,烘烤时间60~90min,得到荧光粉玻璃粉混合物,所述混合荧光粉为绿色荧光粉(Lu3Al5O12:Ce3+)和红色荧光粉((SrCa)AlSiN3:Eu)的混合物,所述绿色荧光粉和红色荧光粉的质量比为48:8。
(3)真空压力炉制备荧光玻璃-陶瓷复合材料:
将多孔荧光陶瓷放入第一耐高温器具中,并在第一耐高温器具内部放入石墨片填充第一耐高温器具四周的空隙,防止多孔荧光陶瓷在安放过程中出现晃动现象,密封处理;将荧光粉玻璃粉混合物放入第二耐高温器具中,然后将第一耐高温器具、第二耐高温器具均置于真空压力炉中;
用一根耐高温管一端插入第一耐高温器具中,另一端插入荧光粉玻璃粉混合物底部;
先关闭真空炉,对真空压力炉进行抽真空和充入惰性气体(N2)操作(重复抽真空和充氮气操作2~3次),当真空压力炉内压强升至0.1Mpa或以上时开始进行加热,加热到500℃~550℃,保温20~40min,然后充入惰性气体至炉内压强为8~10MPa,保压5~30min,荧光粉玻璃粉受热后形成浆液且在惰性气体压力作用下经耐高温管流入第一耐高温器具中;
停止加热、打开真空压力炉气阀,待冷却至80℃以下后取出第一耐高温器具中的固体,即得到荧光玻璃-陶瓷复合材料。
实施例6
一种荧光玻璃-陶瓷复合材料,其制备过程包括如下步骤:
(1)制作多孔荧光陶瓷:
将黄色荧光粉(Lu3Al5O12:Ce3+)、氧化铝、溶剂(乙醇)按质量比35:100:200进行混料,添加氧化铝质量4%的粘结剂聚乙烯醇和5%的造孔剂PS微球,混合均匀,放入烤箱中烘干(温度70~85℃),过200目的筛网,100MPa~200MPa压制成型,然后按烧结制度:在600±50℃保温2-4小时,用以排除有机挥发物,然后抽真空通入保护性气氛,升温至1300℃~1500℃并保温2-3小时烧制成型得到多孔荧光陶瓷,经测定,得到的多孔荧光陶瓷的开气孔率在15~30%,闭气孔率小于3%(开气孔率和闭气孔率的测定方法采用压汞法)。
(2)制备荧光粉玻璃粉混合物:
将混合荧光粉、玻璃粉、溶剂(乙醇)按照56:100:260混合,然后离心,分离溶剂,将固体材料放入烤箱中进行烘烤,烘烤温度40~60℃,烘烤时间60~90min,得到荧光粉玻璃粉混合物,所述混合荧光粉为绿色荧光粉((Ga)Al5Y3O12:Ce3+)和红色荧光粉((SrCa)AlSiN3:Eu)的混合物,所述绿色荧光粉和红色荧光粉的质量比为48:8。
(3)真空压力炉制备荧光玻璃-陶瓷复合材料:
将多孔荧光陶瓷放入第一耐高温器具中,并在第一耐高温器具内部放入石墨片填充第一耐高温器具四周的空隙,防止多孔荧光陶瓷在安放过程中出现晃动现象,密封处理;将荧光粉玻璃粉混合物放入第二耐高温器具中,然后将第一耐高温器具、第二耐高温器具均置于真空压力炉中;
用一根耐高温管一端插入第一耐高温器具中,另一端插入荧光粉玻璃粉混合物底部;
先关闭真空炉,对真空压力炉进行抽真空和充入惰性气体(N2)操作(重复抽真空和充氮气操作2~3次),当真空压力炉内压强升至0.1Mpa或以上时开始进行加热,加热到400℃~500℃,保温20~40min,然后充入惰性气体至炉内压强为8~10MPa,保压5~30min,荧光粉玻璃粉受热后形成浆液且在惰性气体压力作用下经耐高温管流入第一耐高温器具中;
停止加热、打开真空压力炉气阀,待冷却至80℃以下后取出第一耐高温器具中的固体,即得到荧光玻璃-陶瓷复合材料。
实施例7
一种荧光玻璃-陶瓷复合材料,其制备过程包括如下步骤:
(1)制作多孔荧光陶瓷:
将黄色荧光粉(Y3Al5O12:Ce3+)、氧化铝、溶剂(乙醇)按质量比35:100:200进行混料,添加氧化铝质量4%的粘结剂聚乙二醇和5%的造孔剂PMMA微球,混合均匀,放入烤箱中烘干(温度70~85℃),过200目的筛网,100MPa~200MPa压制成型,然后按烧结制度:在600±50℃保温2~4小时,用以排除有机挥发物,然后抽真空通入保护性气氛,升温至1300℃~1500℃并保温2~3小时烧制成型得到多孔荧光陶瓷,经测定,得到的多孔荧光陶瓷的开气孔率在15~30%之间,闭气孔率小于3%(开气孔率和闭气孔率的测定方法采用压汞法)。
(2)制备荧光粉玻璃粉混合物:
将混合荧光粉、玻璃粉、覆镁二氧化钛包覆量子点、溶剂(乙醇)按照56:100:6:260混合,然后离心,分离溶剂,将固体材料放入烤箱中进行烘烤,烘烤温度40~60℃,烘烤时间60~90min,得到量子点荧光粉玻璃粉混合物,所述混合荧光粉为绿色荧光粉(Lu3Al5O12:Ce3 +)和红色荧光粉((SrCa)AlSiN3:Eu)的混合物,所述绿色荧光粉和红色荧光粉的质量比为48:8;
