DE112005000930B4 - α-SiAlON-Pulver und Verfahren zur Herstellung davon - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte umfasst: Anwenden einer Wärmebehandlung in einer reduzierenden und nitridierenden Atmosphäre auf eine Vorstufenverbindung, die mindestens Elementbestandteile M, Si, Al und O enthält, wobei M ein Element oder ein Gemisch von 2 oder mehr Elementen ist, die aus Li, Mg, Ca, Sr, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu ausgewählt sind, zum Verringern eines Sauerstoffgehalts und Erhöhen eines Stickstoffgehalts der Vorstufenverbindung, wobei die reduzierende und nitridierende Atmosphäre eine gemischte Gasatmosphäre von Ammoniak- und Kohlenwasserstoffgas ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein α-SiAlON-pulver und ein Verfahren zur Herstellung davon. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein α-SiAlON-pulver und ein Verfahren zur Herstellung davon, wobei sich das α-SiAlON-pulver zur Verwendung als Leuchtstoff eignet, frei von Färbungen ist, die der Kontamination mit Verunreinigungen zuzuschreiben sind, und hauptsächlich ein feines α-SiAlON enthält.
  • Stand der Technik
  • α-SiAlON ist eine Verbindung der allgemeinen Formel MxSi12-(m+n)Alm+nOnN16-n, die durch einen Siliciumnitridkristall vom α-Typus gebildet ist, der Al und O substitutionell in festem Zustand darin gelöst und ein Metallelement M interstitionell in festem Zustand darin gelöst enthält.
  • x, m und n sind Parameter, die die gelösten Mengen der jeweiligen Elemente in den festen Zuständen bestimmen (d. h. die Zusammensetzung des SiAlONs) und Werte in den Bereichen von 0 < x ≤ 2, 0 < m ≤ 6 bzw. 0 ≤ n ≤ 3 annehmen.
  • Bekannte Beispiele für ein Metallelement M, das ein α-SiAlON bildet, schließen Li, Mg, Ca, Sr, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu und dergleichen ein. Gesinterte α-SiAlON-Körper weisen eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und dergleichen auf, und werden demzufolge als Schneidewerkzeuge, wärmebeständige Maschinenteile und dergleichen verwendet.
  • Weiterhin wird in letzter Zeit mit einer Verwendung von α-SiAlON als Leuchtstoff gerechnet (siehe Referenz 1 des Patents), die bereitgestellt wird, indem ein fotoaktives Metall, wie Eu, in einem Gitter des α-SiAlONs in festem Zustand gelöst wird, so dass die resultierende feste Lösung durch ultraviolettes Licht oder durch blaues Licht angeregt wird, um dadurch sichtbares Licht zu emittieren.
  • Beispiele typischer Herstellungsverfahren von α-SiAlON schließen ein reaktives Sinterverfahren zum Formen eines Pulvergemisches aus einem Siliciumnitridpulver, einem Aluminiumnitridpulver und Oxiden des Metalls M und Erwärmen des Formkörpers auf 1700 bis 1800°C ein, um dabei einen festen gesinterten Körper zu erhalten. Bekannt als ein Syntheseverfahren für pulverförmiges α-SiAlON ist auch ein carbothermisches Reduktions-Nitridierungsverfahren (siehe Referenz 2 des Patents), wobei ein Kohlenstoffpulver zu Siliciumoxid, Aluminiumoxid und Oxid des Metalls M gegeben wird und das resultierende Gemisch unter einer Stickstoffatmosphäre auf 1400 bis 1700°C erwärmt wird, um dabei ein Pulver zu erhalten.
  • Durch das reaktive Sinterverfahren wird jedoch kein feines Pulver, sondern ein dichter gesinterter Formkörper erhalten. Obwohl andererseits durch das carbothermische Reduktions-Nitridierungsverfahrens ein feines α-SiAlON-pulver mit einer Teilchengröße von 0,1 bis 2 μm erhalten werden kann, verbleibt der zugegebene Kohlenstoff im Endprodukt, wodurch Färbungen hervorgerufen werden, die für optische Anwendungen unerwünscht sind.
  • Bekannt als Syntheseverfahren für ein hochreines, anderes Nitridpulvers als α-SiAlON ist ein Verfahren (siehe Referenz 3 des Patents) zur Reduktion und Nitridierung eines Aluminiumoxidpulvers in einem Gasgemisch aus Ammoniak und Kohlenwasserstoff, wobei ein Aluminiumnitridpulver erhalten wird.
  • Weiterhin wurde ein Verfahren beschrieben (siehe Referenz 4 des Patents) zur Reduktion und Nitridierung eines Siliciumoxidpulvers innerhalb eines Gasgemisches aus Ammoniak und Kohlenwasserstoff, wobei ein Siliciumnitridpulver erhalten wird.
  • Es wurden allerdings noch keine Verfahren eingeführt zur Synthese von Pulvern, die von hochreiner Natur, feinteilig und gering verunreinigt sind, insofern sie α-SiAlON betreffen.
  • [Referenzen des Patents]
    • Referenz 1 des Patents: JP 2002 363 554 A
    • Referenz 2 des Patents: JP 04 60 050 B2
    • Referenz 3 des Patents: JP 2002 97 006 A
    • Referenz 4 des Patents: JP 07 91 043 B2
  • Offenlegung der Erfindung
  • Problem, das durch die Erfindung gelöst werden sollte
  • Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Oxynitridpulver zur Verfügung zu stellen, das sich zur Verwendung als Leuchtstoff eignet, frei von Färbungen ist, die der Kontamination mit Verunreinigungen zuzuschreiben sind, und hauptsächlich ein feines α-SiAlON enthält.
  • Mittel zur Problemlösung
  • Unter diesen Umständen haben die vorliegenden Erfinder gewissenhaft und wiederholt eine Technologie zur Umsetzung eines Gases als eine reduzierende und nitridierende Atmosphäre mit einer Vorstufenverbindung, die die Elemente zum Aufbau eines SiAlONs enthält, untersucht und als Ergebnis erkannt, dass eine Vorstufenverbindung mit einer bestimmten Vorstufenzusammensetzung durch einen Brennvorgang in ein α-SiAlON-pulver überführt werden kann, und dass dabei ein feines Pulver erhalten werden kann, das weniger Kohlenstoffverunreinigungen, die die optischen Eigenschaften beeinflussen, aufweist, indem Ausführungsformen, die in den folgenden Punkten (1) bis (20) beschrieben werden, eingeführt wurden als Folge der weiteren Untersuchung der vorstehend beschriebenen Erkenntnis.
  • Die vorliegende Erfindung kam auf der Grundlage derartiger Erkenntnisse zustande. Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in den folgenden Punkten (1) bis (14) dargestellt.
    • 1. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte umfasst: Anwenden einer Wärmebehandlung in einer reduzierenden und nitridierenden Atmosphäre auf eine Vorstufenverbindung, die mindestens Elementbestandteile M, Si, Al und O enthält, wobei M ein Element oder ein Gemisch von 2 oder mehr Elementen ist, die aus Li, Mg, Ca, Sr, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu ausgewählt sind, zum Verringern eines Sauerstoffgehalts und Erhöhen eines Stickstoffgehalts der Vorstufenverbindung, wobei die reduzierende und nitridierende Atmosphäre eine gemischte Gasatmosphäre von Ammoniak- und Kohlenwasserstoffgas ist.
    • 2. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorstufenverbindung Stickstoff (N) enthält.
    • 3. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach Punkt 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner den Schritt umfasst: Anwenden einer Wärmebehandlung in einer reduzierenden und nitridierenden Atmosphäre auf die Vorstufenverbindung zum Verringern eines Sauerstoffgehalts und Erhöhen eines Stickstoffgehalts der Vorstufe, um ein α-SiAlON einer allgemeinen Formel MxSi12-(m+n)Alm+nOnN16-n (0 < x ≤ 2, 0 < m ≤ 6 und 0 ≤ n ≤ 3) herzustellen.
