JP2011099040A - β型サイアロン蛍光体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】窒化物または酸窒化物の結晶中に発光中心としての光学活性元素を含有する蛍光体の製造方法において、金属化合物粉末と光学活性元素化合物とを含む混合物を加熱処理する焼成工程と、焼成物を冷却した後、窒素雰囲気下において加熱処理する高温アニール工程と、高温アニール処理物を希ガス雰囲気下において加熱処理する希ガスアニール工程と、希ガス処理物を酸で処理する工程とにより、β型サイアロン蛍光体を製造する。
【選択図】 図1
Description
本発明のβ型サイアロン蛍光体の製造方法は、窒化ケイ素、アルミニウム化合物及び光学活性元素化合物を含む混合物を加熱処理する焼成工程と、焼成物を冷却した後、窒素雰囲気下において加熱処理する高温アニール工程と、高温アニール処理物を希ガス雰囲気下において加熱処理する希ガスアニール工程とを含むことを特徴とする。
〔第二実施形態〕
第一実施形態と異なる点は、第二実施形態では窒化ケイ素の代わりにケイ素を用い、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム又は加熱により分解して酸化アルミニウムを産生するアルミニウム含有化合物から選ばれる1種以上のアルミニウム化合物と光学活性元素化合物とを含む混合物を焼成する前に窒化処理する点にある。
α型窒化ケイ素粉末(宇部興産社製「SN−E10」グレード、酸素含有量1.1質量%)95.5質量%、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製「F」グレード、酸素含有量0.9質量%)3.3質量%、酸化アルミニウム粉末(大明化学社製「TM−DAR」グレード)0.4質量%、及び酸化ユーロピウム粉末(信越化学工業社製「RU」グレード)0.8質量%を配合し、原料混合物1kgを得た。
原料粉末を内寸で直径10cm×高さ10cmの蓋付きの円筒型窒化ホウ素製容器(電気化学工業社製、「N−1」グレード)に170g充填し、カーボンヒーターの電気炉で0.9MPaの加圧窒素雰囲気中、2000℃で15時間の加熱処理を行った後、得られた粉末を室温まで徐冷した。得られた焼成物は、緩く凝集した塊状であり、清浄なゴム手袋を着用した人手で軽くほぐすことができた。こうして、軽度の解砕を行った後、目開き150μmの篩を通した。これらの操作によって、160gの合成粉末を得た。
直径70mm×高さ45mmの蓋付きの円筒型窒化ホウ素製容器(電気化学工業社製「N−1」グレード)に粉砕粉を70g充填し、カーボンヒーターの電気炉で0.9MPaの加圧窒素雰囲気中、1900℃で8時間の加熱処理を行った。得られた粉末は、目開き45μmの篩を全て通過した。
得られた粉末15gを、直径40mm×高さ45mmの蓋付きの円筒型窒化ホウ素製容器(電気化学工業社製「N−1」グレード)に充填し、カーボンヒーターの電気炉で大気圧アルゴン雰囲気中、1450℃で8時間の加熱処理を行った。得られた粉末には焼成を伴う収縮はなく、加熱前とほとんど同じ性状であり、目開き45μmの篩を全て通過した。なお、以下の記載において、希ガス工程でアルゴンガスを用いた加熱処理をアルゴンアニール工程という。
粉末を50%フッ化水素酸と70%硝酸の1:1混酸中で処理した。処理中に懸濁液は深緑色から鮮やかな緑色に変化した。その後、水洗及び乾燥してβ型蛍光体粉末を得た。図4に走査型電子顕微鏡(SEM)像を示す。
実施例1の高温アニール工程を省いた他は、同じ処理工程及び条件で処理を行い、蛍光体粉末を得た。すなわち、「焼成工程」、「アルゴンアニール工程」及び「酸処理工程」を含む方法により、β型蛍光粉末を製造した。酸処理後の走査型電子顕微鏡(SEM)像を図5に示す。
「Eu付活アルミニウム含有窒化ケイ素粉末の製造」
シリコン粉末(純度99.999%以上、−45μm、高純度化学社製)96.41質量%、窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製Eグレード)1.16質量%、及び酸化ユーロピウム粉末(信越化学工業社製RUグレード)2.43質量%を窒化ケイ素焼成体製の乳鉢と乳棒を用い混合し、更に目開き250μmの篩を全通させ凝集を取り除き、原料混合粉末とした。
原料混合粉末を直径40mm×高さ30mmの蓋付きの円筒型窒化ホウ素製容器(電気化学工業社製、「N−1」グレード)に充填し、カーボンヒーターの電気炉で0.48MPaの加圧窒素雰囲気中、1550℃で8時間の加熱処理を行った。なお、加熱時の昇温速度は、室温〜1200℃を20℃/分で、1200〜1500℃を0.5℃/分とした。得られた生成物は塊状であり、これを窒化ケイ素焼成体製の乳鉢と乳棒を用い粉砕した。粉砕した粉末を目開き45μmの篩で分級し、45μm以下の粉末を蛍光体合成用のEu付活アルミニウム含有窒化ケイ素粉末とした。さらに、得られたEu付活アルミニウム含有窒化ケイ素粉末を目開き250μmの篩を全通させ、β型サイアロン蛍光体用原料混合粉末とした。
β型サイアロン蛍光体用原料混合粉末を直径60mm×高さ30mmの蓋付きの円筒型窒化ホウ素製容器(電気化学工業社製、「N−1」グレード)に充填し、カーボンヒーターの電気炉で0.8MPaの加圧窒素雰囲気中、2000℃で8時間の加熱処理を行った。得られた生成物は緑色の緩く凝集した塊状物であり、室温まで徐冷した後、清浄なゴム手袋を着用した人手で軽くほぐすことができた。こうして、軽度の解砕を行った後、目開き45μmの篩を通過させた。
直径60mm×高さ30mmの蓋付きの円筒型窒化ホウ素製容器(電気化学工業社製、「N−1」グレード)に蛍光体粉末を充填し、カーボンヒーターの電気炉で大気圧窒素雰囲気中、1800℃で8時間の再加熱処理を行った。
得られた蛍光粉末をカーボンヒーターの電気炉で大気圧アルゴン雰囲気中、1400℃で8時間の加熱処理を行なった。
50%フッ化水素酸と70%硝酸の1:1混酸中、75℃での加熱処理、その後、実施例1と同様に処理して、ろ過、水洗及び乾燥してβ型蛍光体粉末を得た。
「比較例2」
実施例2の「焼成工程」後に高温アニール工程及びアルゴンアニール工程を経ないβ型蛍光体粉末を比較例2とした。
「比較例3」
実施例2の「焼成工程」後に高温アニール工程を行わず、アルゴンアニール工程と酸処理を行ったβ型蛍光体粉末を比較例3とした。
高温アニール工程による処理を行うことで発光強度が向上することがわかる。また、高温アニール工程とアルゴンアニール工程とを組み合わせることにより、さらに発光強度が向上することがわかる。
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、この実施例はあくまで例示であり、種々の変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることが当業者に理解されるところである。
Claims (4)
- 窒化物または酸窒化物の結晶中に発光中心としての光学活性元素を含有する蛍光体の製造方法において、
窒化ケイ素、アルミニウム化合物粉末及び光学活性元素化合物を含む混合物を加熱処理する焼成工程と、
焼成物を冷却した後、窒素雰囲気下において加熱処理する高温アニール工程と、
高温アニール処理物を希ガス雰囲気下において加熱処理する希ガスアニール工程と、
希ガス処理物を酸で処理する工程と、
を含むことを特徴とする、β型サイアロン蛍光体の製造方法。 - 窒化物または酸窒化物の結晶中に発光中心としての光学活性元素を含有する蛍光体の製造方法において、
ケイ素、アルミニウム化合物粉末及び光学活性元素化合物を含む混合物を窒素雰囲気下で加熱する窒化工程と、
窒化処理された金属化合物と光学活性元素化合物を加熱処理する焼成工程と、
焼成物を冷却した後、窒素雰囲気下において加熱処理する高温アニール工程と、
高温アニール処理物を希ガス雰囲気下において加熱処理する希ガスアニール工程と、
希ガス処理物を酸で処理する工程と、
を含むことを特徴とする、β型サイアロン蛍光体の製造方法。 - 前記高温アニール工程の加熱処理温度が、焼成工程の加熱温度より低い温度であることを特徴とする、請求項1又は2記載のβ型サイアロン蛍光体の製造方法。
- 前記希ガスアニール工程の加熱処理温度が焼成工程の加熱温度より低い温度であることを特徴とする、請求項1又は2記載のβ型サイアロン蛍光体の製造方法。
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