其中覆镁二氧化钛包覆量子点的制备方法如下:
将128份的钛酸四丁酯溶于350~400份的无水乙醇中,然后加入冰醋酸调节pH值为4,加入7份醋酸镁,充分搅拌,然后放置于通风橱通风处理1.5~2h,得到覆镁二氧化钛溶胶;
取25份覆镁二氧化钛溶胶放入100~150份乙醇中进行混合,然后加入7.5份分散剂丁基三甲氧基硅烷,在50~65℃下进行搅拌0.5~1.5小时,再置于80±5℃烤箱中干燥至颗粒状,然后将颗粒研磨成粉末,再以10±2℃/min的升温速度在300±20℃下焙烧50~70min,得到纳米覆镁二氧化钛;
将纳米覆镁二氧化钛与量子点溶液CuInS2通过旋涡混合器混合均匀,其中,量子点溶液中量子点的含量与纳米覆镁二氧化钛的质量比为45:50,然后离心30~60min,沉淀物过滤后放入真空烤箱中进行烘烤,烘烤温度40~60℃,烘烤时间为20~60min,得到覆镁二氧化钛包覆量子点复合物。
(3)真空压力炉制备荧光玻璃-陶瓷复合材料:
将多孔荧光陶瓷放入第一耐高温器具中,并在第一耐高温器具内部放入石墨片填充第一耐高温器具四周的空隙,防止多孔荧光陶瓷在安放过程中出现晃动现象,密封处理;将荧光粉玻璃粉混合物放入第二耐高温器具中,然后将第一耐高温器具、第二耐高温器具均置于真空压力炉中;
用一根耐高温管一端插入第一耐高温器具中,另一端插入荧光粉玻璃粉混合物底部;
先关闭真空炉,对真空压力炉进行抽真空和充入惰性气体(N2)操作(重复抽真空和充氮气操作2~3次),当真空压力炉内压强升至0.1Mpa或以上时开始进行加热,加热到400℃~500℃,保温20~40min,然后充入惰性气体至炉内压强为8~10MPa,保压5~30min,量子点荧光粉玻璃粉受热后形成浆液且在惰性气体压力作用下经耐高温管流入第一耐高温器具中;
停止加热、打开真空压力炉气阀,待冷却至80℃以下后取出第一耐高温器具中的固体,即得到荧光玻璃-陶瓷复合材料。
实施例8
一种荧光玻璃-陶瓷复合材料,其制备过程的步骤(1)制作多孔荧光陶瓷和步骤(3)真空压力炉制备荧光玻璃-陶瓷复合材料与实施例7相同,区别在于,步骤(2)制备荧光粉玻璃粉混合物的过程不同,本实施例8步骤(2)制备荧光粉玻璃粉混合物的过程为:
将混合荧光粉、玻璃粉、覆镁二氧化钛包覆量子点、溶剂(乙醇)按照56:100:18:260混合,然后离心,分离溶剂,将固体材料放入烤箱中进行烘烤,烘烤温度40~60℃,烘烤时间60~90min,得到量子点荧光粉玻璃粉混合物,所述混合荧光粉为绿色荧光粉(Lu3Al5O12:Ce3+)和红色荧光粉((SrCa)AlSiN3:Eu)的混合物,所述绿色荧光粉和红色荧光粉的质量比为48:8;
其中覆镁二氧化钛包覆量子点的制备方法如下:
将125份的钛酸四丁酯溶于350~400份的无水乙醇中,然后加入冰醋酸调节pH值为4,加入9份醋酸镁,充分搅拌,然后放置于通风橱通风处理1.5~2h,得到覆镁二氧化钛溶胶;
取20份覆镁二氧化钛溶胶放入100~150份乙醇中进行混合,然后加入6份分散剂丁基三甲氧基硅烷,在50~65℃下进行搅拌0.5~1.5小时,再置于80±5℃烤箱中干燥至颗粒状,然后将颗粒研磨成粉末,再以10±2℃/min的升温速度在300±20℃下焙烧50~70min,得到纳米覆镁二氧化钛;
将纳米覆镁二氧化钛与量子点溶液CuInS2通过旋涡混合器混合均匀,其中,量子点溶液中量子点的含量与纳米覆镁二氧化钛的质量比为40:50,然后离心30~60min,沉淀物过滤后放入真空烤箱中进行烘烤,烘烤温度40~60℃,烘烤时间为20~60min,得到覆镁二氧化钛包覆量子点复合物。
实施例9
一种荧光玻璃-陶瓷复合材料,其制备过程的步骤(1)制作多孔荧光陶瓷和步骤(3)真空压力炉制备荧光玻璃-陶瓷复合材料与实施例7相同,区别在于,步骤(2)制备荧光粉玻璃粉混合物的过程不同,本实施例8步骤(2)制备荧光粉玻璃粉混合物的过程为:
将混合荧光粉、玻璃粉、覆镁二氧化钛包覆量子点、溶剂(乙醇)按照56:100:28:260混合,然后离心,分离溶剂,将固体材料放入烤箱中进行烘烤,烘烤温度40~60℃,烘烤时间60~90min,得到量子点荧光粉玻璃粉混合物,所述混合荧光粉为绿色荧光粉(Lu3Al5O12:Ce3+)和红色荧光粉((SrCa)AlSiN3:Eu)的混合物,所述绿色荧光粉和红色荧光粉的质量比为48:8;
其中覆镁二氧化钛包覆量子点的制备方法如下:
将130份的钛酸四丁酯溶于350~400份的无水乙醇中,然后加入冰醋酸调节pH值为4,加入6份醋酸镁,充分搅拌,然后放置于通风橱通风处理1.5~2h,得到覆镁二氧化钛溶胶;