    • 4. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlOn-Pulvers nach einem der Punkte 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorstufenverbindung ein Gemisch von: einer Verbindung SiX, die durch Erwärmen zu Siliciumdioxid, Siliciumoxynitrid oder Siliciumnitrid wird; einer Verbindung MX, die durch Erwärmen zu einem Oxid, Oxynitrid oder Nitrid von M wird; und einer Verbindung AlX, die durch Erwärmen zu Aluminiumoxid, Aluminiumoxynitrid oder Aluminiumnitrid wird, ist.
    • 5. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach Punkt 4, dadurch gekennzeichnet, dass das MX eine Verbindung oder ein Gemisch von zwei oder mehr Verbindungen ist, die aus Oxid, Hydroxid, Alkoxid, Carbonat, Nitrat und Chlorid von M ausgewählt sind.
    • 6. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach Punkt 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das AlX eine Verbindung oder ein Gemisch von zwei oder mehr Verbindungen ist, die aus Oxid, Hydroxid, Alkoxid, Carbonat, Nitrat und Chlorid von Aluminium ausgewählt sind.
    • 7. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach einem der Punkte 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass MX Teilchen bzw. AlX Teilchen kleinere mittlere Teilchengrößen als die der SiX Teilchen aufweisen.
    • 8. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach einem der Punkte 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das SiX eine mittlere Teilchengröße von 2 μm oder weniger aufweist.
    • 9. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach einem der Punkte 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorstufenverbindung ein Gemisch ist, das durch Dispergieren von SiX Teilchen in einer Lösung, die das MX und AlX darin gelöst enthält, gefolgt von Trocknen und Entfernen des Lösungsmittels erhalten wird, wobei das Gemisch in einer Form vorliegt, in der Verbindungen des M und Al an eine Oberfläche eines SiX Teilchens angelagert sind.
    • 10. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach einem der Punkte 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorstufenverbindung ein Komplexcitrat ist, das durch Dispergieren des SiX in einer wässrigen Lösung, die das MX und AlX darin gelöst enthält, gefolgt von Zugabe von Citronensäure und von Trocknen und Dehydratisieren erhalten wird.
    • 11. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach einem der Punkte 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenwasserstoffgas ein Methan- oder Propangas ist.
    • 12. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach einem der Punkte 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das M zumindest Ca enthält.
    • 13. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach einem der Punkte 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das M zumindest Eu enthält.
    • 14. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach einem der Punkte 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner den Schritt umfasst: Zugeben eines Umsetzungsbeschleunigers oder eines Gemischs von zwei oder mehr Umsetzungsbeschleunigern, die aus Fluorid, Chlorid, Sulfat, Phosphat und Borat eines Elements, ausgewählt aus Calcium, Kalium und Aluminium, ausgewählt sind, zu der Vorstufenverbindung, gefolgt von einer Wärmebehandlung in einer reduzierenden und nitridierenden Atmosphäre, zum Verringern eines Sauerstoffgehalts und Erhöhen eines Stickstoffgehalts der Vorstufe, um ein α-SiAlON einer allgemeinen Formel MxSi12-(m+n)Alm+nOnN16-n (0 < x ≤ 2, 0 < m ≤ 6 und 0 ≤ n ≤ 3) herzustellen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Ansicht einer REM Fotografie einer Vorstufe eines α-SiAlONs, das Ca enthält (Beispiel 1)
  • 2 ist ein Graph eines Röntgenbeugungsmusters eines synthetischen α-SiAlONs, das Ca enthält (Beispiel 1)
  • 3 ist eine Ansicht einer REM Fotografie eines α-SiAlONs, das Ca enthält (Beispiel 1)
  • 4 ist ein Graph eines Anregungs- und Emissionsspektrums eines Oxynitrids, das Eu enthält (Beispiel 3)
  • 5 ist ein Graph eines Anregungs- und Emissionsspektrums eines anderen Oxynitrids, das Eu enthält (Beispiel 4)
  • Beste Verfahrensweise zur Ausführung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung wird unter Zugrundelegung der folgenden Beispiele und Zeichnungen detailliert beschrieben werden.
  • Die in der vorliegenden Erfindung verwendete Vorstufenverbindung ist eine, die mindestens die Elementbestandteile M, Si, Al und O enthält (wobei M ein Element oder ein Gemisch von 2 oder mehr Elementen ist, die aus Li, Mg, Ca, Sr, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu ausgewählt sind).
  • Ferner ist es möglich eine Vorstufenverbindung zu verwenden, die Stickstoff (N) zusätzlich zu den erforderlichen Elementbestandteilen enthält. Von den Elementbestandteilen der Vorstufenverbindung werden die meisten M, Si und Al im Reaktionsprodukt belassen, ohne sie beim Brennvorgang zu verdampfen.
  • Unterdessen reagiert während des Brennvorgangs ein Teil von O mit einem Gas der Atmosphäre und wird aus dem Reaktionsprodukt entfernt und statt dessen wird N aus dem reaktiven Gas in das Reaktionsprodukt eingeführt. Auf diese Weise wird aus der Vorstufenverbindung ein Oxynitrid einer α-SiAlON zusammensetzung synthetisiert, die M-Si-Al-O-N umfasst.
  • Als Vorstufenverbindung kann ein Gemisch verwendet werden aus: einer Verbindung (Verbindung SiX), die durch Erwärmen zu Siliciumdioxid, Siliciumoxynitrid oder Siliciumnitrid wird; einer Verbindung (Verbindung MX), die durch Erwärmen zu einem Oxid, Oxynitrid oder Nitrid von M wird; und einer Verbindung (Verbindung AlX), die durch Erwärmen zu Aluminiumoxid, Aluminiumoxynitrid oder Aluminiumnitrid wird.
  • Die Verbindung, die durch Erwärmen zu Siliciumdioxid wird, ist eine Verbindung, die durch Erwärmen unter Luft, unter einer Atmosphäre, die Sauerstoff enthält, oder unter einer inerten Atmosphäre zu Siliciumdioxid wird, und die Verbindung, die durch Erwärmen zu Siliciumoxynitrid oder zu Siliciumnitrid wird, ist eine Verbindung, die durch Erwärmen unter einer Atmosphäre eines Gases, das Molekülbestandteile enthält, die elementaren Stickstoff, wie Stickstoffgas oder Ammoniak einschließen, oder unter einer inerten Atmosphäre zu Siliciumoxynitrid oder zu Siliciumnitrid wird.
  • Beispiele von SiX schließen Siliciumdioxid (SiO2: Kieselglas, Kieselgel, Kieselgel und kristallines Siliciumdioxid), Siliciumoxynitrid (Si2N2O), Siliciumnitrid (Si3N4: Kristall vom α-Typus, Kristall vom β-Typus, amorph) und dergleichen ein.
  • Die Verbindung, die durch Erwärmen zu einem Oxid von M wird, ist eine Verbindung, die durch Erwärmen unter Luft, unter einer Atmosphäre, die Sauerstoff enthält, oder unter einer inerten Atmosphäre zu einem Oxid von M wird, und die Verbindung, die durch Erwärmen zu einem Oxynitrid oder zu einem Nitrid von M wird, ist eine Verbindung, die durch Erwärmen unter einer Atmosphäre eines Gases, das Molekülbestandteile enthält, die elementaren Stickstoff, wie Stickstoffgas oder Ammoniak einschließen, oder unter einer inerten Atmosphäre zu einem Oxynitrid oder zu einem Nitrid von M wird.
