DD226899A1 - METHOD FOR PRODUCING A FLUORATE - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffes auf der Basis von blau emittierendem Bariumeuropiummagnesiumaluminat mit hexagonaler Kristallstruktur fuer den Einsatz in Ein- und Mehrkomponentenleuchtstofflampen. Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Leuchtstoff kostenguenstiger herzustellen, mit dem eine Qualitaetssteigerung von Leuchtstofflampen garantiert wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Bariumeuropiummagnesiumaluminat-Leuchtstoff mit definierter Korngroessenverteilung zu entwickeln, bei dem aufwendige Zwischenstufen sowie die Nachbehandlung des Leuchtstoffes eingespart werden. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass in der Festkoerperreaktion Al2O3 umgesetzt wird, dessen Korngroessenverteilung durch Variation der Faellungstemperatur des Al(OH)3 und anschliessendem Vergluehen zu g- oder a-Al2O3 und/oder durch Klassieren eingestellt wird, wobei die Beeinflussung der Korngroessenverteilung des Leuchtstoffes ueber die Korngroessenverteilung des eingesetzten g- bzw. a-Al2O3 und durch Variation der Gluehtemperatur des Leuchtstoffes erreicht wird.The invention relates to a process for the preparation of a phosphor based on blue-emitting barium europium magnesium aluminate having a hexagonal crystal structure for use in single and multi-component fluorescent lamps. The object of the invention is to produce a phosphor more cost-effective, with which an increase in quality of fluorescent lamps is guaranteed. The invention has for its object to develop a process for the production of barium europium magnesium aluminate phosphor having a defined grain size distribution, are saved in the elaborate intermediates and the post-treatment of the phosphor. According to the invention, this object is achieved by reacting Al 2 O 3 in the solid state reaction whose grain size distribution is adjusted by varying the precipitation temperature of the Al (OH) 3 and subsequent calcination to g or α-Al 2 O 3 and / or by classification, wherein the influencing of the grain size distribution the phosphor is achieved via the particle size distribution of the g- or a-Al 2 O 3 used and by varying the annealing temperature of the phosphor.
Description
Titel der ErfindungTitle of the invention
Verfahren zur Herstellung eines LeuchtstoffesProcess for the preparation of a phosphor
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffes auf der Basis von blau emittierendem Bariumeuropiummagnesiumaluminat mit hexagonaler Kristallstruktur, der als Einzelkomponente bzw. als Bestandteil einer Mehrkomponentenmischung in Entladungslampen für Beleuchtungszwecke, Fototherapie sowie für die Beeinflussung photochemischer Prozesse eingesetzt wird.The invention relates to a process for the preparation of a blue-emitting barium-europium-magnesium aluminate-based luminophore having a hexagonal crystal structure which is used as a single component or as a constituent of a multicomponent mixture in discharge lamps for illumination purposes, phototherapy and for influencing photochemical processes.
Charakteristik der bekannten technischen LösungCharacteristic of the known technical solution
Es ist bekannt, daß durch übliche Mahl- und sich anschliessende Klassierungsverfahren, beispielsweise durch Sieben, Sichten und Sedimentieren, Leuchtstoffpulver, die durch konventionelle Festkörperreaktion entstanden sind und eine breite Korngrößenverteilung aufweisen, in diskrete Kornfraktionen zerlegt werden. Dadurch werder Korngrößenbereiche von 2-20 ,um erreicht, die in Leuchtstofflampen üblich und hinsichtlich Lichtausbeute, Haftfestigkeit, Belagsgewicht und Aussehen der Schicht optimal sind.It is known that by conventional grinding and subsequent classification methods, for example by sieving, sifting and sedimentation, phosphor powders which have been produced by conventional solid-state reaction and have a broad particle size distribution are decomposed into discrete particle fractions. As a result, the grain size ranges of 2-20 are reached, which are common in fluorescent lamps and optimal in terms of light output, adhesion, coating weight and appearance of the layer.
Der Nachteil des Verfahrens liegt darin, daß durch diese Art der Aufbereitung der Leuchtstoffe zusätzliche Verarbeitungsstufen bei gleichzeitiger Verringerung der Ausbeute notwendig sind. Darüber hinaus ergeben sich in den meisten Fällen negative Auswirkungen auf die für den Lumineszenzprozeß wichtige Oberfläche der Kristallite und somit auf die Qualität der Leuchtstoffe.The disadvantage of the method is that additional processing steps are necessary with simultaneous reduction of the yield by this type of treatment of the phosphors. In addition, in most cases, negative effects on the important for the luminescence process surface of the crystallites and thus on the quality of the phosphors.
Die üblicherweise nach der DE-OS 2 353 943 und der US-PS 4 161 457 angewandten Verfahren zur Herstellung von Aluminat-Leuchtstoffen unter Anwendung von uneinheitlichen Al3O3 und Schmelzmitteln weisen die genannten Nachteile auf, da die gewünschte Teilchengröße der Leuchtstoffe nicht reproduzierbar erhalten werden kann.The process typically according to DE-OS 2,353,943 and U.S. Patent No. 4,161,457 used for the production of aluminate phosphors using non-uniform Al 3 O 3, and melting agents have the mentioned disadvantages, since the desired particle size of the phosphors not reproducible can be obtained.