取30份覆镁二氧化钛溶胶放入100~150份乙醇中进行混合,然后加入9份分散剂丁基三甲氧基硅烷,在50~65℃下进行搅拌0.5~1.5小时,再置于80±5℃烤箱中干燥至颗粒状,然后将颗粒研磨成粉末,再以10±2℃/min的升温速度在300±20℃下焙烧50~70min,得到纳米覆镁二氧化钛;
将纳米覆镁二氧化钛与量子点溶液CuInS2通过旋涡混合器混合均匀,其中,量子点溶液中量子点的含量与纳米覆镁二氧化钛的质量比为50:50,然后离心30~60min,沉淀物过滤后放入真空烤箱中进行烘烤,烘烤温度40~60℃,烘烤时间为20~60min,得到覆镁二氧化钛包覆量子点复合物。
对比例1
一种荧光玻璃-陶瓷复合材料,其制备过程如下:
(1)制作多孔荧光陶瓷:
将黄色荧光粉(Y3AI5O12:Ce3+)、氧化铝、溶剂(乙醇)按质量比35:100:200进行混料,添加氧化铝质量4%的粘结剂聚乙二醇和5%的造孔剂PMMA微球,混合均匀,放入烤箱中烘干(温度70~85℃),过200目的筛网,100MPa~200MPa压制成型,然后按烧结制度:在600±50℃保温2-4小时,用以排除有机挥发物,然后抽真空通入保护性气氛,升温至1300℃~1500℃并保温2-3小时烧制成型得到多孔荧光陶瓷,经测定,得到的多孔荧光陶瓷的开气孔率在15~30%,闭气孔率小于3%(开气孔率和闭气孔率的测定方法采用压汞法)。
(2)制备荧光粉玻璃粉浆料:
将混合荧光粉、玻璃粉、溶剂(乙醇)按照56:100:260混合,于球磨罐中球磨3h得到荧光玻璃浆料,所述混合荧光粉为绿色荧光粉(Lu3Al5O12:Ce3+)和红色荧光粉((SrCa)AlSiN3:Eu)的混合物,所述绿色荧光粉和红色荧光粉的质量比为48:8;
(3)荧光玻璃-陶瓷复合材料:
将多孔荧光陶瓷浸泡入荧光粉玻璃粉浆料中,浸泡12h,然后于600±50℃保温煅烧30min,冷却,得到荧光玻璃-陶瓷复合材料。
对比例2
一种荧光玻璃-陶瓷复合材料,其制备过程与实施例1大体相同,区别在于,本对比例制备多孔荧光陶瓷的过程中使用的荧光粉不是黄色荧光粉,而是混合荧光粉,所述混合荧光粉为绿色荧光粉(Lu3Al5O12:Ce3+)和红色荧光粉((SrCa)AlSiN3:Eu)的混合物,所述绿色荧光粉和红色荧光粉的质量比为48:8。
对比例3
一种荧光玻璃-陶瓷复合材料,其制备过程与实施例1大体相同,区别在于,本对比例3步骤(1)制备荧光陶瓷的过程中未使用造孔剂。
将实施例1至9、对比例1至3所制备的荧光玻璃-陶瓷复合材料进行切割、打磨、抛光得到荧光玻璃-陶瓷片。对实施例1至9、对比例1、对比例2、对比例3制备的荧光玻璃-陶瓷片进行性能测试,测试内容及测试方法如下:
(1)Ra、光效:利用积分球进行测试;
(2)85℃环境点亮1000小时热衰:在环境温度为85℃的条件下参照GB/T 36361-2018《LED加速寿命试验方法》进行测试;
(3)导热系数测试:参照GB/T 39862-2021《高热导率陶瓷导热系数的检测》进行测试。
测得实验数据结果见表1。
表1
Figure GDA0003592842210000171
Figure GDA0003592842210000181
从实验测试结果可知,本发明所制备的荧光玻璃-陶瓷复合材料具有优异的导热性能和耐老化性能,光效好,显色指数Ra高。从实施例1和对比例1的对比可知,普通浸泡方式无法让荧光玻璃填充入荧光陶瓷中,对荧光玻璃-陶瓷复合材料的光效、显色指数、导热、耐老化性能均具有较大影响,从实施例1和对比例2的对比可知,选择红绿荧光粉作为烧结荧光陶瓷的发光材料,虽然会提高发光材料的显色指数,但是会降低发光材料的光效,因为红绿荧光粉受高温影响较大,影响光效。从实施例1和对比例3的对比可知,荧光陶瓷的孔隙结构对荧光玻璃的填充效果具有较大影响,从而导致制备出的荧光玻璃-陶瓷的Ra和导热系数受到较大影响。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明技术方案所作的举例,而并非是对本发明的具体实施方式的限定。凡在本发明权利要求书的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)制作多孔荧光陶瓷:
将黄色荧光粉、氧化铝和溶剂按质量比(15~45):100:(150~250)进行混料,添加氧化铝质量2~5%的粘结剂和氧化铝质量5~10%的造孔剂,混合均匀,烘干,压制成型,然后按烧结制度烧制成型得到多孔荧光陶瓷,烧结的温度为1300℃~1500℃;
(2)制备荧光粉玻璃粉混合物:
将混合荧光粉、玻璃粉、覆镁二氧化钛包覆量子点、溶剂混合,然后离心,分离溶剂,将固体材料进行烘烤除去溶剂,得到荧光粉玻璃粉混合物,所述混合荧光粉为绿色荧光粉和红色荧光粉的混合物,其中混合荧光粉、玻璃粉、溶剂的比为(40~70):100:(200~300),所述覆镁二氧化钛包覆量子点的质量为混合荧光粉质量的10~50%;
(3)真空压力炉制备荧光玻璃-陶瓷复合材料:
将多孔荧光陶瓷放入第一耐高温器具中,密封处理;将荧光粉玻璃粉混合物放入第二耐高温器具中,然后将第一耐高温器具、第二耐高温器具均置于真空压力炉中;
用一根耐高温管一端插入第一耐高温器具中,另一端插入荧光粉玻璃粉混合物底部;
对真空压力炉进行抽真空和充入惰性气体操作,当真空压力炉内压强升至0.1MPa以上时开始进行加热,加热到400℃~550℃,保温20~40min,然后充入惰性气体至炉内压强为8~10MPa,保压5~30min,荧光粉玻璃粉受热后形成浆液且在惰性气体压力作用下经耐高温管流入第一耐高温器具中;
停止加热、打开真空压力炉气阀,待冷却后取出第一耐高温器具中的固体,即得到荧光玻璃-陶瓷复合材料。
2.根据权利要求1所述的荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于,所述烧结制度为:在600±50℃保温2~5小时,然后抽真空充入保护性气体,升温至1300℃~1500℃并保温1~3小时。
3.根据权利要求1所述的荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于,所述压制成型的成型压强为100MPa~250MPa。
4.根据权利要求1所述的荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于,所述粘结剂为聚乙烯醇和/或聚乙二醇,所述造孔剂为PMMA微球或PS微球。
5.根据权利要求1所述的荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于,所述多孔荧光陶瓷的开气孔率为15~30%,和/或,所述多孔荧光陶瓷的闭气孔率小于3%。
6.根据权利要求1所述的荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于,所述混合荧光粉中绿色荧光粉和红色荧光粉的质量比为(30~65):(5~10)。
7.根据权利要求1所述的荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于,所述黄色荧光粉的粒径为1~10μm;和/或,所述绿色荧光粉的粒径为5μm~15μm;和/或,所述红色荧光粉的粒径为5μm~15μm。
8.根据权利要求1所述的荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于,所述黄色荧光粉的峰值波长是545~560 nm;和/或,所述绿色荧光粉的峰值波长是515nm~525nm;和/或,所述红色荧光粉的峰值波长是640nm~650nm。
9.根据权利要求1所述的荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于,所述黄色荧光粉成分为Y3Al5O12:Ce3+和/或Lu3Al5O12:Ce3+;和/或,所述绿色荧光粉成分为Lu3Al5O12:Ce3+和/或(Ga)Al5Y3O12:Ce3+;和/或,所述红色荧光粉成分为(SrCa)AlSiN3:Eu。
10.根据权利要求1所述的荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于,所述玻璃粉是低温玻璃粉,玻璃化转变点在350℃~500℃之间。
11.根据权利要求1所述的荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于,还包括切割步骤:荧光玻璃-陶瓷复合材料经切割、打磨、抛光得到荧光玻璃-陶瓷片。
12.根据权利要求1所述的荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法,其特征在于,所述覆镁二氧化钛包覆量子点的制备方法如下;
(1)将125~130份的钛酸四丁酯溶于350~400份的无水乙醇中,然后加入冰醋酸调节pH值为4,加入6~9份醋酸镁,充分搅拌,然后放置于通风橱通风处理1.5~2h,得到覆镁二氧化钛溶胶;