  • Beispiele von MX schließen Oxid, Hydroxid, Alkoxid, Carbonat, Nitrat, Chlorid, Fluorid, Salz einer organischen Säure und Citrat von M ein.
  • Die Verbindung, die durch Erwärmen zu einem Aluminiumoxid wird, ist eine Verbindung, die durch Erwärmen unter Luft, unter einer Atmosphäre, die Sauerstoff enthält, oder unter einer inerten Atmosphäre zu einem Aluminiumoxid wird, und die Verbindung, die durch Erwärmen zu einem Aluminiumoxynitrid oder zu einem Aluminiumnitrid wird, ist eine Verbindung, die durch Erwärmen unter einer Atmosphäre eines Gases, das Molekülbestandteile enthält, die elementaren Stickstoff, wie Stickstoffgas oder Ammoniak einschließen, oder unter einer inerten Gasatmosphäre zu einem Aluminiumoxynitrid oder zu einem Aluminiumnitrid wird.
  • Beispiele von AlX schließen Oxid, Hydroxid, Alkoxid, Carbonat, Nitrat, Chlorid, Fluorid, Salz einer organischen Säure und Citrat von Al ein.
  • Vorzugsweise werden die Verhältnisse der Elemente M, Si und Al in einer Vorstufe so festgelegt, dass MxSi12-(m+n)Alm+nOnN16-n (0 < x ≤ 2) nach der Reduktion und der Nitridierung erhalten wird. Es ist erstrebenswert eine derartige Zusammensetzung so anzupassen, dass mehr O im Verhältnis zu N als im Endprodukt enthalten ist.
  • Beim Brennen der Vorstufe mit dieser festgelegten Zusammensetzung, wird die Umsetzung beim Brennen zeitlich so gesteuert, dass die Umsetzung zu dem Zeitpunkt beendet ist, zu dem das O/N-Verhältnis einen vorbestimmten Wert erreicht hat, wodurch die Herstellung eines α-SiAlONs mit einer vorbestimmten Zusammensetzung ermöglicht wird.
  • Wenn ein besonders feines Pulver angestrebt wird, wird das folgende Verfahren bevorzugt. Nämlich wird ein SiX mit einer mittleren Teilchengröße von 2 μm oder weniger und MX-Teilchen und AlX-Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße, die kleiner ist als die der SiX-Teilchen, ausgewählt, und stärker bevorzugt wird eine Vorstufe in einer Form ausgewählt, bei der MX und AlX an die Oberfläche von SiX angelagert sind.
  • Der Start mit einer Vorstufe in einer derartigen Form bewirkt, dass MX und AlX während des Erwärmens an einer Oberfläche des SiX so reagieren, dass sich das α-SiAlON effektiv bei einer verhältnismäßig geringen Temperatur bildet, wodurch die Synthese eines feinen α-SiAlONs mit einer ähnlichen Größe wie das SiX ermöglicht wird.
  • In diesem Verfahren eignen sich Siliciumdioxid und Siliciumnitrid jeweils besonders als Ausgangsstoff, da eine ausgezeichnete Reaktivität vorhanden ist und somit ein feines Pulver erhalten wird.
  • Obwohl Verfahren zur Herstellung einer Vorstufe mit einer derartigen Form nicht besonders eingeschränkt sind, ermöglichen die folgenden Verfahren die Herstellung einer Vorstufe, die effektiv zur Anlagerungsform gesteuert wird.
  • Nämlich SiX-Teilchen (vorzugsweise Siliciumdioxid oder Siliciumnitridteilchen) werden in einer Lösung dispergiert, die eine Verbindung, die M enthält, und eine andere Verbindung, die Aluminium enthält, darin gelöst enthält, gefolgt von Trocknen und Entfernen des Lösungsmittels, wobei die Vorstufenverbindung in einer Form erhalten wird, in der Salze von M und Al an eine Oberfläche eines SiX Teilchens angelagert sind.
  • Beispiele für dieses Verfahren schließen ein Verfahren ein, bei dem SiX in einer wässrigen Lösung von MX und AlX gleichmäßig dispergiert wird und unter Rühren davon Citronensäure hinzugefügt wird, wobei sich Citrate von MX und AlX an eine Oberfläche eines SiX-Teilchens anlagern, gefolgt von Trocknen und Dehydratisieren, wobei die Vorstufenverbindung des Komplexcitrats erhalten wird, die der Erwärmung und der Synthese ausgesetzt wird.
  • Beispiele von MX und AlX, die hier Verwendung finden, schließen Nitrat, Chlorid von M bzw. Nitrat und Chlorid von Aluminium ein.
  • Ein anderes Verfahren besteht darin, dass MX und AlX in Wasser oder in einem Lösemittel gelöst werden und anschließend SiX darin gleichmäßig dispergiert wird, gefolgt von Sprühen und Trocknen, wobei eine Vorstufenverbindung erhalten wird, bei der MX und AlX an eine Oberfläche des SiX-Teilchens angelagert sind, und die Vorstufenverbindung dem Brennvorgang unterzogen wird.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auf die Vorstufenverbindung eine Wärmebehandlung in einer reduzierenden und nitridierenden Atmosphäre angewendet, wobei ein Sauerstoffgehalt verringert und ein Stickstoffgehalt der Vorstufe erhöht wird, wobei eine Reduktions- und Nitridierungsbehandlung zur Herstellung eines α-SiAlONs dargestellt durch MxSi12-(m+n)Alm+nOnN16-n (0 < x ≤ 2) durchgeführt wird, und wobei die reduzierende und nitrierende Atmosphäre eine gemischte Gasatmosphäre von Ammoniak- und Kohlenwasserstoffgas ist.
  • Das Atmosphärengas zur Verwendung in der Reduzierungs- und Nitridierungsbehandlung ist ein Gasgemisch von Ammoniakgas und Kohlenwasserstoffgas. Weiterhin ist offenbart, ein Gasgemisch von Stickstoffgas und Argongas gemäß den Erfordernissen einzusetzen.
  • Der Wasserstoff des Ammoniaks eliminiert den Sauerstoff in einer Vorstufe und statt dessen wird der Stickstoff des Ammoniaks in die Vorstufe eingelagert. Durch Verwendung eines Gasgemisches von Ammoniakgas und Kohlenwasserstoffgas reagiert das Kohlenwasserstoffgas mit dem Sauerstoff in der Vorstufe und der Sauerstoff wird als H2O, CO und dergleichen entfernt und stattdessen wird der Stickstoff des Ammoniaks in die Vorstufe eingelagert.
  • Für ein Kohlenwasserstoffgas ist es erforderlich, dass es unter den Reaktionsbedingungen im Gaszustand vorliegt und deshalb werden Kohlenwasserstoffgase mit kurzen Ketten wie Methan, Propan, Erdgas (LNG) und dergleichen eingesetzt.
  • Das Verhältnis von Kohlenwasserstoff zu Ammoniak im Gasgemisch beträgt vorzugsweise 3 Vol% oder weniger. Das Überschreiten von 3 Vol% führt während des Brennens zu einer Kohlenstoffablagerung, die im Pulver zurückbleibt. Obwohl sich die optimale Gasdurchflussgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Reaktionsgefäß ändert, liegen die geeigneten Werte bei 0,01 bis 0,1 m/s.
  • Die Reaktionstemperatur soll bei 1300°C bis 1800°C und vorzugsweise bei 1400°C bis 1600°C liegen. Innerhalb dieses Temperaturbereichs ermöglicht das Brennen bei geringen Temperaturen die Erzeugung von feinem Pulver und das Brennen bei hohen Temperaturen ermöglicht die Erzeugung von Pulver mit einer geringfügig höheren Teilchengröße und ausgezeichneter Kristallinität. Obwohl die Reaktionszeit in Abhängigkeit von der Zusammensetzung, dem Typus und dergleichen der Ausgangsstoffe variiert, ist es bevorzugt, die Reaktion zu beenden, wenn durch Reduktion und Nitridierung in der gemischten Gasatmosphäre eine Sauerstoffmenge verringert und eine Stickstoffmenge erhöht ist auf die theoretischen Werte und somit auch im α-SiAlON. Die typische Reaktionszeit beträgt 0,5 bis 5 Stunden.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es zur Unterstützung der Gasreduktions- und der Nitridierungsreaktion möglich, zu der Vorstufenverbindung einen Umsetzungsbeschleuniger, ein Gemisch von zwei oder mehr Umsetzungsbeschleunigern hinzuzugeben, die aus Fluorid, Chlorid, Sulfat, Phosphat und Borat eines Elements, ausgewählt aus Calcium, Kalium und Aluminium, ausgewählt sind, gefolgt von einer Wärmebehandlung in einer reduzierenden und nitridierenden Atmosphäre.
  • Jeder dieser Umsetzungsbeschleuniger bildet bei einer hohen Temperatur eine flüssige Phase, um somit die Diffusion zu aktivieren und damit die Reaktion effektiv zu fördern. Weiterhin wird auch das Teilchenwachstum gefördert, so dass im Falle der Herstellung von Pulver mit besonders großer Teilchengröße vorzugsweise einer dieser Umsetzungsbeschleuniger hinzugegeben wird.
  • Unter den Umsetzungsbeschleunigern weisen Calciumfluorid (CaF2), Calciumchlorid (CaCl2), Aluminiumfluorid (AlF3) und Aluminiumchlorid (AlCl3) eine ausgezeichnete Wirksamkeit auf.
  • Das Zugabeverhältnis des Umsetzungsbeschleunigers liegt vorzugsweise in einem Bereich von 0,5 g bis 20 g bezogen auf 100 g der Vorstufenverbindung. Weniger als 0,5 g führen zu einer geringeren Wirksamkeit bei der Unterstützung der Reaktion und ein Überschreiten von 20 g führt ungünstigerweise zur Erzeugung einer ungewünschten Verbindung.
  • Es ist möglich, eine Lösungsmittelbehandlung (Wasser, organisches Lösungsmittel oder Säure) durchzuführen, die in der Lage ist, den Umsetzungsbeschleuniger nach der Reaktion nach den Erfordernissen darin zu lösen. Insbesondere zeigt sich eine bessere Wirksamkeit beim Entfernen des Umsetzungsbeschleunigers durch eine wässrige Lösung eines oder eines Gemischs von zwei oder mehr einer Flusssäure, Schwefelsäure, Salzsäure und Salpetersäure.
  • Obwohl die Zusammensetzung eines α-SiAlONs nicht besonders durch die vorliegende Erfindung eingeschränkt ist, ist es möglich, eine Verbindung einzuführen, die zumindest Ca und ein Aktivierungselement in MX enthält, und die im Falle der Synthese eines Leuchtstoffs, der Ca-α-SiAlON als Wirtskristall enthält, durch ein fotoaktives Element der Seltenen Erden (Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und dergleichen) aktiviert wird. Insbesondere weisen die Leuchtstoffe, die Ca und Eu in MX enthalten eine höhere Leuchtdichte auf.
  • Unter den α-SiAlON-pulvern, die gemäß den vorstehend genannten Verfahren hergestellt werden, werden jene Pulver zu Leuchtstoffen zum Emittieren von gelbem Licht, die jeweils eine Zusammensetzung aufweisen, die durch Cax1Eux2Si12-(m+n)Alm+nOnN16-n wiedergegeben wird, wobei die folgenden Bedingungen vollständig erfüllt sind: 0,4 ≤ x1 ≤ 1,5, 0,01 ≤ x2 ≤ 0,4, 0,8 ≤ m ≤ 3 und 0 ≤ n ≤ 2.
  • In einem α-SiAlON dieser Zusammensetzung agiert das zweiwertige Eu-Ion als Emissionszentrum in einer Art und Weise, dass es ultraviolettes Licht oder blaues, sichtbares Licht absorbiert und gelbes Licht emittiert. Das ist ein Leuchtstoff sich für weiße LED Leuchtanzeigen kombiniert mit einer blauen LED eignet.
  • [Ausführungsformen]
  • Die vorliegende Erfindung wird auf Grundlage der folgenden Beispiele detaillierter beschrieben werden.
  • Beispiel 1
  • Die folgende Synthese wurde so durchgeführt, dass ein Ca-haltiges α-SiAlON einer Summenformel Ca0,9Si9,6Al2,4O0,8N15,2, wobei m = 1,6 und n = 0,8 sind, erhalten wird.
  • Zu einer wässrigen Ca und Al enthaltenden Lösung wurde ein sphärisches und amorphes Siliciumdioxidpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,3 μm gegeben, das aus einem hochreinen Alkoxysilan durch ein Sol-Gel-Verfahren erhalten wurde, und unter Rühren und Mischen davon wurde Citronensäure zu der wässrigen Lösung gegeben.
  • Dieser Prozess bewirkte, dass Citrate von Ca und Al auf eine Oberfläche des Siliciumdioxids angelagert wurden, gefolgt von Rühren und Erwärmen, wobei der Wassergehalt entfernt wurde und die Lösung somit getrocknet wurde. Anschließend wurde an der Luft auf 700°C erhitzt, wobei die Citrate jeweils in Oxide umgewandelt wurden. Der so erhaltene kalzinierte Körper wurde mittels eines Achatmörsers zerkleinert, wobei eine pulverförmige Vorstufenverbindung erhalten wurde. Die Vorstufe besaß eine Zusammensetzung (in mol%) von 6,9% CaO – 10,34% Al2O3 – 82,76% SiO2.
  • Als Ergebnis der Beobachtung der Vorstufe durch ein Rasterelektronenmikroskop (REM), wurde nur sphärisches Siliciumdioxid, wie in 1 gezeigt, gefunden, wodurch bestätigt wurde, dass CaO und Al2O3 auf der Oberfläche des Siliciumdioxids in Form einer feinen Pulverschicht ohne Aggregation angelagert waren.
  • Als nächstes wurden etwa 0,5 g dieser Vorstufenverbindung in ein Aluminiumoxidschiffchen gegeben und in einen Ringofen eingesetzt, der ein Heizelement außerhalb der zentralen Aluminiumoxidröhre des Ofens mit einem Innendurchmesser von 24 mm enthielt, in einer Art und Weise, so dass das Aluminiumoxidschiffchen in der zentralen Röhre des Ofens plaziert war.
  • Ammoniakgas wurde von einem Ende in die zentrale Röhre des Ofens eingeleitet mit einer Durchflussgeschwindigkeit von 325 ml/min und die Temperatur wurde mit einer Rate von 500°C/min auf 700°C erhöht. Bei dieser erhöhten Temperatur wurde die Ammoniakgasflussgeschwindigkeit auf 1300 ml/min eingestellt und gleichzeitig dazu ein Methangas mit einer Durchflussgeschwindigkeit von 19,5 ml/min in den Ofen eingeleitet, gefolgt von einer anschließenden Erhöhung der Temperatur auf 1500°C mit einer Rate von 200°C/min.
  • Nachdem diese Temperatur über 2 Stunden gehalten wurde, wurde die Zufuhr von Methangas gestoppt und das Abkühlen bis auf Raumtemperatur wurde im Ammoniakstrom durchgeführt.
  • Der erhaltene synthetische Stoff hielt die Form der Vorstufe und es war möglich, ihn vollständig im Achatmörser zu zerkleinern.
  • Als Ergebnis der Untersuchung des erhaltenen Pulvers mittels eines Röntgenbeugungsmusters (2) bestand es aus einem Gemisch eines α-SiAlONs, eines β-SiAlONs (zweite Phase) und eines Aluminiumnitrids (dritte Phase) und als Ergebnis der Rietveldanalyse betrug der Gehalt an α-SiAlON 86%.
  • Dieses Pulver zeigte in einer REM-Untersuchung eine feine, homogene Form wie in der 3 dargestellt. Weiterhin ergab die Messung der Teilchengrößenverteilung eine mittlere Teilchengröße von 1,8 μm.
  • Beispiel 2
  • Die folgende Synthese wurde so durchgeführt, dass ein Y-haltiges α-SiAlON einer Summenformel Y0,6Si9,3Al2,7O0,9N15,1, wobei m = 1,8 und n = 0,9 sind, erhalten wird.
  • Zu einer wässrigen Y und Al enthaltenden Lösung wurde ein sphärisches und amorphes Siliciumdioxidpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,3 μm gegeben, das aus einem hochreinen Alkoxysilan durch ein Sol-Gel-Verfahren erhalten wurde, und unter Rühren und Mischen davon wurde Citronensäure zu der wässrigen Lösung gegeben.
  • Dieser Prozess bewirkte, dass Citrate von Y und Al auf eine Oberfläche des Siliciumdioxids angelagert wurden, gefolgt von Rühren und Erwärmen, wobei der Wassergehalt entfernt wurde und die Lösung somit getrocknet wurde.
  • Anschließend wurde an der Luft auf 700°C erhitzt, wobei die Citrate jeweils in Oxide umgewandelt wurden. Der so erhaltene kalzinierte Körper wurde mittels eines Achatmörsers zerkleinert, wobei eine pulverförmige Vorstufenverbindung erhalten wurde. Die Vorstufe besaß eine Zusammensetzung (in mol%) von 2,74% Y2O3 – 12,33% Al2O3 – 84,93% SiO2.
  • Als Ergebnis der Beobachtung der Vorstufe durch ein Rasterelektronenmikroskop (REM), wurde nur sphärisches Siliciumdioxid gefunden, wodurch bestätigt wurde, dass Y2O3 und Al2O3 auf der Oberfläche des Siliciumdioxids in Form einer feinen Pulverschicht ohne Aggregation angelagert waren.
  • Als nächstes wurden etwa 0,5 g dieser Vorstufenverbindung in ein Aluminiumoxidschiffchen gegeben und in einen Ringofen eingesetzt, der ein Heizelement außerhalb der zentralen Aluminiumoxidröhre des Ofens mit einem Innendurchmesser von 24 mm enthielt, in einer Art und Weise, so dass das Aluminiumoxidschiffchen in der zentralen Röhre des Ofens plaziert war.
  • Ammoniakgas wurde von einem Ende in die zentrale Röhre des Ofens eingeleitet mit einer Durchflussgeschwindigkeit von 325 ml/min und die Temperatur wurde mit einer Rate von 500°C/min auf 700°C erhöht. Bei dieser erhöhten Temperatur wurde die Ammoniakgasflussgeschwindigkeit auf 1300 ml/min eingestellt und gleichzeitig dazu ein Methangas mit einer Durchflussgeschwindigkeit von 19,5 ml/min in den Ofen eingeleitet, gefolgt von einer anschließenden Erhöhung der Temperatur auf 1500°C mit einer Rate von 200°C/min.
  • Nachdem diese Temperatur über eine Stunde gehalten wurde, wurde die Zufuhr von Methangas gestoppt und das Abkühlen bis auf Raumtemperatur wurde im Ammoniakstrom durchgeführt.
  • Als nächstes wurde das erhaltene Pulver wieder in einen Tiegel aus Bornitrid eingefüllt und der Tiegel wurde in einen elektrischen Heizofen vom Typus eines Graphitwiderstandsofens plaziert.
  • Es wurde ein Brennvorgang durchgeführt in einer Art und Weise, dass zuerst die Brennatmosphäre mittels einer Diffusionspumpe auf ein Vakuum gebracht wurde, die Atmosphäre von Raumtemperatur bis zu 800°C mit einer Rate von 500°C/Stunde erhitzt wurde, Stickstoff mit einer Reinheit von 99,999 Vol% bei 800°C eingeführt wurde, wodurch ein Druck von 0,5 MPa eingestellt wurde, und die Temperatur mit einer Rate von 500°C/Stunde auf 1700°C erhöht wurde, gefolgt von einem Halten dieser Temperatur über 4 Stunden.
  • Der erhaltene synthetische Stoff hielt die Form der Vorstufe und es war möglich, ihn vollständig im Achatmörser zu zerkleinern.
  • Als Ergebnis der Untersuchung des erhaltenen Pulvers mittels eines Röntgenbeugungsmusters bestand es aus einem Gemisch eines α-SiAlONs, eines β-SiAlONs und eines Aluminiumnitrids und als Ergebnis der Rietveldanalyse betrug der Gehalt an α-SiAlON 95%.
  • Dieses Pulver zeigte in einer REM-Untersuchung eine feine, homogene Form. Weiterhin ergab die Messung der Teilchengrößenverteilung eine mittlere Teilchengröße von 4,3 μm.
  • Beispiel 3
  • Die folgende Synthese wurde so durchgeführt, dass ein Ca- und Eu-haltiges α-SiAlON einer Summenformel Ca0,75Eu0,25Si8,625Al3,375O1,375N14,625 erhalten wird.
  • Zu einer wässrigen Ca, Eu und Al enthaltenden Lösung wurde ein sphärisches und amorphes Siliciumdioxidpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,3 μm gegeben, das aus einem hochreinen Alkoxysilan durch ein Sol-Gel-Verfahren erhalten wurde, und unter Rühren und Mischen wurde Citronensäure zu der wässrigen Lösung gegeben.
  • Dieser Prozess bewirkte, dass Citrate von Ca, Eu und Al auf eine Oberfläche des Siliciumdioxids angelagert wurden, gefolgt von Rühren und Erwärmen, wobei der Wassergehalt entfernt wurde und die Lösung somit getrocknet wurde. Anschließend wurde an der Luft auf 700°C erhitzt, wobei die Citrate in Oxide umgewandelt wurden.
  • Der so erhaltene kalzinierte Körper wurde mittels eines Achatmörsers zerkleinert, wobei eine pulverförmige Vorstufenverbindung erhalten wurde. Die Vorstufe besaß eine Zusammensetzung (in mol%) von 6,7% CaO – 1,12% Eu2O3 – 15,08% Al2O3 – 77,09% SiO2.
  • Als nächstes wurden etwa 0,5 g dieser Vorstufenverbindung in ein Aluminiumoxidschiffchen gegeben und in einen Ringofen eingesetzt, der ein Heizelement außerhalb der zentralen Aluminiumoxidröhre des Ofens mit einem Innendurchmesser von 24 mm enthielt, in einer Art und Weise, so dass das Aluminiumoxidschiffchen in der zentralen Röhre des Ofens plaziert war.
  • Ammoniakgas wurde von einem Ende in die zentrale Röhre des Ofens eingeleitet mit einer Durchflussgeschwindigkeit von 325 ml/min und die Temperatur wurde mit einer Rate von 500°C/min auf 700°C erhöht. Bei dieser erhöhten Temperatur wurde die Ammoniakgasflussgeschwindigkeit auf 1300 ml/min eingestellt und gleichzeitig dazu ein Methangas mit einer Durchflussgeschwindigkeit von 19,5 ml/min in den Ofen eingeleitet, gefolgt von einer anschließenden Erhöhung der Temperatur auf 1350°C mit einer Rate von 300°C/min. Nachdem diese Temperatur über 2 Stunden gehalten wurde, wurde die Zufuhr von Methangas gestoppt und im Ammoniakstrom wurde das Abkühlen bis auf Raumtemperatur durchgeführt.
  • Als nächstes wurde das erhaltene Pulver wieder in einen Tiegel aus Bornitrid eingefüllt und der Tiegel wurde in einen elektrischen Heizofen vom Typus eines Graphitwiderstandsofens plaziert. Es wurde ein Brennvorgang durchgeführt in einer Art und Weise, dass zuerst die Brennatmosphäre mittels einer Diffusionspumpe auf ein Vakuum gebracht wurde, die Atmosphäre von Raumtemperatur bis zu 800°C mit einer Rate von 500°C/Stunde erhitzt wurde, Stickstoff mit einer Reinheit von 99,999 Vol% bei 800°C eingeführt wurde, wodurch ein Druck von 0,5 MPa eingestellt wurde, und die Temperatur mit einer Rate von 500°C/Stunde auf 1550°C erhöht wurde, gefolgt von einem Halten dieser Temperatur über 8 Stunden.
  • Der erhaltene synthetische Stoff hielt die Form der Vorstufe und es war möglich, ihn vollständig im Achatmörser zu zerkleinern. Als Ergebnis der Rietveldanalyse des erhaltenen Pulvers durch ein Röntgenbeugungsmuster betrug der Gehalt an α-SiAlON 82%.
  • Dieses Pulver zeigte in einer REM-Untersuchung eine feine Form. Weiterhin ergab die Messung der Teilchengrößenverteilung eine mittlere Teilchengröße von 3,6 μm.
  • Die 4 zeigt das Ergebnis einer Fluoreszenzmessung des erhaltenen α-SiAlONs und es wurde bestätigt, dass das α-SiAlON eine Fluoreszenzeigenschaft besaß, die durch ultraviolettes und sichtbares Licht in einem Bereich von 200 nm bis 500 nm angeregt wurde und die gelbes Licht bei 590 nm emittierte.
  • Man beachte, dass die Wellenlänge, bei der das α-SiAlON am wirksamsten angeregt wird, bei 450 nm liegt. Ein derartiger Leuchtstoff ist in der Referenz 1 des Patents beschrieben und es ist möglich, ein feines Pulver eines α-SiAlON-Leuchtstoffs herzustellen, der aktives Eu gemäß der Technologie der vorliegenden Erfindung enthält.
  • Beispiel 4
  • Die folgende Synthese wurde so durchgeführt, dass ein Ca- und Eu-haltiges α-SiAlON einer Summenformel Ca0,75Eu0,25Si8,625Al3,375O1,375N14,625 erhalten wird.
  • Zu einer wässrigen Ca, Eu und Al enthaltenden Lösung wurde ein sphärisches und amorphes Siliciumdioxidpulver mit einer mittleren Teilchengröße von 0,5 μm gegeben, das Sauerstoff mit einem Gehalt von 0,93 Gew.-% und ein Siliciumnitrid vom α-Typus mit einem Gehalt von 92% enthielt, und unter Rühren und Mischen wurde Citronensäure zu der wässrigen Lösung gegeben. Dieser Prozess bewirkte, dass Citrate von Ca, Eu und Al auf eine Oberfläche des Siliciumdioxids angelagert wurden, gefolgt von Rühren und Erwärmen, wobei der Wassergehalt entfernt wurde und die Lösung somit getrocknet wurde. Anschließend wurde an der Luft auf 700°C erhitzt, wobei die Citrate in Oxide umgewandelt wurden.
  • Der so erhaltene kalzinierte Körper wurde mittels eines Achatmörsers zerkleinert, wobei eine pulverförmige Vorstufenverbindung erhalten wurde. Die Vorstufe besaß eine Zusammensetzung (in mol%) von 13,79% CaO – 2,3% Eu2O3 – 31,03% Al2O3 – 52,87% SiO2.
  • Als nächstes wurden etwa 0,5 g dieser Vorstufenverbindung in ein Aluminiumoxidschiffchen gegeben und in einen Ringofen eingesetzt, der ein Heizelement außerhalb der zentralen Aluminiumoxidröhre des Ofens mit einem Innendurchmesser von 24 mm enthielt, in einer Art und Weise, so dass das Aluminiumoxidschiffchen in der zentralen Röhre des Ofens plaziert war. Ammoniakgas wurde von einem Ende in die zentrale Röhre des Ofens eingeleitet mit einer Durchflussgeschwindigkeit von 325 ml/min und die Temperatur wurde mit einer Rate von 500°C/min auf 700°C erhöht.
  • Bei dieser erhöhten Temperatur wurde die Ammoniakgasflussgeschwindigkeit auf 1300 ml/min eingestellt und gleichzeitig dazu ein Methangas mit einer Durchflussgeschwindigkeit von 19,5 ml/min in den Ofen eingeleitet, gefolgt von einer anschließenden Erhöhung der Temperatur auf 1300°C mit einer Rate von 300°C/min. Nachdem diese Temperatur über zwei Stunden gehalten wurde, wurde die Zufuhr von Methangas gestoppt und das Abkühlen bis auf Raumtemperatur wurde im Ammoniakstrom durchgeführt.
  • Als nächstes wurde das erhaltene Pulver wieder in einen Tiegel aus Bornitrid eingefüllt und der Tiegel wurde in einen elektrischen Heizofen vom Typus eines Graphitwiderstandsofens plaziert. Es wurde ein Brennvorgang durchgeführt in einer Art und Weise, dass zuerst die Brennatmosphäre mittels einer Diffusionspumpe auf ein Vakuum gebracht wurde, die Atmosphäre von Raumtemperatur bis zu 800°C mit einer Rate von 500°C/Stunde erhitzt wurde, Stickstoff mit einer Reinheit von 99,999 Vol% bei 800°C eingeführt wurde, wodurch ein Druck von 0,5 MPa eingestellt wurde, und die Temperatur mit einer Rate von 500°C/Stunde auf 1700°C erhöht wurde, gefolgt von einem Halten dieser Temperatur über 4 Stunden.
  • Der erhaltene synthetische Stoff hielt die Form der Vorstufe und es war möglich, ihn vollständig im Achatmörser zu zerkleinern. Als Ergebnis der Rietveldanalyse des erhaltenen Pulvers durch ein Röntgenbeugungsmuster betrug der Gehalt an α-SiAlON 90%.
  • Dieses Pulver zeigte in einer REM-Untersuchung eine feine Form. Weiterhin ergab die Messung der Teilchengrößenverteilung eine mittlere Teilchengröße von 3,3 μm.
  • Die 5 zeigt das Ergebnis einer Fluoreszenzmessung des erhaltenen α-SiAlONs und es wurde bestätigt, dass das α-SiAlON eine Fluoreszenzeigenschaft besaß, die durch ultraviolettes und sichtbares Licht in einem Bereich von 200 nm bis 500 nm angeregt wurde und die gelbes Licht bei 600 nm emittierte.
  • Man beachte, dass die Wellenlänge, bei der das α-SiAlON am wirksamsten angeregt wird, bei 410 nm liegt. Ein derartiger Leuchtstoff ist in der Referenz 1 des Patents beschrieben und es ist möglich, ein feines Pulver eines α-SiAlON-Leuchtstoffs herzustellen, der aktives Eu gemäß der Technologie der vorliegenden Erfindung enthält.
  • Beispiele 5 bis 11
  • Es wurde die gleiche Vorstufenverbindung wie die aus Beispiel 1 verwendet und einer reduzierenden und nitridierenden Reaktionsbehandlung unter jeder Bedingung unterzogen, wobei die Pulver, die in der Tabelle 1 aufgelistet sind, erhalten wurden. Tabelle 1
    Figure DE112005000930B4_0002
    Figure DE112005000930B4_0003
  • Gewerbliche Anwendbarkeit
  • Der SiAlON-Leuchtstoff, der durch das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung erhalten wird, ist feiner und besitzt eine höhere Reinheit als herkömmliche SiAlON-pulver und eignet sich deshalb als Leuchtstoff. Ein derartiges feines Pulver eines Leuchtstoffs wird für VFD, FED, PDP, CRT, weiße LED und dergleichen benötigt und ergibt einen großen Wert bei der Bereitstellung neuer Stoffe, die bei der Stoffauswahl auf diesem Gebiet der Technik Verwendung finden, und deshalb kann erwartet werden, dass der Leuchtstoff beachtlich zur industriellen Entwicklung beiträgt.

Claims (14)

  1. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte umfasst: Anwenden einer Wärmebehandlung in einer reduzierenden und nitridierenden Atmosphäre auf eine Vorstufenverbindung, die mindestens Elementbestandteile M, Si, Al und O enthält, wobei M ein Element oder ein Gemisch von 2 oder mehr Elementen ist, die aus Li, Mg, Ca, Sr, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu ausgewählt sind, zum Verringern eines Sauerstoffgehalts und Erhöhen eines Stickstoffgehalts der Vorstufenverbindung, wobei die reduzierende und nitridierende Atmosphäre eine gemischte Gasatmosphäre von Ammoniak- und Kohlenwasserstoffgas ist.
  2. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorstufenverbindung Stickstoff (N) enthält.
  3. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner den Schritt umfasst: Anwenden einer Wärmebehandlung in einer reduzierenden und nitridierenden Atmosphäre auf die Vorstufenverbindung zum Verringern eines Sauerstoffgehalts und Erhöhen eines Stickstoffgehalts der Vorstufe, um ein α-SiAlON einer allgemeinen Formel MxSi12-(m+n)Alm+nOnN16-n (0 < x ≤ 2, 0 < m ≤ 6 bzw. 0 ≤ n ≤ 3) herzustellen.
  4. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorstufenverbindung ein Gemisch von: einer Verbindung SiX, die durch Erwärmen zu Siliciumdioxid, Siliciumoxynitrid oder Siliciumnitrid wird; einer Verbindung MX, die durch Erwärmen zu einem Oxid, Oxynitrid oder Nitrid von M wird; und einer Verbindung AlX, die durch Erwärmen zu Aluminiumoxid, Aluminiumoxynitrid oder Aluminiumnitrid wird, ist.
  5. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das MX eine Verbindung oder ein Gemisch von zwei oder mehr Verbindungen ist, die aus Oxid, Hydroxid, Alkoxid, Carbonat, Nitrat und Chlorid von M ausgewählt sind.
  6. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das AlX eine Verbindung oder ein Gemisch von zwei oder mehr Verbindungen ist, die aus Oxid, Hydroxid, Alkoxid, Carbonat, Nitrat und Chlorid von Aluminium ausgewählt sind.
  7. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass MX Teilchen bzw. AlX Teilchen kleinere mittlere Teilchengrößen als die der SiX Teilchen aufweisen.
  8. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das SiX eine mittlere Teilchengröße von 2 μm oder weniger aufweist.
  9. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorstufenverbindung ein Gemisch ist, das durch Dispergieren von SiX Teilchen in einer Lösung, die das MX und AlX darin gelöst enthält, gefolgt von Trocknen und Entfernen des Lösungsmittels erhalten wird, wobei das Gemisch in einer Form vorliegt, in der Verbindungen des M und Al an eine Oberfläche eines SiX Teilchens angelagert sind.
  10. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorstufenverbindung ein Komplexcitrat ist, das durch Dispergieren des SiX in einer wässrigen Lösung, die das MX und AlX darin gelöst enthält, gefolgt von Zugabe von Citronensäure und von Trocknen und Dehydratisieren erhalten wird.
  11. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kohlenwasserstoffgas ein Methan- oder Propangas ist.
  12. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das M zumindest Ca enthält.
  13. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das M zumindest Eu enthält.
  14. Verfahren zur Herstellung eines α-SiAlON-Pulvers nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner den Schritt umfasst: Zugeben eines Umsetzungsbeschleunigers oder eines Gemischs von zwei oder mehr Umsetzungsbeschleunigern, die aus Fluorid, Chlorid, Sulfat, Phosphat und Borat eines Elements, ausgewählt aus Calcium, Kalium und Aluminium, ausgewählt sind, zu der Vorstufenverbindung, gefolgt von einer Wärmebehandlung in einer reduzierenden und nitridierenden Atmosphäre, zum Verringern eines Sauerstoffgehalts und Erhöhen eines Stickstoffgehalts der Vorstufe, um ein α-SiAlON einer allgemeinen Formel MxSi12-(m+n)Alm+nOnN16-n (0 < x ≤ 2, 0 < m ≤ 6 bzw. 0 ≤ n ≤ 3) herzustellen.
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Families Citing this family (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100841676B1 (ko) 2004-07-13 2008-06-26 가부시키가이샤후지쿠라 형광체 및 그 형광체를 이용한 전구색광을 발하는 전구색광발광 다이오드 램프
JP4521227B2 (ja) * 2004-07-14 2010-08-11 株式会社東芝 窒素を含有する蛍光体の製造方法
WO2006033418A1 (ja) * 2004-09-22 2006-03-30 National Institute For Materials Science 蛍光体とその製造方法および発光器具
KR101115855B1 (ko) * 2005-02-28 2012-03-08 덴끼 가가꾸 고교 가부시키가이샤 형광체와 그 제조 방법, 및 그것을 사용한 발광 소자
JP2007131728A (ja) * 2005-11-10 2007-05-31 Fujikura Ltd 蛍光体の製造方法
WO2007066733A1 (ja) * 2005-12-08 2007-06-14 National Institute For Materials Science 蛍光体とその製造方法および発光器具
JP4911578B2 (ja) * 2006-06-06 2012-04-04 シャープ株式会社 酸窒化物蛍光体および発光装置
EP2036966B1 (de) * 2006-07-05 2017-10-25 Ube Industries, Ltd. Auf sialon basierende oxynitridleuchtstoffe und herstellungsverfahren dafür
JP5110499B2 (ja) * 2006-08-21 2012-12-26 独立行政法人物質・材料研究機構 蛍光体の製造方法
JP5590092B2 (ja) * 2006-09-15 2014-09-17 三菱化学株式会社 蛍光体、蛍光体含有組成物、発光装置、並びに画像表示装置及び照明装置
JP5076446B2 (ja) * 2006-10-30 2012-11-21 ソニー株式会社 発光組成物、光源装置、表示装置、発光組成物の製造方法
DE102006055469A1 (de) * 2006-11-23 2008-05-29 Universität Paderborn Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes zumindest teilweise mit Siliziumkarbidgefüge aus einem Rohling aus einem kohlenstoffhaltigen Material
JP5135812B2 (ja) * 2007-02-05 2013-02-06 憲一 町田 窒化物又は酸窒化物を母体とする蛍光体、及びその製造方法、並びにそれを使用した蛍光体含有組成物、発光装置、照明装置、及び画像表示装置
FR2924711B1 (fr) * 2007-12-11 2010-11-19 Saint Gobain Ct Recherches Produit refractaire a matrice de sialon dope
JP5408582B2 (ja) * 2008-06-12 2014-02-05 株式会社フジクラ 酸化物非晶質微粒子の製造方法
JP5504178B2 (ja) * 2009-01-27 2014-05-28 電気化学工業株式会社 α型サイアロン蛍光体、その製造法及び発光装置
WO2010098141A1 (ja) * 2009-02-26 2010-09-02 日亜化学工業株式会社 蛍光体及びその製造方法並びにこれを用いた発光装置
CN102625820A (zh) * 2009-07-28 2012-08-01 成均馆大学校产学协力团 氮氧化物荧光体粉、氮化物荧光体粉及其制造方法
WO2011024296A1 (ja) * 2009-08-28 2011-03-03 株式会社 東芝 蛍光体の製造方法およびそれにより製造された蛍光体
KR101197376B1 (ko) 2009-11-16 2012-11-05 서울대학교산학협력단 알파 사이알론 형광체의 제조방법
CN101760194B (zh) * 2009-12-30 2014-03-19 李�瑞 一种白光led用红色荧光粉及其制备方法
KR101077990B1 (ko) 2010-02-12 2011-10-31 삼성엘이디 주식회사 형광체, 발광장치, 면광원장치, 디스플레이 장치 및 조명장치
KR101717668B1 (ko) * 2010-03-26 2017-03-17 삼성전자주식회사 복합 결정 형광체, 발광장치, 디스플레이 장치 및 조명장치
US9257607B2 (en) 2010-12-01 2016-02-09 Koninklijke Philips N.V. Red emitting luminescent materials
JP2012132000A (ja) * 2010-12-02 2012-07-12 Niigata Univ 結晶性物質の製造方法
JP5768270B2 (ja) * 2011-08-29 2015-08-26 国立大学法人北海道大学 サイアロンおよびその合成方法
KR101311216B1 (ko) * 2012-01-27 2013-09-25 한국기계연구원 알파 사이알론 소결체 및 그의 제조 방법
JP2014177592A (ja) * 2013-03-15 2014-09-25 Toshiba Corp 蛍光体およびそれを用いた発光装置
US9777215B2 (en) * 2013-05-28 2017-10-03 Ube Industries, Ltd. Oxynitride phosphor powder
CN103420678B (zh) * 2013-07-23 2014-11-12 株洲钻石切削刀具股份有限公司 采用非均相沉淀法制备SiAlON陶瓷材料的方法
WO2015022947A1 (ja) * 2013-08-16 2015-02-19 合同会社 新資源研究所ホールディングス 燃焼合成システム、反応生成物、物品、燃焼合成方法、発電システム、プラズマ発生装置および発電装置
CN103421507B (zh) * 2013-09-05 2014-11-26 中国地质大学（北京） 一种氮化镁基六铝酸镧荧光材料及其制备方法
KR101516990B1 (ko) * 2014-02-18 2015-05-04 한국세라믹기술원 질화알루미늄 소결체의 제조방법
WO2016094863A1 (en) * 2014-12-11 2016-06-16 Nitto Denko Corporation Nitride phosphor element for light emitting diodes
US10644206B2 (en) 2016-08-12 2020-05-05 Osram Oled Gmbh Lighting device
WO2018087304A1 (de) * 2016-11-11 2018-05-17 Osram Gmbh Leuchtstoff, beleuchtungsvorrichtung und verwendung einer beleuchtungsvorrichtung
US10711192B2 (en) 2016-08-12 2020-07-14 Osram Oled Gmbh Lighting device
DE102016121692A1 (de) 2016-08-12 2018-02-15 Osram Gmbh Leuchtstoff und Verfahren zur Herstellung eines Leuchtstoffs
CN109642155B (zh) 2016-08-12 2023-04-07 欧司朗光电半导体有限公司 照明设备
JP7050774B2 (ja) 2016-11-11 2022-04-08 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 蛍光体、照明装置および照明装置の使用
JP2018150433A (ja) * 2017-03-10 2018-09-27 デンカ株式会社 橙色蛍光体および発光装置
JP6450425B1 (ja) * 2017-07-28 2019-01-09 國家中山科學研究院 球状酸窒化アルミニウム粉末の製造方法
DE112018004067A5 (de) 2017-08-10 2020-04-23 Osram Oled Gmbh Dimmbare Lichtquelle
DE102018205464A1 (de) 2017-11-10 2019-05-16 Osram Opto Semiconductors Gmbh Beleuchtungsvorrichtung und verwendung einer beleuchtungsvorrichtung
CN109020558B (zh) * 2018-09-07 2021-11-12 安徽理工大学 一种大功率暖白光固态照明用SiAlON荧光透明陶瓷及其制备方法
JP6667027B1 (ja) * 2019-03-29 2020-03-18 デンカ株式会社 蛍光体粉末、複合体および発光装置
CN114621765B (zh) * 2022-03-31 2023-11-14 陕西师范大学 一种Ce3+掺杂氮氧化物单基质白光荧光粉

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5411762A (en) * 1993-02-08 1995-05-02 Societe European De Propulsion Method of obtaining a sialon-based ceramic material by reducing an aluminosilicate material, and use thereof in forming a ceramic coating on a refractory substrate
WO2002092535A1 (en) * 2001-05-16 2002-11-21 Industrial Research Limited Sialon ceramics
EP1264873A2 (de) * 2001-06-07 2002-12-11 National Institute for Materials Science Aktiviertes Seltenerde-Element Oxynitride-Phosphor und Sialon -Phosphor

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62223009A (ja) * 1986-03-20 1987-10-01 Ube Ind Ltd α−サイアロン粉末の製法
JP3081842B1 (ja) * 1999-07-13 2000-08-28 ファインセラミックス技術研究組合 αサイアロン粒子
JP3668770B2 (ja) * 2001-06-07 2005-07-06 独立行政法人物質・材料研究機構 希土類元素を付活させた酸窒化物蛍光体
JP4277666B2 (ja) * 2003-12-01 2009-06-10 宇部興産株式会社 サイアロン系蛍光体の製造方法およびサイアロン系蛍光体

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5411762A (en) * 1993-02-08 1995-05-02 Societe European De Propulsion Method of obtaining a sialon-based ceramic material by reducing an aluminosilicate material, and use thereof in forming a ceramic coating on a refractory substrate
WO2002092535A1 (en) * 2001-05-16 2002-11-21 Industrial Research Limited Sialon ceramics
EP1264873A2 (de) * 2001-06-07 2002-12-11 National Institute for Materials Science Aktiviertes Seltenerde-Element Oxynitride-Phosphor und Sialon -Phosphor

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SERON, A.; THEBAULT, J.; BEGUIN, F.: Influence of Methane on the Nitriding Gas Reduction of Kaolinite. In: J. Mater. Chem., Vol. 4, 1994, Nr. 5, S. 669-673. - ISSN 0959-9428 *
VAN KREVEL, J.W.H. [u.a.]: Luminescence Properties of Terbium-, Cerium-, or Europium-Doped alpha-Sialon Materials. In: J. Solid State Chem., Vol. 165, 2002, Nr. 1, S. 19-24. - ISSN 0022-4596 *
VAN KREVEL, J.W.H. [u.a.]: Luminescence Properties of Terbium-, Cerium-, or Europium-Doped α-Sialon Materials. In: J. Solid State Chem., Vol. 165, 2002, Nr. 1, S. 19-24. - ISSN 0022-4596
WILD, S.: A novel route for the production of beta' sialon powders. In: J. Mater. Sci., Vol. 11, 1976, Nr. 10, S. 1972-1974. - 0022-2461 *
WILD, S.: A novel route for the production of β′ sialon powders. In: J. Mater. Sci., Vol. 11, 1976, Nr. 10, S. 1972-1974. - 0022-2461
XIE, R.J. [u.a.]: Preparation and Luminescence Spectra of Calcium- and Rare-Earth (R = Eu, Tb, and Pr)-Codoped alpha-SiAlON Ceramics. In: J. Am. Ceram. Soc., Vol. 85, 2002, Nr. 5, S. 1229-1234. - ISSN 1551-2916 *
XIE, R.J. [u.a.]: Preparation and Luminescence Spectra of Calcium- and Rare-Earth (R = Eu, Tb, and Pr)-Codoped α-SiAlON Ceramics. In: J. Am. Ceram. Soc., Vol. 85, 2002, Nr. 5, S. 1229-1234. - ISSN 1551-2916

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