Der Nachteil der in der DD-PS 207 213 beschriebenen Verfahrensweise zur Herstellung von Aluminat-Leuchtstoffen mit einheitlicher Teilchengröße und Teilchengestalt besteht darin, daß die Herstellung von C^-Al2O3 über Jf^-Al2O3 aus (NH4)Al(SO4J2 . 12 H2O in mehreren Verarbeitungsschritten mittels Gasphasentransportreaktion halogenhaltige, die Umwandlungsreaktion auslösende Verbindungen, wie z. B. NH.Cl, erfordern. Damit sind höhere Produktions- und Energiekosten, eine höhere Umweltbelastung durch das Freisetzen von gasförmigem NH4Cl bzw. HCl sowie SO3 bzw. SO2 verbunden und außerdem aufwendige Waschvorgänge zur Entfernung der Cl"- undThe disadvantage of the procedure described in DD-PS 207 213 for the preparation of aluminate phosphors with uniform particle size and particle shape is that the preparation of C ^ -Al 2 O 3 via Jf ^ -Al 2 O 3 from (NH 4 ) Al (SO 4 J 2, 12 H 2 O in several processing steps by gas-phase transport reaction halogen-containing, the conversion reaction-initiating compounds, such as NH.Cl require .This means higher production and energy costs, a higher environmental impact by the release of gaseous NH 4 Cl or HCl and SO 3 or SO 2 connected and also consuming washing operations to remove the Cl "- and
2-SO 4-Ionen notwendig.2-SO 4- ions necessary.
Ziel der Erfindung »Object of the invention »
Das Ziel der Erfindung besteht darin, einen Leuchtstoff kostengünstiger herzustellen, mit dem eine Qualitätssteigerung von Leuchtstofflampen garantiert wird.The object of the invention is to produce a phosphor more cost-effectively, with which an increase in quality of fluorescent lamps is guaranteed.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Bariumeuropiummagnesiumaluminat-Leuchtstoff mit definierter Korngrößenverteilung zu entwickeln, bei dem aufwendige Zwischenstufen sowie die Nachbehandlung des Leuchtstoffes eingespart werden.The invention is based on the object to develop a process for the preparation of barium europium magnesium aluminate phosphor having a defined particle size distribution, in which expensive intermediates and the post-treatment of the phosphor are saved.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß von einem Gemisch der Karbonate, Fluoride und/oder Oxide der Elemente Barium, Europium, Magnesium und Aluminium ausgegangen wird und dieses in einer Festkörperreaktion zu einem Bariumeuropiummagnesiumaluminat-Leuchtstoff mit hexagonaler Kristallstruktur umgesetzt wird. Dabei ist zu beachten, daß die Korngrößenverteilung des eingesetzten jj" - bzw. oO-AlJ3~ unterhalb der Korngrößenverteilung liegt, die der Leuchtstoff aufweisen soll.According to the invention the object is achieved in that it is assumed that a mixture of carbonates, fluorides and / or oxides of the elements barium, europium, magnesium and aluminum and this is reacted in a solid state reaction to a Bariumeuropiummagnesiumaluminat phosphor having a hexagonal crystal structure. It should be noted that the particle size distribution of the used jj "- or oO-AlJ3 ~ is below the particle size distribution, which should have the phosphor.
Die entsprechende Korngrößenverteilung des Al2O3 kann durch übliche Mahl- und sich anschließende Klassierungsverfahren, wie Sieben, Sichten, Sedimentieren u.a., erhalten werden. Dieses Vorgehen in diesem Verarbeitungsschritt zeigt keine negativen Auswirkungen auf die sich anschließende Darstellung des Leuchtstoffes· Besonders rationell läßt sich die Korngrößenverteilung des Al2 0O über die Fällungstemperatur bei der Darstellung von Al(OH)3 in wäßriger Lösung einstellen. Das Al(OH)3 wird nach mehreren Waschvorgängen durch Verglühen in <f- bzw.Od-Al2O3 mit definierter Korngrößenverteilung überführt. Die Untersuchungen über den Einfluß der Fällungstemperatur haben gezeigt, daß im Temperaturbereich von 10 0C -The corresponding particle size distribution of the Al 2 O 3 can be obtained by conventional grinding and subsequent classification methods, such as sieving, sifting, sedimentation, among others. This procedure in this processing step shows no negative effects on the subsequent representation of the phosphor · Particularly efficient way to set the grain size distribution of Al 2 0 O on the precipitation temperature in the representation of Al (OH) 3 in aqueous solution. After several washes, the Al (OH) 3 is converted by combustion into <f- or Od-Al 2 O 3 with a defined particle size distribution. The investigations on the influence of the precipitation temperature have shown that in the temperature range of 10 0 C -
2°3 2 ° 3
100 C das Maximum der Korngrößenverteilung des Al^O« zwischen 0,1 - 60 UTi variiert werden kann.100 C the maximum of the grain size distribution of Al ^ O "can be varied between 0.1 - 60 UTi.
Es konnte weiterhin nachgewiesen werden, daß eine Verschiebung der Bereiche maximaler Korngröße zwischen dem eingesetzten ^- bzw« οό -Al203-Ausgangsprodukt und den daraus präparierten Leuchtstoffen auftritt* Diese Maximumsverschiebung beträgt zwischen 3-15 /um je nach der Struktur der Korngrößenverteilung des Al O3. Ferner wurde festgestellt, daß die Variation der Glühtemperatur des Leuchtstoffes zwischen 1000 - 2000 0C eine Veränderung des Maximums der Korngrößenverteilung des Leuchtstoffes im Bereich von 1-60 /Um verursacht ·It has also been demonstrated that there is a shift in the areas of maximum grain size between the starting ^ or οό- Al 2 O 3 starting product and the phosphors prepared therefrom * This maximum shift is between 3-15 / μm depending on the structure of the grain size distribution of the Al O 3 . It was also found that the variation of the annealing temperature of the phosphor between 1000 - 2000 0 C causes a change in the maximum of the particle size distribution of the phosphor in the range of 1-60 / To ·
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kostengünstiger hergestellten Bariumeuropiummagnesiumaluminate mit hexagonaler Kristallstruktur weisen eine hohe Effektivität, eine hohe Stabilität, die geforderten Lumineszenzeigenschaften und die gewünschte Korngrößenverteilung für den weiteren Verarbeitungsprozeß als Lampenleuchtstoff auf.The barium-europium-magnesium aluminates having a hexagonal crystal structure produced at lower cost by the process according to the invention have high efficiency, high stability, the required luminescence properties and the desired grain size distribution for the further processing process as lamp luminescent material.
Ausführungsbeispieleembodiments
Die Erfindung soll nachstehend an drei Ausführungsbeispielen erläutert werden.The invention will be explained below with reference to three embodiments.
Die hochgereinigten Ausgangsmaterialien, z· B. 12,321 g BaCO,,, 4,392 g MgF2, 41,069 g Al3O3 und 1,418 g Eu2O3 werden intensiv gemörsert und in einem Sinterkorundtiegel in einem Sinterkorundrohr im N2/H2-Gasstrom bei einer Glühtemperatur von 1200 0C 1 h geglüht. Wird ein ^- bzw. O^ -Al2°3 mit eineffl Kornspektrum zwischen 2,5 - 5 /Um eingesetzt, das durch Klassieren erzeugt wurde, entsteht ein Aluminat-Leuchtstoff mit einem Bereich maximaler Korngröße zwischen 7-12 ,um.The highly purified starting materials, such as · 12.321 g BaCO ,,, 4.392 g MgF 2, Al 3 O 3 41.069 g, and 1.418 g Eu 2 O 3 are intensively ground in a mortar and a Sinterkorundtiegel in a Sinterkorundrohr in N 2 / H 2 gas flow annealed at an annealing temperature of 1200 0 C for 1 h. When a ^ - or O ^ - Al 2 ° 3 with a grain size range between 2.5-5 / μm is used, which was generated by classification, an aluminate phosphor with a maximum grain size range of between 7 and 12 μm is formed.
Wird nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren ein ο - bzw. o^ -Al2O3 eingesetzt, das aus einem bei einer Fällungstemperatur von 38 0C dargestellten Al(OH)3 mit anschließender Verglühung zu Al2O3 entstanden ist und ein Kornspektrum mit einem Maximum zwischen 5-10 ,um aufweist, entsteht ein Aluminat-Leuchtstoff mit einem Bereich maximaler Korngröße zwischen 10 - 20 ,um.Is used according to the method described in Example 1, a ο - or o ^ -Al 2 O 3 , which is formed from an Al (OH) 3 shown at a precipitation temperature of 38 0 C followed by calcination to Al 2 O 3 and a Grain spectrum with a maximum between 5-10, um, results in an aluminate phosphor having a maximum grain size range between 10 - 20, to.
Wird nach dem im Beispiel 1 beschriebenen Verfahren eine Glühtemperatur von 1200 0C gewählt, entsteht ein Aluminat-Leuchtstoff mit einem Bereich maximaler Korngröße zwischen 8-13 ,um, während bei einer Glühtemperatur von 1500 0C ein Bereich maximaler Korngröße zwischen 20 - 33 ,um auftritt.Is by the process described in Example 1, an annealing temperature of 1200 0 C selected, an aluminate phosphor is produced with an area of maximum grain size of between 8-13 in order, while at an annealing temperature of 1500 0 C, a region of maximum grain size of between 20 - 33, to occur.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1984
- 1984-09-05 DD DD26701684A patent/DD226899A1/en not_active IP Right Cessation
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