(2)取20~30份覆镁二氧化钛溶胶放入100~150份乙醇中进行混合,然后加入6~9份分散剂,在50~65℃下进行搅拌0.5~1.5小时,再置于80±5℃烤箱中干燥至颗粒状,然后将颗粒研磨成粉末,再以10±2℃/min的升温速度在300±20℃下焙烧50~70min,得到纳米覆镁二氧化钛;
(3)将纳米覆镁二氧化钛与量子点溶液通过旋涡混合器混合均匀,其中,量子点溶液中量子点的含量与纳米覆镁二氧化钛的质量比为(40~50):50,然后离心30~60min,沉淀物过滤后放入真空烤箱中进行烘烤,烘烤温度40~60℃,烘烤时间为20~60min,得到覆镁二氧化钛包覆量子点复合物。
13.由权利要求1至12所述的荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法制备得到的荧光玻璃-陶瓷复合材料。
CN202111620765.1A 2021-12-28 2021-12-28 荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法及复合材料 Active CN114455976B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111620765.1A CN114455976B (zh) 2021-12-28 2021-12-28 荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法及复合材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111620765.1A CN114455976B (zh) 2021-12-28 2021-12-28 荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法及复合材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114455976A CN114455976A (zh) 2022-05-10
CN114455976B true CN114455976B (zh) 2022-09-09

Family

ID=81408098

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111620765.1A Active CN114455976B (zh) 2021-12-28 2021-12-28 荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法及复合材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114455976B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116177994A (zh) * 2022-05-18 2023-05-30 石家庄铁道大学 一种新型高温钙钛矿发光陶瓷及其制备方法
CN116282937A (zh) * 2023-02-24 2023-06-23 重庆微敏科技有限公司 一种大功率led用荧光玻璃材料及其制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5216400B2 (zh) * 1971-12-17 1977-05-09
US9260340B2 (en) * 2010-03-05 2016-02-16 Ocean's King Lighting Science & Technology Co., Ltd. Luminous nano-glass-ceramics used as white LED source and preparing method of luminous nano-glass-ceramics
CN102231418A (zh) * 2011-06-27 2011-11-02 中外合资江苏稳润光电有限公司 高显色指数白光led的制作方法
CN109467453B (zh) * 2017-09-07 2021-12-07 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种具有特征微观结构的荧光陶瓷及其制备方法和应用
CN108115990A (zh) * 2017-12-29 2018-06-05 安徽宏实光机电高科有限公司 一种防水耐磨同质双层瓦楞增强纸板的生产方法
CN108365077B (zh) * 2018-02-09 2019-08-02 深圳市鹏信捷通科技有限公司 一种高色域背光模组
CN110903088B (zh) * 2018-09-14 2022-02-22 深圳光峰科技股份有限公司 一种多孔荧光陶瓷及其制备方法、发光装置和投影装置
CN112537953B (zh) * 2020-12-16 2022-03-08 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种复合荧光陶瓷及其制备方法
CN113560541A (zh) * 2021-07-13 2021-10-29 珠海亿特立新材料有限公司 一种铝碳化硅大功率led散热器及其制备方法
CN113603462B (zh) * 2021-07-20 2022-08-26 中国计量大学 一种陶瓷-玻璃复合结构荧光色轮及其制备方法和在激光显示源中的应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN114455976A (zh) 2022-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhang et al. Pore-existing Lu3Al5O12: Ce ceramic phosphor: An efficient green color converter for laser light source
CN114455976B (zh) 荧光玻璃-陶瓷复合材料的制备方法及复合材料
CN109467453B (zh) 一种具有特征微观结构的荧光陶瓷及其制备方法和应用
CN103011614B (zh) 一种荧光玻璃片及其制备方法
JP5633114B2 (ja) 蛍光体複合材料に用いられるSnO−P2O5系ガラス
CN107200588B (zh) 一种氮化铝基质的荧光陶瓷的制备方法及相关荧光陶瓷
Xu et al. Lu3Al5O12: Ce@ SiO2 phosphor-in-glass: its facile synthesis, reduced thermal/chemical degradation and application in high-power white LEDs
CN106684216A (zh) 一种用于白光led的复合透明荧光陶瓷片及其制备方法
WO2019169868A1 (zh) 荧光陶瓷及其制备方法
JP5939463B2 (ja) ガラスおよび当該ガラスを用いた波長変換部材
CN104177079B (zh) 用于白光LED荧光转换的含Sr的Ce:YAG基透明陶瓷及其制备方法
CN106887486B (zh) 用于白光led器件的条形码结构荧光陶瓷及其制备方法与应用
Sun et al. Green emitting spinel/Ba2SiO4: Eu2+/spinel sandwich structure robust ceramic phosphor prepared by spark plasma sintering
CN104003726B (zh) 一种用于白光led灯的yag透明陶瓷及其制备方法
CN104119071B (zh) 一种采用新型透明陶瓷的led灯具
JP2015046579A (ja) 光変換部材の製造方法、光変換部材、照明光源および液晶表示装置
WO2020073811A1 (zh) 一种荧光陶瓷及其制备方法、光源装置和投影装置
CN115180835B (zh) 一种蓝宝石基荧光玻璃陶瓷及其制备方法
US20240002722A1 (en) Green fluorescent ceramic material, preparation method therefor and use thereof
WO2014119603A1 (ja) 光変換部材、光変換部材の製造方法、照明光源および液晶表示装置
WO2021243522A1 (zh) 含气孔的荧光陶瓷的制造方法
CN107651955A (zh) 一种白光led照明用的复相透明陶瓷及其制备方法
CN110981481B (zh) 一种高光效白光led用阶梯式复相荧光陶瓷的制备方法
CN114044668A (zh) 掺铈钇铝石榴石透明陶瓷原料及制备方法
CN113603462A (zh) 一种陶瓷-玻璃复合结构荧光色轮及其制备方法和在激光显示源中的应用

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant