JP6784982B2 - Method for producing inorganic compounds - Google Patents

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Description

本発明は、無機化合物の製造方法に関する。以下では、無機化合物として、蛍光体を例に挙げて説明するが、これに限定する趣旨ではない。 The present invention relates to a method for producing an inorganic compound. In the following, a fluorescent substance will be described as an example of the inorganic compound, but the purpose is not limited to this.

従来、LED(Light Emitting Diode)からなる発光素子と、この発光素子の光を受けて励起される蛍光体とを備え、発光素子が発する色と蛍光体が発する色との混合によって、白色光を放射する発光装置が知られている。具体的には、近紫外LED又は紫色LEDと、赤色、緑色、青色の蛍光体の組み合わせや、青色LEDと黄色蛍光体の組み合わせなどが知られている。例えば、特許文献1には窒化物赤色蛍光体をエポキシ樹脂等の樹脂に含ませて、発光ダイオード光源を構成するチップ上に塗布した白色発光ダイオードが開示され、特許文献2には青色の光を吸収し、黄色の蛍光を発する性質を有する多結晶体であって、該多結晶体がYAG結晶である蛍光体材料が開示されている。 Conventionally, a light emitting element composed of an LED (Light Emitting Mode) and a phosphor excited by receiving the light of the light emitting element are provided, and white light is emitted by mixing the color emitted by the light emitting element and the color emitted by the phosphor. Light emitting devices that emit light are known. Specifically, a combination of a near-ultraviolet LED or a purple LED and a red, green, or blue phosphor, a combination of a blue LED and a yellow phosphor, and the like are known. For example, Patent Document 1 discloses a white light emitting diode in which a nitride red phosphor is contained in a resin such as an epoxy resin and coated on a chip constituting a light emitting diode light source, and Patent Document 2 discloses blue light. A phosphor material which is a polycrystal having a property of absorbing and emitting yellow fluorescence, wherein the polycrystal is a YAG crystal is disclosed.

例えばYAG蛍光体の製造方法としては、原料粉末であるY23、Al23、CeO2をボールミリングにより混合し、1600℃以上の高温で焼成する方法が挙げられる。焼成温度を下げる手段としては、BaF2などの焼結助剤を添加し、固相−液相反応を介して反応を促進する方法があり、これにより焼成温度を1500℃程度に低下できるとともに、粒成長も促進できる(非特許文献1)。しかし、焼結助剤を用いたとしても、千数百℃で焼成する必要があり、高温設備が必要となってコスト高となる。また、高温で焼成すると、原料がルツボに接する部分で、原料とルツボの成分が反応し、得られる蛍光体の蛍光特性を低下させてしまう。これは、製品の収率を低下させ、コスト高となるため望ましくない。また、焼結することにより、粉砕工程や、必要な粒度を揃えるための分級工程も必要となる。従って、高温で焼成することなく、機械的エネルギーのみを用いてYAG蛍光体またはYAG粒子を得ることができれば、高温設備も不要であり、かつ粉砕工程や分級工程を必要としない生産性の高い製造方法が実現でき、YAG蛍光体またはYAG粒子の低コスト化が可能となる。For example, as a method for producing a YAG phosphor, a method of mixing raw material powders Y 2 O 3 , Al 2 O 3 and CeO 2 by ball milling and firing at a high temperature of 1600 ° C. or higher can be mentioned. As a means for lowering the firing temperature, there is a method of adding a sintering aid such as BaF 2 to promote the reaction through a solid phase-liquid phase reaction, whereby the firing temperature can be lowered to about 1500 ° C. Grain growth can also be promoted (Non-Patent Document 1). However, even if a sintering aid is used, it is necessary to bake at a thousand and several hundred degrees Celsius, which requires high temperature equipment and increases the cost. Further, when firing at a high temperature, the raw material reacts with the crucible component at the portion where the raw material comes into contact with the crucible, and the fluorescence characteristics of the obtained phosphor are deteriorated. This is not desirable because it reduces the yield of the product and increases the cost. Further, by sintering, a pulverization step and a classification step for adjusting the required particle size are also required. Therefore, if YAG phosphors or YAG particles can be obtained using only mechanical energy without firing at a high temperature, high-temperature equipment is not required, and highly productive production that does not require a crushing step or a classification step is required. The method can be realized, and the cost of the YAG phosphor or YAG particles can be reduced.

機械的エネルギーを用いた工程を含むYAG蛍光体の製造方法として、特許文献3では、原料粉末を遊星ボールミルで16〜24時間処理して非平衡粉末を作製し、1100℃で焼成する方法が開示されている。また、非特許文献2では、原料粉末にAl(OH)3を添加し遊星ボールミルにて6時間処理し、無定形状態(アモルファス)のYAG粒子(すなわち、発光元素が固溶していないY3Al512であって、発光元素の固溶したY3Al512であるYAG蛍光体とは区別される)を作製し、1200℃程度で焼成することで結晶化している。これらの方法は、非常に長い時間の機械的エネルギーの投入が必要であると共に、結晶化させるために熱処理を行わなければならない。つまり、機械的エネルギーのみで結晶性の高いYAG粒子又はYAG蛍光体を合成する方法は未だ達成されていない。As a method for producing a YAG phosphor including a step using mechanical energy, Patent Document 3 discloses a method in which a raw material powder is treated with a planetary ball mill for 16 to 24 hours to prepare a non-equilibrium powder and calcined at 1100 ° C. Has been done. Further, Non-Patent Document 2, the addition of Al (OH) 3 as a raw material powder for 6 hours with a planetary ball mill, YAG particles amorphous state (amorphous) (i.e., Y 3 where the light emitting element is not dissolved Al 5 O 12 ( distinguished from YAG phosphor which is Y 3 Al 5 O 12 in which a luminescent element is dissolved) is prepared and crystallized by firing at about 1200 ° C. These methods require a very long time of mechanical energy input and must be heat treated for crystallization. That is, a method for synthesizing highly crystalline YAG particles or YAG phosphors using only mechanical energy has not yet been achieved.

特開2010−155891号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-155891 特開2008−231218号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2008-231218 特許第2934859号公報Japanese Patent No. 2934859

J.Electorochem.soc.vol.141,No.5,May1994J. Electorochem. soc. vol. 141, No. 5, May1994 Powder Technology 129(2003)86−91Power Technology 129 (2003) 86-91

本発明は、上述したYAG蛍光体に代表されるような、金属酸化物を原料とする無機化合物を製造する方法であって、従来のボールミル法で混合及び焼成する製造方法よりも短時間で、かつ、高温で焼成することなく目的の無機化合物を製造する方法を提供することを目的とする。 The present invention is a method for producing an inorganic compound using a metal oxide as a raw material, such as the above-mentioned YAG phosphor, in a shorter time than a production method for mixing and firing by a conventional ball mill method. Another object of the present invention is to provide a method for producing a target inorganic compound without firing at a high temperature.

上記課題を達成した本発明は、
(1)2種以上の金属酸化物粉末を含む原料粉末と、フラックスとを含む混合物を、メカノケミカル法によって処理し、前記2種以上の金属酸化物粉末を反応させる無機化合物の製造方法である。
The present invention that has achieved the above problems
(1) A method for producing an inorganic compound in which a mixture containing a raw material powder containing two or more kinds of metal oxide powders and a flux is treated by a mechanochemical method and the two or more kinds of metal oxide powders are reacted. ..

(2)(1)に記載の無機化合物の製造方法は、前記メカノケミカル法によって処理した後、この処理物を更に焼成することが好ましい。 (2) In the method for producing an inorganic compound according to (1), it is preferable that the treated product is further calcined after being treated by the mechanochemical method.

(3)(2)に記載の無機化合物の製造方法は、1800℃以下で焼成することが好ましい。 (3) The method for producing an inorganic compound according to (2) is preferably calcined at 1800 ° C. or lower.

(4)(1)〜(3)のいずれかに記載の無機化合物の製造方法は、前記反応によって得られる無機化合物が、結晶性複合金属酸化物であることが好ましい。 (4) In the method for producing an inorganic compound according to any one of (1) to (3), it is preferable that the inorganic compound obtained by the reaction is a crystalline composite metal oxide.

(5)(1)〜(4)のいずれかに記載の無機化合物の製造方法は、前記原料粉末が、Y23粉末、Al23粉末と、Ce、Tb、Eu、Yb、Pr、Tm及びSmよりなる群から選択される少なくとも1種のドーパントの酸化物粉末を含み、前記無機化合物がYAG蛍光体であることが好ましい。(5) In the method for producing an inorganic compound according to any one of (1) to (4), the raw material powders are Y 2 O 3 powder, Al 2 O 3 powder, and Ce, Tb, Eu, Yb, Pr. , Tm and Sm, and preferably contains an oxide powder of at least one dopant selected from the group, and the inorganic compound is a YAG phosphor.

(6)(1)〜(5)のいずれかに記載の無機化合物の製造方法は、メカノケミカル法によって前記2種以上の金属酸化物粉末を反応させる工程、酸により前記フラックスを除去する工程の両方を有することが好ましい。 (6) The method for producing an inorganic compound according to any one of (1) to (5) is a step of reacting the two or more kinds of metal oxide powders by a mechanochemical method and a step of removing the flux with an acid. It is preferable to have both.

(7)(1)〜(6)のいずれかに記載の無機化合物の製造方法は、前記フラックスが、金属水酸化物、金属酸化物及び金属ハロゲン化物よりなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。 (7) The method for producing an inorganic compound according to any one of (1) to (6) is at least one in which the flux is selected from the group consisting of metal hydroxides, metal oxides and metal halides. It is preferable to have.

(8)(7)に記載の無機化合物の製造方法は、前記金属ハロゲン化物が、金属フッ化物であることが好ましい。 (8) In the method for producing an inorganic compound according to (7), it is preferable that the metal halide is a metal fluoride.

(9)(8)に記載の無機化合物の製造方法は、前記金属フッ化物が、BaF2、YF3、AlF3及びSrF3よりなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。(9) In the method for producing an inorganic compound according to (8), it is preferable that the metal fluoride is at least one selected from the group consisting of BaF 2 , YF 3 , AlF 3 and SrF 3 .

(10)(7)〜(9)のいずれかに記載の無機化合物の製造方法は、前記金属水酸化物が、Al(OH)3、KOH、Sr(OH)2、NaOH、Ba(OH)2、Mg(OH)2及びLiOHよりなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。(10) In the method for producing an inorganic compound according to any one of (7) to (9), the metal hydroxide is Al (OH) 3 , KOH, Sr (OH) 2 , NaOH, Ba (OH). It is preferably at least one selected from the group consisting of 2 , Mg (OH) 2 and LiOH.

(11)(1)〜(10)のいずれかに記載の無機化合物の製造方法は、有底円筒型容器と、この容器内周よりも小さい曲率の先端翼を有するローターとを備え、前記先端翼と容器内周との間に所定のクリアランスを設け、前記ローターを回転させることで、前記クリアランスで前記混合物を圧縮しながらせん断することが好ましい。 (11) The method for producing an inorganic compound according to any one of (1) to (10) includes a bottomed cylindrical container and a rotor having a tip wing having a curvature smaller than the inner circumference of the container, and the tip thereof. It is preferable that a predetermined clearance is provided between the blade and the inner circumference of the container, and the rotor is rotated to shear the mixture while compressing it with the clearance.

(12)(11)に記載の無機化合物の製造方法は、前記ローターの動力が、原料粉末の合計量に対して0.1kW/g以上であり、前記ローターを10分以上回転させることが好ましい。 (12) In the method for producing an inorganic compound according to (11), it is preferable that the power of the rotor is 0.1 kW / g or more with respect to the total amount of the raw material powder, and the rotor is rotated for 10 minutes or more. ..

(13)(5)〜(12)のいずれかに記載の無機化合物の製造方法は、前記フラックスの添加量が、原料粉末に対して4質量%以上であることが好ましい。 (13) In the method for producing an inorganic compound according to any one of (5) to (12), the amount of the flux added is preferably 4% by mass or more with respect to the raw material powder.

(14)(5)〜(13)のいずれかに記載の無機化合物の製造方法は、メカノケミカル法で処理された物が含むYAG蛍光体の割合が、処理物全体の3質量%以上であることが好ましい。 (14) In the method for producing an inorganic compound according to any one of (5) to (13), the proportion of YAG phosphor contained in the product treated by the mechanochemical method is 3% by mass or more of the entire treated product. Is preferable.

本発明によれば、原料粉末とフラックスとを含む混合物をメカノケミカル法によって処理することで、後に焼成することなく原料粉末同士を反応させることが出来ると共に、従来の焼成による方法に比べて格段に短い時間で反応させることができる。 According to the present invention, by treating the mixture containing the raw material powder and the flux by the mechanochemical method, the raw material powders can be reacted with each other without firing later, and the raw material powders can be remarkably reacted as compared with the conventional firing method. It can be reacted in a short time.

図1(a)は、メカノケミカル法に用いることのできる摩砕ミルの回転軸に垂直な断面図であり、図1(b)は図1(a)のA−A’断面図である。FIG. 1A is a cross-sectional view perpendicular to the rotation axis of a grinding mill that can be used in the mechanochemical method, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA'of FIG. 1A. 図2は、YAG蛍光体の励起及び発光スペクトルを示したグラフである。FIG. 2 is a graph showing the excitation and emission spectra of the YAG phosphor. 図3は、温度と相対発光強度との関係を示したグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between temperature and relative emission intensity. 図4は、メカノケミカル法の処理条件を変化させた際(実施例10〜12)のXRD解析結果を示したグラフである。FIG. 4 is a graph showing the XRD analysis results when the treatment conditions of the mechanochemical method were changed (Examples 10 to 12).

本発明の無機化合物の製造方法は、2種以上の金属酸化物粉末を含む原料粉末とフラックスとを含む混合物を、メカノケミカル法によって処理し、原料粉末同士を反応させる点に特徴を有している。メカノケミカル法は、より具体的には、原料粉末を含む混合物を乾式条件で圧縮しながらせん断することによって行うことができ、これによって原料粉末に歪みエネルギーが蓄積され、そのエネルギーが自己解放されて、熱エネルギーとなったり、表面改質や結晶構造の転移、または固相反応に費やされる。本発明では、フラックスの存在下で原料粉末をメカノケミカル処理しており、発生したエネルギーにより原料の表面に液相を生じさせ、原料粉末同士の反応を促進する。従って、本発明によれば、高温の熱処理を行うことなくメカノケミカル処理のみによって非常に短時間で目的の無機化合物を得ることができる。また本発明によれば結晶性の高い化合物を得ることができ、金属酸化物を原料とする本発明では結晶性複合金属酸化物を得ることができる。結晶性複合金属酸化物としては、例えばCa2SiO4、Sr2SiO4、Zr2SiO4、SrAl24、Ba3MgSi28、Li4Ti512、Li2Ti37、LiCoO2、SrTiO3、LaSrMnO3、NaCo24、Ca3Co49、Bi2Sr2Co2y、YAG(YAG蛍光体及びYAG粒子)などを挙げることができる。ただし、得られた無機化合物(特に結晶性複合酸化物)を焼成することで、材料特性を向上させることもできる。例えば、メカノケミカル法により処理した後の処理物(目的の無機化合物が例えばYAG蛍光体である場合には、YAG粒子及び/またはYAG蛍光体が含まれる)を焼成すると、低温で単一相が得られ、粒子成長が促進され発光効率は向上する。The method for producing an inorganic compound of the present invention is characterized in that a mixture containing a raw material powder containing two or more kinds of metal oxide powders and a flux is treated by a mechanochemical method to react the raw material powders with each other. There is. More specifically, the mechanochemical method can be carried out by shearing a mixture containing the raw material powder while compressing it under dry conditions, whereby strain energy is accumulated in the raw material powder and the energy is self-released. , Used as thermal energy, surface modification, crystal structure transition, or solid phase reaction. In the present invention, the raw material powder is mechanochemically treated in the presence of flux, and the generated energy creates a liquid phase on the surface of the raw material to promote the reaction between the raw material powders. Therefore, according to the present invention, the desired inorganic compound can be obtained in a very short time only by mechanochemical treatment without performing high-temperature heat treatment. Further, according to the present invention, a highly crystalline compound can be obtained, and in the present invention using a metal oxide as a raw material, a crystalline composite metal oxide can be obtained. Examples of the crystalline composite metal oxide include Ca 2 SiO 4 , Sr 2 SiO 4 , Zr 2 SiO 4 , SrAl 2 O 4 , Ba 3 MgSi 2 O 8 , Li 4 Ti 5 O 12 , and Li 2 Ti 3 O 7. , LiCoO 2 , SrTIO 3 , LaSrMnO 3 , NaCo 2 O 4 , Ca 3 Co 4 O 9 , Bi 2 Sr 2 Co 2 O y , YAG (YAG phosphor and YAG particles) and the like. However, the material properties can also be improved by calcining the obtained inorganic compound (particularly crystalline composite oxide). For example, when the treated product after treatment by the mechanochemical method (including YAG particles and / or YAG phosphor when the target inorganic compound is, for example, a YAG phosphor) is fired, a single phase is formed at a low temperature. It is obtained, particle growth is promoted, and luminous efficiency is improved.

フラックスとしては、例えば金属水酸化物、金属酸化物又は金属ハロゲン化物が挙げられる。これらはいずれも、原料の金属酸化物粉末間に液相を発生させて、接触面積を増大させる等の作用を有しており、こうしたフラックスを用いることでメカノケミカル法による原料粉末同士の反応が可能となる。前記金属水酸化物としては、例えばAl(OH)3、KOH、Sr(OH)2、NaOH、Ba(OH)2、Mg(OH)2及びLiOHなどが挙げられ、これらの少なくとも1種を用いることができる。好ましい金属水酸化物は、Al(OH)3である。前記金属酸化物としては、例えばPbO、B23などが挙げられる。また金属ハロゲン化物としては、金属フッ化物、金属塩化物が好ましく、この金属としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、Be、Mg、Y、Al、Pb、Bi又はZn等が挙げられる。金属ハロゲン化物は、金属フッ化物が好ましく、BaF2、YF3、AlF3及びSrF3よりなる群から選択される少なくとも1種がより好ましく、特にBaF2が好ましい。フラックスの融点は例えば200〜1400℃であり、体積基準のD50は例えば200nm〜7μm(好ましくは300nm〜6μm、より好ましくは400nm〜5μm)である。フラックスの量は、用いる原料粉末の種類やメカノケミカル処理の条件とのバランスを考慮して適宜設定可能であるが、例えば原料粉末の合計量に対して4〜15質量%とできる。Examples of the flux include metal hydroxides, metal oxides and metal halides. All of these have actions such as generating a liquid phase between the metal oxide powders of the raw materials to increase the contact area, and by using such a flux, the reaction between the raw material powders by the mechanochemical method can be carried out. It will be possible. Examples of the metal hydroxide include Al (OH) 3 , KOH, Sr (OH) 2 , NaOH, Ba (OH) 2 , Mg (OH) 2, LiOH and the like, and at least one of these is used. be able to. A preferred metal hydroxide is Al (OH) 3 . Examples of the metal oxide include PbO and B 2 O 3 . Further, as the metal halide, metal fluoride and metal chloride are preferable, and examples of this metal include alkali metal, alkaline earth metal, Be, Mg, Y, Al, Pb, Bi and Zn. As the metal halide, metal fluoride is preferable, at least one selected from the group consisting of BaF 2 , YF 3 , AlF 3 and SrF 3 is more preferable, and BaF 2 is particularly preferable. The melting point of the flux is, for example, 200 to 1400 ° C., and the volume-based D 50 is, for example, 200 nm to 7 μm (preferably 300 nm to 6 μm, more preferably 400 nm to 5 μm). The amount of flux can be appropriately set in consideration of the type of raw material powder used and the balance with the conditions of mechanochemical treatment, and can be, for example, 4 to 15% by mass with respect to the total amount of raw material powder.

上述した通り、メカノケミカル法は、より具体的には、原料粉末を含む混合物を乾式条件で圧縮しながらせん断することによって行うことができる。この方法の一例を図面を用いて説明する。図1は、原料粉末の混合物に圧縮力とせん断力を与えることのできる摩砕ミルの模式図であり、図1(a)は回転軸に垂直な断面図であり、図1(b)は図1(a)のA−A’断面図である。図1の摩砕ミルは有底円筒型容器1と、ローター2とを備える。ローター2は有底円筒型容器1の内周よりも小さい曲率の先端翼3を有し、前記先端翼3と有底円筒型容器1の内周との間にはクリアランス4が設けられている。そして、前記ローター2を回転させることで、前記クリアランス4で原料粉末の混合物5が圧縮力とせん断力を受ける。 As described above, the mechanochemical method can be carried out more specifically by shearing the mixture containing the raw material powder while compressing it under dry conditions. An example of this method will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view of a grinding mill capable of applying a compressive force and a shearing force to a mixture of raw material powders, FIG. 1 (a) is a sectional view perpendicular to a rotation axis, and FIG. 1 (b) is a sectional view. It is a cross-sectional view of AA'of FIG. 1 (a). The grinding mill of FIG. 1 includes a bottomed cylindrical container 1 and a rotor 2. The rotor 2 has a tip wing 3 having a curvature smaller than the inner circumference of the bottomed cylindrical container 1, and a clearance 4 is provided between the tip wing 3 and the inner circumference of the bottomed cylindrical container 1. .. Then, by rotating the rotor 2, the mixture 5 of the raw material powder receives the compressive force and the shearing force in the clearance 4.

メカノケミカル処理の条件は、原料の種類や量、またフラックスに応じて適宜設定されるが、例えば以下の通りとできる。 The conditions for the mechanochemical treatment are appropriately set according to the type and amount of the raw material and the flux, and can be, for example, as follows.

前記クリアランスの範囲は、原料粉末の量や、ローターの先端翼の曲率と容器内周の曲率の差などによっても異なるが、例えば20mm以下とできる。このようにすることで、原料粉末の混合物に圧縮力とせん断力を十分に与えることができ、原料粉末同士の反応が促進される。クリアランスは好ましくは10mm以下であり、より好ましくは5mm以下であり、特に3mm以下が好ましい。クリアランスの下限は、例えば100μmであり、好ましくは1mmである。 The range of the clearance varies depending on the amount of raw material powder, the difference between the curvature of the tip blade of the rotor and the curvature of the inner circumference of the container, and can be, for example, 20 mm or less. By doing so, a sufficient compressive force and a shearing force can be applied to the mixture of the raw material powders, and the reaction between the raw material powders is promoted. The clearance is preferably 10 mm or less, more preferably 5 mm or less, and particularly preferably 3 mm or less. The lower limit of the clearance is, for example, 100 μm, preferably 1 mm.

またローターの回転の動力は、前記原料粉末の合計質量に対して例えば0.05kW/g以上である。回転動力を高めることによって、原料粉末同士の固相反応が促進される。前記回転の動力は0.06kW/g以上が好ましく、より好ましくは0.08kW/g以上であり、特に0.1kW/g以上が好ましい。前記回転の動力の上限は特に限定されないが、例えば0.5kW/gである。ローターの回転数は装置の大きさ、ローターの形状等によっても異なるが、上記範囲の回転動力とすれば、例えば1000〜4000rpm、好ましくは2000〜3000rpmとできる。 The power of rotation of the rotor is, for example, 0.05 kW / g or more with respect to the total mass of the raw material powder. By increasing the rotational power, the solid-phase reaction between the raw material powders is promoted. The rotational power is preferably 0.06 kW / g or more, more preferably 0.08 kW / g or more, and particularly preferably 0.1 kW / g or more. The upper limit of the power of rotation is not particularly limited, but is, for example, 0.5 kW / g. The rotation speed of the rotor varies depending on the size of the device, the shape of the rotor, and the like, but if the rotational power is in the above range, it can be, for example, 1000 to 4000 rpm, preferably 2000 to 3000 rpm.

ローターの回転時間は、ローターの回転動力によって適宜設定可能であるが、例えば5分以上(好ましくは10分以上)である。ローターを5分以上回転させることによって、前記原料粉末に十分に圧縮力とせん断力を与えることができるため原料粉末の固相反応が進み、目的化合物を得ることができる。ローターの回転時間の上限は特に限定されないが、長すぎると目的化合物の結晶性が低下してしまい、余計なエネルギーを消費することとなるため10分程度とすれば良く、30分以下としても良い。但し、ローターの回転動力を0.1kW/g以上とすれば、20分以下という非常に短時間であっても、熱処理することなく、結晶性の高い無機化合物が得られる。 The rotation time of the rotor can be appropriately set by the rotational power of the rotor, and is, for example, 5 minutes or more (preferably 10 minutes or more). By rotating the rotor for 5 minutes or more, sufficient compressive force and shearing force can be applied to the raw material powder, so that the solid phase reaction of the raw material powder proceeds and the target compound can be obtained. The upper limit of the rotation time of the rotor is not particularly limited, but if it is too long, the crystallinity of the target compound will be lowered and extra energy will be consumed. Therefore, it may be about 10 minutes, or 30 minutes or less. .. However, if the rotational power of the rotor is 0.1 kW / g or more, an inorganic compound having high crystallinity can be obtained without heat treatment even in a very short time of 20 minutes or less.

メカノケミカル処理では、せん断によって原料粉末に歪みエネルギーが蓄積され、そのエネルギーが自己解放されて、熱エネルギーとなるため発熱する。メカノケミカル処理は発熱した状態で行っても良いし、水冷等により冷却して行ってもよい。メカノケミカル処理では、円筒型容器の到達温度を例えば130〜500℃程度とできる。 In the mechanochemical treatment, strain energy is accumulated in the raw material powder by shearing, and the energy is self-released to become thermal energy, so that heat is generated. The mechanochemical treatment may be carried out in a state of heat generation, or may be carried out by cooling by water cooling or the like. In the mechanochemical treatment, the ultimate temperature of the cylindrical container can be set to, for example, about 130 to 500 ° C.

メカノケミカル処理の雰囲気は、特に限定されるものではないが、大気、不活性ガス、還元性ガスのいずれであっても良い。なかでも、還元性ガスが好ましい。不活性ガスとしては、窒素、ヘリウム、アルゴンなど(特に窒素ガスが好ましい)が挙げられ、還元性ガスとしては前記不活性ガス(特に窒素ガス)と3〜5%の水素ガスとの混合ガスなどが挙げられる。 The atmosphere of the mechanochemical treatment is not particularly limited, but may be any of air, an inert gas, and a reducing gas. Of these, a reducing gas is preferable. Examples of the inert gas include nitrogen, helium, argon and the like (particularly nitrogen gas is preferable), and examples of the reducing gas include a mixed gas of the inert gas (particularly nitrogen gas) and 3 to 5% hydrogen gas. Can be mentioned.

前記した有底円筒型容器の材質は特に限定されないが、例えばSUS304などのステンレス鋼、炭素鋼などが挙げられる。または、目的の無機化合物に不純物が混入しないようなコーティングを施しても良い。該容器の内径は例えば50〜500mmである。また、先端翼は1以上あれば良く、好ましくは2以上であり、通常8以下である。 The material of the bottomed cylindrical container is not particularly limited, and examples thereof include stainless steel such as SUS304 and carbon steel. Alternatively, a coating may be applied so that impurities are not mixed in the target inorganic compound. The inner diameter of the container is, for example, 50 to 500 mm. Further, the number of tip blades may be 1 or more, preferably 2 or more, and usually 8 or less.

上記したメカノケミカル処理の条件は、反応条件が弱すぎると原料粉末同士の反応が起こらず、また強すぎると一旦生成した結晶がアモルファス化するので好ましくない。メカノケミカル処理の条件が不適切な場合には、その理由(未反応、アモルファス化など)に応じて適宜条件を変更すれば、簡単に適切な反応条件を設定できる。例えば以下の場合の最適な条件は以下の通りである。 The above-mentioned mechanochemical treatment conditions are not preferable because if the reaction conditions are too weak, the reaction between the raw material powders does not occur, and if the reaction conditions are too strong, the crystals once formed become amorphous. When the conditions of the mechanochemical treatment are inappropriate, the appropriate reaction conditions can be easily set by appropriately changing the conditions according to the reason (unreacted, amorphized, etc.). For example, the optimum conditions in the following cases are as follows.

目的の無機化合物がYAG蛍光体である場合には、ローターの回転動力を、原料粉末の合計量に対して0.1kW/g以上とし、20分以上回転させることも好ましい。このようにすることで、従来の焼成法により得られる蛍光体と同等の特性(特に450〜460nmの波長の光で励起したときの内部量子収率)の蛍光体を得ることができる。またYAGを製造する場合には、フラックスとしてAl(OH)3を用いるか、又はBaF2、YF3、AlF3又はSrF3を用いることが好ましく、Al(OH)3またはBaF2が好ましい。Al(OH)3の量は原料粉末の合計量に対して4〜15質量%(より好ましくは10〜15質量%)が好ましく、体積基準のD50は400〜800nmが好ましい。Al(OH)3を用いる場合には、メカノケミカル処理後の円筒型容器の到達温度は300〜450℃(より好ましくは340〜440℃)が好ましい。また、BaF2、YF3、AlF3又はSrF3の量は原料粉末の合計量に対して4〜12質量%が好ましく、より好ましくは4〜10質量%(特に5〜8質量%)である。BaF2、YF3、AlF3又はSrF3の体積基準のD50は例えば4〜10μmであり、好ましくは5〜9μmであり、より好ましくは6〜8μmである。BaF2、YF3、AlF3又はSrF3を用いる場合は、メカノケミカル処理後の円筒型容器の到達温度は100〜300℃(より好ましくは140〜270℃)が好ましい。メカノケミカル処理後の円筒型容器の到達温度は、メカノケミカル処理の動力、原料粉末やフラックスの量、温度、湿度等により変化し得る。上記のような条件を採用することで、メカノケミカル法で処理された物が含むYAG蛍光体の割合が、処理物全体(後記する酸による処理後)の3質量%以上とできる。該YAG蛍光体の割合は15質量%以上が好ましく、より好ましくは30質量%以上である。上限は特に限定されず、100質量%であることが好ましいが、40質量%程度以下となる場合もある。When the target inorganic compound is a YAG phosphor, the rotational power of the rotor is preferably 0.1 kW / g or more with respect to the total amount of the raw material powder, and the rotor is rotated for 20 minutes or more. By doing so, it is possible to obtain a phosphor having the same characteristics as the phosphor obtained by the conventional firing method (particularly, the internal quantum yield when excited with light having a wavelength of 450 to 460 nm). When producing YAG, it is preferable to use Al (OH) 3 as the flux, or BaF 2 , YF 3 , AlF 3 or SrF 3 , and Al (OH) 3 or BaF 2 is preferable. The amount of Al (OH) 3 is preferably 4 to 15% by mass (more preferably 10 to 15% by mass) with respect to the total amount of the raw material powder, and the volume-based D 50 is preferably 400 to 800 nm. When Al (OH) 3 is used, the ultimate temperature of the cylindrical container after the mechanochemical treatment is preferably 300 to 450 ° C. (more preferably 340 to 440 ° C.). The amount of BaF 2 , YF 3 , AlF 3 or SrF 3 is preferably 4 to 12% by mass, more preferably 4 to 10% by mass (particularly 5 to 8% by mass) with respect to the total amount of the raw material powder. .. The volume-based D 50 of BaF 2 , YF 3 , AlF 3 or SrF 3 is, for example, 4 to 10 μm, preferably 5 to 9 μm, and more preferably 6 to 8 μm. When BaF 2 , YF 3 , AlF 3 or SrF 3 is used, the ultimate temperature of the cylindrical container after the mechanochemical treatment is preferably 100 to 300 ° C. (more preferably 140 to 270 ° C.). The temperature reached by the cylindrical container after the mechanochemical treatment can change depending on the power of the mechanochemical treatment, the amount of raw material powder or flux, the temperature, the humidity, and the like. By adopting the above conditions, the proportion of the YAG phosphor contained in the product treated by the mechanochemical method can be 3% by mass or more of the entire treated product (after treatment with the acid described later). The proportion of the YAG phosphor is preferably 15% by mass or more, more preferably 30% by mass or more. The upper limit is not particularly limited, and is preferably 100% by mass, but may be about 40% by mass or less.

本発明ではメカノケミカル処理によって金属酸化物粉末を反応させる工程と、酸により前記フラックスを除去する工程の両方を有することが好ましい。本発明では、後述する通り、メカノケミカル法により合成した無機化合物を更に焼成しても良いが、焼成しない場合には、特にメカノケミカル処理によって金属酸化物粉末を反応させた後に、酸によって前記フラックスを除去することが好ましい。酸としては、塩酸、硫酸などの無機酸を用いることができる。酸による処理は例えば1〜3時間とすれば良く、酸処理の後は純水で洗った後、100〜400℃程度(好ましくは200〜300℃)で1時間以上(好ましくは2時間以上、より好ましくは3時間以上、更に好ましくは4時間以上である。通常は10時間以下)に加熱して水分を十分に除去することが好ましい。 In the present invention, it is preferable to have both a step of reacting the metal oxide powder by a mechanochemical treatment and a step of removing the flux with an acid. In the present invention, as will be described later, the inorganic compound synthesized by the mechanochemical method may be further calcined, but when not calcined, the flux is subjected to the acid after reacting the metal oxide powder particularly by the mechanochemical treatment. It is preferable to remove. As the acid, an inorganic acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid can be used. The treatment with acid may be, for example, 1 to 3 hours, and after the acid treatment, it is washed with pure water and then at about 100 to 400 ° C. (preferably 200 to 300 ° C.) for 1 hour or more (preferably 2 hours or more, It is more preferable to heat it for 3 hours or more, more preferably 4 hours or more, usually 10 hours or less) to sufficiently remove the water.

また、メカノケミカル法により合成した無機化合物、特に、YAG(すなわちYAG蛍光体及び/またはYAG粒子)を焼成し、より具体的にはメカノケミカル法によって処理した処理物を焼成し、特性を向上させることもできる。メカノケミカルにより得られたYAG蛍光体等の無機化合物は、複合粒子化されているため、粒子同士のボンディングが強固となっており、固相反応を促進する。メカノケミカル処理によって金属酸化物粉末を反応させた後に、酸によって前記フラックスを除去することを既述しているが、焼成前にフラックスを除去せずに、フラックスが存在する状態で焼成すると、固相−液相反応が促進するためさらに好ましい。 Further, the inorganic compound synthesized by the mechanochemical method, particularly YAG (that is, YAG phosphor and / or YAG particles) is calcined, and more specifically, the processed product treated by the mechanochemical method is calcined to improve the characteristics. You can also do it. Since the inorganic compound such as the YAG phosphor obtained by mechanochemical is made into composite particles, the bonding between the particles is strong and the solid phase reaction is promoted. It has already been described that the flux is removed by an acid after the metal oxide powder is reacted by the mechanochemical treatment. However, if the flux is not removed before firing and the flux is present, the flux is hardened. It is more preferable because the phase-liquid phase reaction is promoted.

焼成に供される無機化合物がYAGである場合、YAG蛍光体及び/またはYAG粒子のYAG相の割合は、メカノケミカル法によって処理した後の処理物全体に対する割合で3質量%以上が好ましく、より好ましくは30質量%以上であり、上限は特に限定されず100質量%であることが好ましいが、通常80質量%となることが多く、60質量%程度であっても良い。焼成温度は1000℃〜1800℃が好ましく、より好ましくは1200℃〜1700℃であり、1500℃〜1600℃であればなお良い。焼成時間は、1時間〜6時間が好ましく、より好ましくは3時間である。焼成の雰囲気は特に限定されず、大気、不活性ガス、還元性ガスのいずれであっても良いが、不活性ガスまたは還元性ガスが好ましい。不活性ガスとしては、窒素、ヘリウム、アルゴンなど(特に窒素ガスが好ましい)が挙げられ、還元性ガスとしては前記不活性ガス(特に窒素ガス)と3〜5%の水素ガスとの混合ガスなどが挙げられる。焼成時の圧力は大気圧であることが好ましい。 When the inorganic compound to be fired is YAG, the ratio of the YAG phosphor and / or the YAG particles to the entire processed product after being treated by the mechanochemical method is preferably 3% by mass or more, more preferably. It is preferably 30% by mass or more, and the upper limit is not particularly limited and is preferably 100% by mass, but usually it is often 80% by mass, and may be about 60% by mass. The firing temperature is preferably 1000 ° C. to 1800 ° C., more preferably 1200 ° C. to 1700 ° C., and even more preferably 1500 ° C. to 1600 ° C. The firing time is preferably 1 hour to 6 hours, more preferably 3 hours. The atmosphere of firing is not particularly limited, and may be any of air, an inert gas, and a reducing gas, but an inert gas or a reducing gas is preferable. Examples of the inert gas include nitrogen, helium, argon and the like (particularly nitrogen gas is preferable), and examples of the reducing gas include a mixed gas of the inert gas (particularly nitrogen gas) and 3 to 5% hydrogen gas. Can be mentioned. The pressure at the time of firing is preferably atmospheric pressure.

得られた、蛍光体は酸によってフラックスを除去することが好ましい。酸としては、塩酸、硫酸などの無機酸を用いることができる。酸による処理は例えば1〜3時間とすれば良く、酸処理の後は純水で洗った後、100〜400℃程度(好ましくは200〜300℃)で1時間以上(好ましくは2時間以上、より好ましくは3時間以上、更に好ましくは4時間以上。通常は10時間以下)に加熱して水分を十分に除去することが好ましい。 It is preferable to remove the flux of the obtained phosphor with an acid. As the acid, an inorganic acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid can be used. The treatment with acid may be, for example, 1 to 3 hours, and after the acid treatment, it is washed with pure water and then at about 100 to 400 ° C. (preferably 200 to 300 ° C.) for 1 hour or more (preferably 2 hours or more, It is more preferable to heat it for 3 hours or more, more preferably 4 hours or more, usually 10 hours or less) to sufficiently remove the water.

原料粉末として用いる金属酸化物粉末は、目的の無機化合物に応じて適宜調整すれば良い。目的の無機化合物とその原料は(「:」の左側が目的の無機化合物、右側が原料となる金属酸化物である)、例えば以下の通りである。
Ca2SiO4:CaCO3、SiO2
Sr2SiO4:SrCO3、SiO2
SrAl24:SrCO3、Al23
Ba3MgSi28:BaCO3、MgO、SiO2
Li4Ti512:Li2O、Li2CO3、TiO2
Li2Ti37:Li2O、Li2CO3、TiO2
LiCoO2:Li2O、Li2CO3、Co23
SrTiO3:SrCO3、TiO2
LaSrMnO3:La23、SrCO3、MnO2
NaCo24:Na2O、Co23
Ca3Co49:CaCO3、Co23
Bi2Sr2Co2y:BiO2、SrCO3、Co23
Zr2SiO4:ZrO、SiO2
YAG蛍光体:Y23、Al23、Ce、Tb、Eu、Yb、Pr、Tm及びSmよりなる群から選択される少なくとも1種のドーパントの酸化物(なお、Y源及びAl源としてはY23、Al23と共にYAlO3を用いても良いし、Y23、Al23に代えてYAlO3を用いても良い)
特にYAG蛍光体の場合、原料粉末の体積基準のD50は例えば300〜600nmである。
The metal oxide powder used as the raw material powder may be appropriately adjusted according to the target inorganic compound. The target inorganic compound and its raw material (the left side of ":" is the target inorganic compound and the right side is the metal oxide as the raw material) are as follows, for example.
Ca 2 SiO 4 : CaCO 3 , SiO 2
Sr 2 SiO 4 : SrCO 3 , SiO 2
SrAl 2 O 4 : SrCO 3 , Al 2 O 3
Ba 3 MgSi 2 O 8 : BaCO 3 , MgO, SiO 2
Li 4 Ti 5 O 12 : Li 2 O, Li 2 CO 3 , TiO 2
Li 2 Ti 3 O 7 : Li 2 O, Li 2 CO 3 , TiO 2
LiCoO 2 : Li 2 O, Li 2 CO 3 , Co 2 O 3
SrTiO 3 : SrCO 3 , TiO 2
LaSrMnO 3 : La 2 O 3 , SrCO 3 , MnO 2
NaCo 2 O 4 : Na 2 O, Co 2 O 3
Ca 3 Co 4 O 9 : CaCO 3 , Co 2 O 3
Bi 2 Sr 2 Co 2 O y : BiO 2 , SrCO 3 , Co 2 O 3
Zr 2 SiO 4 : ZrO, SiO 2
YAG phosphor: an oxide of at least one dopant selected from the group consisting of Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , Ce, Tb, Eu, Yb, Pr, Tm and Sm (Note that Y source and Al source). may be used YAlO 3 with Y 2 O 3, Al 2 O 3 as may be used YAlO 3 instead of Y 2 O 3, Al 2 O 3)
In particular, in the case of a YAG phosphor, the volume-based D 50 of the raw material powder is, for example, 300 to 600 nm.

本発明の製造方法によって得られるYAG蛍光体は、YAG結晶を母結晶とし、Ce、Tb、Eu、Yb、Pr、Tm及びSmよりなる群から選択される少なくとも1種のドーパントを含むYAG蛍光体である。このYAG蛍光体は、Y3-xxAl512という組成式で表すことができる。該組成式において、Mは上記ドーパント元素であり、Yを置換して発光中心となる成分で、付活剤とも呼ばれる。ドーパントは、Ce、Tb及びYbよりなる群から選択される少なくとも1種が好ましく、Ceが特に好ましい。前記xは0<x≦1を満たす値である。また、YAG蛍光体の体積基準のD50は、例えば600nm〜20μmである。The YAG phosphor obtained by the production method of the present invention is a YAG phosphor containing a YAG crystal as a mother crystal and containing at least one dopant selected from the group consisting of Ce, Tb, Eu, Yb, Pr, Tm and Sm. Is. This YAG phosphor can be represented by the composition formula Y 3-x M x Al 5 O 12 . In the composition formula, M is the above-mentioned dopant element, is a component that replaces Y and becomes a light emitting center, and is also called an activator. The dopant is preferably at least one selected from the group consisting of Ce, Tb and Yb, and Ce is particularly preferable. The x is a value satisfying 0 <x ≦ 1. The volume-based D 50 of the YAG phosphor is, for example, 600 nm to 20 μm.

前記xの値は、0.003〜0.2にすると良い。xの値が0.003未満では十分な発光強度の蛍光を得ることができない。一方、xの値が0.2を超えると、付活剤同士によるエネルギーの移動が起こり、濃度消光が生じる。濃度消光とは、隣接分子間のエネルギー移動が発生して本来のエネルギーが十分に蛍光として外部に放射されないこと(非発光遷移)等により、付活剤の高濃度化に応じて蛍光強度が増大しなくなる現象である。xの値は、好ましくは0.01〜0.2である。xを0.01以上とすることによって、発光装置に用いるのに適切な発光強度を有する蛍光体となる。 The value of x is preferably 0.003 to 0.2. If the value of x is less than 0.003, fluorescence with sufficient emission intensity cannot be obtained. On the other hand, when the value of x exceeds 0.2, energy is transferred between activators and concentration quenching occurs. Concentration quenching means that energy transfer between adjacent molecules occurs and the original energy is not sufficiently radiated to the outside as fluorescence (non-fluorescence transition), so that the fluorescence intensity increases as the concentration of the activator increases. It is a phenomenon that does not occur. The value of x is preferably 0.01 to 0.2. By setting x to 0.01 or more, a phosphor having an emission intensity suitable for use in a light emitting device is obtained.

本発明の製造方法によって得られるYAG蛍光体は、メカノケミカル法によって原料粉末を処理しているため、非常に短い時間で、従来の焼成による方法で得られるYAG蛍光体と同等またはそれ以上の蛍光特性を有するYAG蛍光体を得ることができる。具体的には、450〜460nmの波長の光で励起したときの内部量子収率(25℃)を40%以上とでき、好ましくは50%以上であり、より好ましくは60%以上である。60%以上の内部量子収率は、従来の焼成による方法によって得られた蛍光体とほぼ同等の特性である。 Since the raw material powder of the YAG phosphor obtained by the production method of the present invention is processed by the mechanochemical method, the fluorescence is equal to or higher than that of the YAG phosphor obtained by the conventional firing method in a very short time. A YAG phosphor having characteristics can be obtained. Specifically, the internal quantum yield (25 ° C.) when excited with light having a wavelength of 450 to 460 nm can be 40% or more, preferably 50% or more, and more preferably 60% or more. The internal quantum yield of 60% or more is almost the same as that of the phosphor obtained by the conventional firing method.

本発明のYAG蛍光体は、多結晶体であり、またXRD分析での(400)面の回折ピークの半値幅が0.1〜0.8°であることが好ましい。(400)面の回折ピークはYAG相であり、YAG相の回折ピークの半値幅が前記範囲であることは蛍光体の結晶性が高いことを意味する。前記半値幅は、0.7°以下が好ましく、より好ましくは0.4°以下である。 The YAG phosphor of the present invention is preferably a polycrystalline material, and the half width of the diffraction peak of the (400) plane in the XRD analysis is preferably 0.1 to 0.8 °. The diffraction peak of the (400) plane is the YAG phase, and the fact that the half width of the diffraction peak of the YAG phase is within the above range means that the crystallinity of the phosphor is high. The half width is preferably 0.7 ° or less, more preferably 0.4 ° or less.

また、本発明によって製造されたYAG蛍光体には、YAG相の他、YAP(YAlO3)相も含まれ得る。YAlO3相の面指数は(121)であり、34°付近に回折ピークが現れる。本発明により得られるYAG蛍光体では、(121)面の回折ピーク強度と(400)面の回折ピーク強度の合計に対する(400)面の回折ピーク強度の比は、例えば20%以上であり、好ましくは30%以上、より好ましくは40%以上である。前記回折ピーク強度の比の上限は100%であることが最も好ましく、80%程度以下となる場合もある。また、本発明によってYAG蛍光体を得る際には、YAG粒子(発光元素が固溶していないY3Al512)も生成し得る。Further, the YAG phosphor produced according to the present invention may contain a YAP (YAlO 3 ) phase in addition to the YAG phase. The plane index of the YAlO three- phase is (121), and a diffraction peak appears near 34 °. In the YAG phosphor obtained by the present invention, the ratio of the diffraction peak intensity of the (400) plane to the sum of the diffraction peak intensities of the (121) plane and the diffraction peak intensity of the (400) plane is, for example, 20% or more, which is preferable. Is 30% or more, more preferably 40% or more. The upper limit of the ratio of the diffraction peak intensities is most preferably 100%, and may be about 80% or less. Further, when a YAG phosphor is obtained according to the present invention, YAG particles (Y 3 Al 5 O 12 in which a luminescent element is not dissolved in solid solution) can also be produced.

また、450〜460nmの波長の光で励起した際の25℃での外部量子効率は20%以上であることが好ましく、より好ましくは30%以上であり、更に好ましくは40%以上である。外部量子効率の上限は特に限定されないが、通常60%程度である。更に、450〜460nmの波長の吸収率は45%以上であることが好ましく、より好ましくは50%以上である。吸収率の上限は特に限定されないが例えば75%程度である。 Further, the external quantum efficiency at 25 ° C. when excited by light having a wavelength of 450 to 460 nm is preferably 20% or more, more preferably 30% or more, still more preferably 40% or more. The upper limit of the external quantum efficiency is not particularly limited, but is usually about 60%. Further, the absorptance of wavelengths of 450 to 460 nm is preferably 45% or more, more preferably 50% or more. The upper limit of the absorption rate is not particularly limited, but is, for example, about 75%.

本発明のYAG蛍光体は、450〜460nmの波長の光で励起したときの、25℃での発光強度に対する150℃での発光強度(以下、「150℃の温度消光特性」)が、例えば70〜95%であり、好ましくは80%以上、より好ましくは90%以上である。また、450〜460nmの波長の光で励起したときの、25℃での発光強度に対する200℃での発光強度(以下、「200℃の温度消光特性」)は、例えば65〜90%であり、好ましくは70%以上、より好ましくは80%以上(特に85%以上)である。 The YAG phosphor of the present invention has, for example, an emission intensity at 150 ° C. (hereinafter, "temperature quenching characteristic at 150 ° C.") with respect to an emission intensity at 25 ° C. when excited by light having a wavelength of 450 to 460 nm. It is ~ 95%, preferably 80% or more, and more preferably 90% or more. Further, the emission intensity at 200 ° C. (hereinafter, “temperature quenching characteristic at 200 ° C.”) with respect to the emission intensity at 25 ° C. when excited by light having a wavelength of 450 to 460 nm is, for example, 65 to 90%. It is preferably 70% or more, more preferably 80% or more (particularly 85% or more).

本発明のYAG蛍光体は、近紫外から可視光領域で効率的に励起され、黄色発光する。励起光の波長は265〜470nmが好ましく、より好ましくは365〜470nm、更に好ましくは450〜460nmである。本発明のYAG蛍光体を450〜460nmの波長の光で励起したときの発光波長のピークは、例えば540〜600nmである。また100〜190nmの真空紫外線、190〜380nmの紫外線、電子線などで励起されることによって黄色発光することも確認されている。紫外〜青色(特に青色)の光を発する窒化物半導体などからなるLEDやLDなどの発光素子と、本発明のYAG蛍光体とを備える発光装置であって、前記発光素子の光を励起光として本発明のYAG蛍光体を黄色発光させる発光装置は、本発明のYAG蛍光体の温度消光特性が良好なため、高出力(例えば5W以上)の発光装置とでき、このような発光装置も本発明に含まれる。このような発光装置としては、蛍光表示管(VFD)、フィールドエミッションディスプレイ(FED)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、陰極線管(CRT)などが挙げられる。 The YAG phosphor of the present invention is efficiently excited in the visible light region from near ultraviolet light and emits yellow light. The wavelength of the excitation light is preferably 265 to 470 nm, more preferably 365 to 470 nm, and even more preferably 450 to 460 nm. When the YAG phosphor of the present invention is excited with light having a wavelength of 450 to 460 nm, the peak of the emission wavelength is, for example, 540 to 600 nm. It has also been confirmed that it emits yellow light when excited by vacuum ultraviolet rays of 100 to 190 nm, ultraviolet rays of 190 to 380 nm, electron beams, and the like. A light emitting device including a light emitting element such as an LED or LD made of a nitride semiconductor that emits ultraviolet to blue (particularly blue) light and the YAG phosphor of the present invention, wherein the light of the light emitting element is used as excitation light. The light emitting device that emits yellow light from the YAG phosphor of the present invention can be a high output (for example, 5 W or more) light emitting device because the temperature extinguishing characteristics of the YAG phosphor of the present invention are good. Such a light emitting device is also the present invention. include. Examples of such a light emitting device include a vacuum fluorescent display (VFD), a field emission display (FED), a plasma display panel (PDP), a cathode ray tube (CRT), and the like.

本願は、2015年7月2日に出願された日本国特許出願第2015−133594号及び2015年9月28日に出願された日本国特許出願第2015−190173号に基づく優先権の利益を主張するものである。2015年7月2日に出願された日本国特許出願第2015−133594号及び2015年9月28日に出願された日本国特許出願第2015−190173号の明細書の全内容が、本願に参考のため援用される。 The present application claims the priority benefit under Japanese Patent Application No. 2015-133594 filed on July 2, 2015 and Japanese Patent Application No. 2015-190173 filed on September 28, 2015. To do. The entire contents of the specification of Japanese Patent Application No. 2015-133594 filed on July 2, 2015 and Japanese Patent Application No. 2015-190173 filed on September 28, 2015 are referred to in this application. Will be used for.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、前記、後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. The present invention is not limited by the following examples, and it is of course possible to carry out the invention with appropriate modifications within the range that can be adapted to the above-mentioned purpose, and all of them are technical of the present invention. Included in the range.

実施例1
YAG蛍光体の原料として、Y23(高純度化学製、体積基準のD50:0.6μm)、Al23(高純度化学製、体積基準のD50:0.4μm)、CeO2(高純度化学製、体積基準のD50:0.3μm)の粉末をそれぞれ、生成する蛍光体の組成がY2.97Ce0.03Al512となる化学量論比で、合計30g秤量し、Al(OH)3を12.5wt%(昭和電工製 ハイジライト H43M 体積基準のD50:0.75μm)を添加して、図1に示した摩砕ミルに投入した。有底円筒型容器1はSUS304製で、その内径が80mmであり、該容器1の内周とローター2の先端翼とのクリアランス4は1mmとした。このような摩砕ミルを、回転数3000rpm、所要動力3kWで30分回転させ、メカノケミカル処理を行った。その時の摩砕式ミルの温度は350℃であった。
Example 1
As raw materials for YAG phosphors, Y 2 O 3 (manufactured by high-purity chemicals, volume-based D 50 : 0.6 μm), Al 2 O 3 (manufactured by high-purity chemicals, volume-based D 50 : 0.4 μm), CeO Weigh a total of 30 g of powder of 2 (manufactured by high-purity chemistry, volume-based D 50 : 0.3 μm) with a chemical quantitative ratio such that the composition of the phosphor to be produced is Y 2.97 Ce 0.03 Al 5 O 12 . Al (OH) 3 was added in an amount of 12.5 wt% (D 50 : 0.75 μm based on the volume of Heidilite H43M manufactured by Showa Denko) and charged into the grinding mill shown in FIG. The bottomed cylindrical container 1 is made of SUS304 and has an inner diameter of 80 mm, and the clearance 4 between the inner circumference of the container 1 and the tip blade of the rotor 2 is 1 mm. Such a grinding mill was rotated at a rotation speed of 3000 rpm and a required power of 3 kW for 30 minutes to perform mechanochemical treatment. The temperature of the grinding mill at that time was 350 ° C.

得られた蛍光体の不純物等を除去するために希塩酸中で2時間撹拌し、純水で洗った後、170℃に加熱して水分を十分に除去し、蛍光体粉末を得た。 In order to remove impurities and the like of the obtained fluorescent substance, the mixture was stirred in dilute hydrochloric acid for 2 hours, washed with pure water, and then heated to 170 ° C. to sufficiently remove water to obtain a fluorescent substance powder.

得られた蛍光体粉末の結晶構造は、リガク製のXRD装置を用いて解析した。測定はCuKα線で行い、λ=1.5418nm、θ=10〜70°とした。その結果、得られた蛍光体粉末の結晶は多結晶のYAGとYAP(YAlO3)の複合粒子であり、(400)面の回折ピーク強度と(121)面の回折ピーク強度の合計に対する(400)面の回折ピーク強度の比は30.6%であった。リートベルト解析の結果、YAG相は3.6wt%であった。また、(400)面の半値幅は0.668°であった。The crystal structure of the obtained fluorescent powder was analyzed using an XRD apparatus manufactured by Rigaku. The measurement was carried out with CuKα rays, and λ = 1.5418 nm and θ = 10 to 70 °. As a result, the obtained crystal of the phosphor powder is a composite particle of polycrystalline YAG and YAP (YAlO 3 ), and is (400) with respect to the total of the diffraction peak intensity of the (400) plane and the diffraction peak intensity of the (121) plane. ) The ratio of the diffraction peak intensities of the plane was 30.6%. As a result of Rietveld analysis, the YAG phase was 3.6 wt%. The half width of the (400) plane was 0.668 °.

更に、得られた蛍光体粉末の発光特性を、日立ハイテク製のF−7000形分光蛍光光度計を用い、励起側スリット:2.5nm、蛍光側スリット:2.5nm、ホトマル電圧350Vの条件で測定した。その結果、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、550nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認された。その後、浜松フォトニクス製の絶対量子収率測定装置(Quantaurus−QY C11347−01)を用いて量子収率測定と温度消光測定を行った。その結果、励起光の波長を450nmとしたときの25℃での内部量子収率は27.3%であり、150℃における発光強度は25℃における発光強度に対して86%であった。 Furthermore, the emission characteristics of the obtained phosphor powder were measured using an F-7000 type spectrofluorometer manufactured by Hitachi High-Tech, under the conditions of excitation side slit: 2.5 nm, fluorescence side slit: 2.5 nm, and photomal voltage 350 V. It was measured. As a result, yellow emission having an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 550 nm was confirmed. Then, the quantum yield measurement and the temperature quenching measurement were performed using an absolute quantum yield measuring device (Quantaurus-QY C11347-01) manufactured by Hamamatsu Photonics. As a result, the internal quantum yield at 25 ° C. was 27.3% when the wavelength of the excitation light was 450 nm, and the emission intensity at 150 ° C. was 86% with respect to the emission intensity at 25 ° C.

実施例2
摩砕式ミルの到達温度が438℃であったこと以外、前記実施例1と同様にして蛍光体粉末を得た。
Example 2
A fluorescent powder was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ultimate temperature of the grinding mill was 438 ° C.

得られた蛍光体粉末の結晶構造を実施例1と同様にして測定した結果、得られた蛍光体粉末の結晶は多結晶のYAGとYAPの複合粒子であり、(400)面の回折ピーク強度と(121)面の回折ピーク強度の合計に対する(400)面の回折ピーク強度の比は48.9%であった。リートベルト解析の結果、YAG相は15.5wt%であった。また、(400)面の半値幅は0.158°であった。 As a result of measuring the crystal structure of the obtained phosphor powder in the same manner as in Example 1, the crystal of the obtained phosphor powder is a composite particle of polycrystalline YAG and YAP, and the diffraction peak intensity of the (400) plane. The ratio of the diffraction peak intensity of the (400) plane to the total diffraction peak intensity of the (121) plane was 48.9%. As a result of Rietveld analysis, the YAG phase was 15.5 wt%. The half width of the (400) plane was 0.158 °.

更に、得られた蛍光体粉末の発光特性を、実施例1と同様にして測定した結果、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、550nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、また、励起光の波長を450nmとしたときの25℃での内部量子収率は13.2%であり、150℃における発光強度は25℃における発光強度に対して83%であった。 Further, as a result of measuring the emission characteristics of the obtained phosphor powder in the same manner as in Example 1, yellow emission having an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 550 nm was confirmed. The internal quantum yield at 25 ° C. was 13.2% when the wavelength of the excitation light was 450 nm, and the emission intensity at 150 ° C. was 83% with respect to the emission intensity at 25 ° C.

実施例3
YAG蛍光体の原料として、Y23(高純度化学製、体積基準のD50:0.6μm)、Al23(高純度化学製、体積基準のD50:0.4μm)、CeO2(高純度化学製、体積基準のD50:0.3μm)の粉末をそれぞれ、生成する蛍光体の組成がY2.97Ce0.03Al512となる化学量論比で、合計30g秤量し、BaF2(体積基準のD50:6μm)を6wt%添加し、図1に示した摩砕ミルに投入した。摩砕式ミルのチャンバー容器内は、1L/minにて水冷した。有底円筒型容器1はSUS304製で、その内径が80mmであり、該容器1の内周とローター2の先端翼とのクリアランス4は1mmとした。このような摩砕ミルを、回転数3000rpm、所要動力3kWで10分回転させ、メカノケミカル処理を行った。その時の摩砕式ミルの温度は114℃であった。
Example 3
As raw materials for YAG phosphors, Y 2 O 3 (manufactured by high-purity chemicals, volume-based D 50 : 0.6 μm), Al 2 O 3 (manufactured by high-purity chemicals, volume-based D 50 : 0.4 μm), CeO Weigh a total of 30 g of 2 (high-purity chemical product, volume-based D 50 : 0.3 μm) powder with a chemical quantitative ratio such that the composition of the phosphor to be produced is Y 2.97 Ce 0.03 Al 5 O 12 . 6 wt% of BaF 2 (volume standard D 50 : 6 μm) was added and charged into the grinding mill shown in FIG. The inside of the chamber container of the grinding mill was water-cooled at 1 L / min. The bottomed cylindrical container 1 is made of SUS304 and has an inner diameter of 80 mm, and the clearance 4 between the inner circumference of the container 1 and the tip blade of the rotor 2 is 1 mm. Such a grinding mill was rotated at a rotation speed of 3000 rpm and a required power of 3 kW for 10 minutes to perform mechanochemical treatment. The temperature of the grinding mill at that time was 114 ° C.

得られた蛍光体の不純物等を除去するために希塩酸中で2時間撹拌し、純水で洗った後、170℃に加熱して水分を十分に除去し、蛍光体粉末を得た。 In order to remove impurities and the like of the obtained fluorescent substance, the mixture was stirred in dilute hydrochloric acid for 2 hours, washed with pure water, and then heated to 170 ° C. to sufficiently remove water to obtain a fluorescent substance powder.

得られた蛍光体粉末の結晶構造を実施例1と同様にして測定した結果、得られた蛍光体粉末の結晶は多結晶のYAGとYAPの複合粒子であり、(400)面の回折ピーク強度と(121)面の回折ピーク強度の合計に対する(400)面の回折ピーク強度の比は70.7%であった。リートベルト解析の結果、YAG相は31.5wt%であった。また、(400)面の半値幅は0.224°であった。 As a result of measuring the crystal structure of the obtained phosphor powder in the same manner as in Example 1, the crystal of the obtained phosphor powder is a composite particle of polycrystalline YAG and YAP, and the diffraction peak intensity of the (400) plane. The ratio of the diffraction peak intensity of the (400) plane to the total diffraction peak intensity of the (121) plane was 70.7%. As a result of Rietveld analysis, the YAG phase was 31.5 wt%. The full width at half maximum of the (400) plane was 0.224 °.

更に、得られた蛍光体粉末の発光特性を、実施例1と同様にして測定した結果、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、また、励起光の波長を450nmとしたときの25℃での内部量子収率は32.5%であり、150℃における発光強度は25℃における発光強度に対して85%であった。 Further, as a result of measuring the emission characteristics of the obtained phosphor powder in the same manner as in Example 1, yellow emission having an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 540 nm was confirmed. Further, when the wavelength of the excitation light was 450 nm, the internal quantum yield at 25 ° C. was 32.5%, and the emission intensity at 150 ° C. was 85% with respect to the emission intensity at 25 ° C.

実施例4
摩砕式ミルを水冷していないこと以外は実施例3と同様にして蛍光体粉末を得た。その時の摩砕式ミルの温度は210℃であった。
Example 4
A fluorescent powder was obtained in the same manner as in Example 3 except that the grinding mill was not water-cooled. The temperature of the grinding mill at that time was 210 ° C.

得られた蛍光体粉末の結晶構造及び発光特性を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、蛍光体粉末の結晶は多結晶のYAGとYAPの複合粒子であり、(400)面の回折ピーク強度と(121)面の回折ピーク強度の合計に対する(400)面の回折ピーク強度の比は25.9%であった。また、(400)面の半値幅は0.326°であった。また、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、25℃での内部量子収率は51.8%であり、150℃における発光強度は84%であった。 The crystal structure and luminescence characteristics of the obtained fluorescent powder were measured by the same method as in Example 1. As a result, the crystal of the phosphor powder is a composite particle of polycrystalline YAG and YAP, and the diffraction peak intensity of the (400) plane is relative to the sum of the diffraction peak intensity of the (400) plane and the diffraction peak intensity of the (121) plane. The ratio was 25.9%. The full width at half maximum of the (400) plane was 0.326 °. Further, yellow emission having an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 540 nm was confirmed, the internal quantum yield at 25 ° C. was 51.8%, and the emission intensity at 150 ° C. was It was 84%.

実施例5
処理時間を15分としたこと以外は実施例4と同様にして蛍光体粉末を得た。その時の摩砕式ミルの温度は217℃であった。
Example 5
A fluorescent powder was obtained in the same manner as in Example 4 except that the treatment time was 15 minutes. The temperature of the grinding mill at that time was 217 ° C.

得られた蛍光体粉末の結晶構造及び発光特性を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、蛍光体粉末の結晶は多結晶のYAGとYAPの複合粒子であり、(400)面の回折ピーク強度と(121)面の回折ピーク強度の合計に対する(400)面の回折ピーク強度の比は28.9%であった。また、(400)面の半値幅は0.639°であった。また、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、25℃での内部量子収率は55.2%であり、150℃における発光強度は90%であった。 The crystal structure and luminescence characteristics of the obtained fluorescent powder were measured by the same method as in Example 1. As a result, the crystal of the phosphor powder is a composite particle of polycrystalline YAG and YAP, and the diffraction peak intensity of the (400) plane is relative to the sum of the diffraction peak intensity of the (400) plane and the diffraction peak intensity of the (121) plane. The ratio was 28.9%. The half width of the (400) plane was 0.639 °. Further, yellow emission having an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 540 nm was confirmed, the internal quantum yield at 25 ° C. was 55.2%, and the emission intensity at 150 ° C. was It was 90%.

実施例6
処理時間を20分としたこと以外は実施例4と同様にして蛍光体粉末を得た。その時の摩砕式ミルの温度は210℃であった。
Example 6
A fluorescent powder was obtained in the same manner as in Example 4 except that the treatment time was 20 minutes. The temperature of the grinding mill at that time was 210 ° C.

得られた蛍光体粉末の結晶構造及び発光特性を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、蛍光体粉末の結晶は多結晶のYAGとYAPの複合粒子であり、(400)面の回折ピーク強度と(121)面の回折ピーク強度の合計に対する(400)面の回折ピーク強度の比は32.3%であった。また、(400)面の半値幅は0.386°であった。また、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、25℃での内部量子収率は60.8%であり、150℃における発光強度は88%であった。 The crystal structure and luminescence characteristics of the obtained fluorescent powder were measured by the same method as in Example 1. As a result, the crystal of the phosphor powder is a composite particle of polycrystalline YAG and YAP, and the diffraction peak intensity of the (400) plane is relative to the sum of the diffraction peak intensity of the (400) plane and the diffraction peak intensity of the (121) plane. The ratio was 32.3%. The full width at half maximum of the (400) plane was 0.386 °. Further, yellow emission having an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 540 nm was confirmed, the internal quantum yield at 25 ° C. was 60.8%, and the emission intensity at 150 ° C. was It was 88%.

実施例7
処理時間を10分としたこと以外は実施例4と同様にして蛍光体粉末を得た。その時の摩砕式ミルの温度は255℃であった。
Example 7
A fluorescent powder was obtained in the same manner as in Example 4 except that the treatment time was 10 minutes. The temperature of the grinding mill at that time was 255 ° C.

得られた蛍光体粉末の結晶構造及び発光特性を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、蛍光体粉末の結晶は多結晶のYAGとYAPの複合粒子であり、(400)面の回折ピーク強度と(121)面の回折ピーク強度の合計に対する(400)面の回折ピーク強度の比は62.6%であった。また、(400)面の半値幅は0.333°であった。また、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、25℃での内部量子収率は56.5%であり、150℃における発光強度は88%であった。 The crystal structure and luminescence characteristics of the obtained fluorescent powder were measured by the same method as in Example 1. As a result, the crystal of the phosphor powder is a composite particle of polycrystalline YAG and YAP, and the diffraction peak intensity of the (400) plane is relative to the sum of the diffraction peak intensity of the (400) plane and the diffraction peak intensity of the (121) plane. The ratio was 62.6%. The half width of the (400) plane was 0.333 °. Further, yellow emission having an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 540 nm was confirmed, the internal quantum yield at 25 ° C. was 56.5%, and the emission intensity at 150 ° C. was It was 88%.

実施例8
処理時間を15分としたこと以外は実施例4と同様にして蛍光体粉末を得た。その時の摩砕式ミルの温度は270℃であった。
Example 8
A fluorescent powder was obtained in the same manner as in Example 4 except that the treatment time was 15 minutes. The temperature of the grinding mill at that time was 270 ° C.

得られた蛍光体粉末の結晶構造及び発光特性を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、蛍光体粉末の結晶は多結晶のYAGとYAPの複合粒子であり、(400)面の回折ピーク強度と(121)面の回折ピーク強度の合計に対する(400)面の回折ピーク強度の比は64.2%であった。また、(400)面の半値幅は0.299°であった。また、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、25℃での内部量子収率は54.9%であり、150℃における発光強度は89%であった。 The crystal structure and luminescence characteristics of the obtained fluorescent powder were measured by the same method as in Example 1. As a result, the crystal of the phosphor powder is a composite particle of polycrystalline YAG and YAP, and the diffraction peak intensity of the (400) plane is relative to the sum of the diffraction peak intensity of the (400) plane and the diffraction peak intensity of the (121) plane. The ratio was 64.2%. The full width at half maximum of the (400) plane was 0.299 °. Further, yellow emission having an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 540 nm was confirmed, the internal quantum yield at 25 ° C. was 54.9%, and the emission intensity at 150 ° C. was It was 89%.

実施例9
処理時間を20分としたこと以外は実施例4と同様にして蛍光体粉末を得た。その時の摩砕式ミルの温度は270℃であった。
Example 9
A fluorescent powder was obtained in the same manner as in Example 4 except that the treatment time was 20 minutes. The temperature of the grinding mill at that time was 270 ° C.

得られた蛍光体粉末の結晶構造及び発光特性を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、蛍光体粉末の結晶は多結晶のYAGとYAPの複合粒子であり、(400)面の回折ピーク強度と(121)面の回折ピーク強度の合計に対する(400)面の回折ピーク強度の比は59.9%であった。また、(400)面の半値幅は0.395°であった。また、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、25℃での内部量子収率は54.5%であり、150℃における発光強度は90%であった。 The crystal structure and luminescence characteristics of the obtained fluorescent powder were measured by the same method as in Example 1. As a result, the crystal of the phosphor powder is a composite particle of polycrystalline YAG and YAP, and the diffraction peak intensity of the (400) plane is relative to the sum of the diffraction peak intensity of the (400) plane and the diffraction peak intensity of the (121) plane. The ratio was 59.9%. The full width at half maximum of the (400) plane was 0.395 °. Further, yellow emission having an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 540 nm was confirmed, the internal quantum yield at 25 ° C. was 54.5%, and the emission intensity at 150 ° C. was It was 90%.

実施例10
処理時間を10分とし、BaF2の添加量を10wt%にしたこと以外は実施例4と同様にして蛍光体粉末を得た。その時の摩砕式ミルの温度は140℃であった。
Example 10
A fluorescent powder was obtained in the same manner as in Example 4 except that the treatment time was 10 minutes and the amount of BaF 2 added was 10 wt%. The temperature of the grinding mill at that time was 140 ° C.

得られた蛍光体粉末の結晶構造及び発光特性を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、蛍光体粉末の結晶は多結晶のYAGとYAPの複合粒子であり、(400)面の回折ピーク強度と(121)面の回折ピーク強度の合計に対する(400)面の回折ピーク強度の比は77.2%であった。また、(400)面の半値幅は0.232°であった。また、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、25℃での内部量子収率は33.3%であり、150℃における発光強度は84%であった。 The crystal structure and luminescence characteristics of the obtained fluorescent powder were measured by the same method as in Example 1. As a result, the crystal of the phosphor powder is a composite particle of polycrystalline YAG and YAP, and the diffraction peak intensity of the (400) plane is relative to the sum of the diffraction peak intensity of the (400) plane and the diffraction peak intensity of the (121) plane. The ratio was 77.2%. The half width of the (400) plane was 0.232 °. Further, yellow emission having an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 540 nm was confirmed, the internal quantum yield at 25 ° C. was 33.3%, and the emission intensity at 150 ° C. was It was 84%.

実施例11
処理時間を20分にしたこと以外、実施例10と同様にして蛍光体粉末を得た。
Example 11
A fluorescent powder was obtained in the same manner as in Example 10 except that the treatment time was set to 20 minutes.

得られた蛍光体粉末の結晶構造及び発光特性を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、蛍光体粉末の結晶は多結晶のYAGとYAPの複合粒子であり、(400)面の回折ピーク強度と(121)面の回折ピーク強度の合計に対する(400)面の回折ピーク強度の比は73.5%であった。また、(400)面の半値幅は0.251°であった。また、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、25℃での内部量子収率は30.7%であり、150℃における発光強度は86%であった。 The crystal structure and luminescence characteristics of the obtained fluorescent powder were measured by the same method as in Example 1. As a result, the crystal of the phosphor powder is a composite particle of polycrystalline YAG and YAP, and the diffraction peak intensity of the (400) plane is relative to the sum of the diffraction peak intensity of the (400) plane and the diffraction peak intensity of the (121) plane. The ratio was 73.5%. The full width at half maximum of the (400) plane was 0.251 °. Further, yellow emission having an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 540 nm was confirmed, the internal quantum yield at 25 ° C. was 30.7%, and the emission intensity at 150 ° C. was It was 86%.

実施例12
処理時間を30分にしたこと以外、実施例10と同様にして蛍光体粉末を得た。
Example 12
A fluorescent powder was obtained in the same manner as in Example 10 except that the treatment time was set to 30 minutes.

得られた蛍光体粉末の結晶構造及び発光特性を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、蛍光体粉末の結晶は多結晶のYAGとYAPの複合粒子であり、(400)面の回折ピーク強度と(121)面の回折ピーク強度の合計に対する(400)面の回折ピーク強度の比は73.3%であった。また、(400)面の半値幅は0.284°であった。また、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、25℃での内部量子収率は23.5%であり、150℃における発光強度は87%であった。 The crystal structure and luminescence characteristics of the obtained fluorescent powder were measured by the same method as in Example 1. As a result, the crystal of the phosphor powder is a composite particle of polycrystalline YAG and YAP, and the diffraction peak intensity of the (400) plane is relative to the sum of the diffraction peak intensity of the (400) plane and the diffraction peak intensity of the (121) plane. The ratio was 73.3%. The full width at half maximum of the (400) plane was 0.284 °. Further, yellow emission having an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 540 nm was confirmed, the internal quantum yield at 25 ° C. was 23.5%, and the emission intensity at 150 ° C. was It was 87%.

実施例13
YAG蛍光体の原料として、Y23(高純度化学製、体積基準のD50:0.6μm)、Al23(高純度化学製、体積基準のD50:0.4μm)、CeO2(高純度化学製、体積基準のD50:0.3μm)の粉末をそれぞれ、生成する蛍光体の組成がY2.97Ce0.03Al512となる化学量論比で、合計30g秤量し、AlF3(体積基準のD50:7μm)を6wt%添加し、図1に示した摩砕ミルに投入した。摩砕式ミルのチャンバー容器内は、1L/minにて水冷した。有底円筒型容器1はSUS304製で、その内径が80mmであり、該容器1の内周とローター2の先端翼とのクリアランス4は1mmとした。このような摩砕ミルを、回転数3000rpm、所要動力2.5kWで10分回転させ、メカノケミカル処理を行った。その時の摩砕式ミルの温度は74℃であった。
Example 13
As raw materials for YAG phosphors, Y 2 O 3 (manufactured by high-purity chemicals, volume-based D 50 : 0.6 μm), Al 2 O 3 (manufactured by high-purity chemicals, volume-based D 50 : 0.4 μm), CeO Weigh a total of 30 g of 2 (high-purity chemical product, volume-based D 50 : 0.3 μm) powder with a chemical quantitative ratio such that the composition of the phosphor to be produced is Y 2.97 Ce 0.03 Al 5 O 12 . AlF 3 (volume standard D 50 : 7 μm) was added in an amount of 6 wt% and charged into the grinding mill shown in FIG. The inside of the chamber container of the grinding mill was water-cooled at 1 L / min. The bottomed cylindrical container 1 is made of SUS304 and has an inner diameter of 80 mm, and the clearance 4 between the inner circumference of the container 1 and the tip blade of the rotor 2 is 1 mm. Such a grinding mill was rotated at a rotation speed of 3000 rpm and a required power of 2.5 kW for 10 minutes to perform mechanochemical treatment. The temperature of the grinding mill at that time was 74 ° C.

得られた蛍光体の不純物等を除去するために希塩酸中で2時間撹拌し、純水で洗った後、170℃に加熱して水分を十分に除去し、蛍光体粉末を得た。 In order to remove impurities and the like of the obtained fluorescent substance, the mixture was stirred in dilute hydrochloric acid for 2 hours, washed with pure water, and then heated to 170 ° C. to sufficiently remove water to obtain a fluorescent substance powder.

得られた蛍光体粉末の結晶構造及び発光特性を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、蛍光体粉末の結晶は多結晶のYAGとY23、Al23の複合粒子であり、YAP相は確認できなかった。また、(400)面の半値幅は0.355°であった。また、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、25℃での内部量子収率は30.5%であり、150℃における発光強度は84%であった。The crystal structure and luminescence characteristics of the obtained fluorescent powder were measured by the same method as in Example 1. As a result, the crystals of the fluorescent substance powder were composite particles of polycrystalline YAG, Y 2 O 3 , and Al 2 O 3 , and the YAP phase could not be confirmed. The full width at half maximum of the (400) plane was 0.355 °. Further, yellow emission having an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 540 nm was confirmed, the internal quantum yield at 25 ° C. was 30.5%, and the emission intensity at 150 ° C. was It was 84%.

実施例14
AlF3を10wt%添加したこと以外は実施例13と同様にして蛍光体粉末を得た。その時の摩砕式ミルの温度は110℃であった。
Example 14
A phosphor powder was obtained in the same manner as in Example 13 except that 10 wt% of AlF 3 was added. The temperature of the grinding mill at that time was 110 ° C.

得られた蛍光体粉末の結晶構造及び発光特性を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、蛍光体粉末の結晶は多結晶のYAGとY23、Al23の複合粒子であり、YAP相は確認できなかった。また、(400)面の半値幅は0.492°であった。また、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、25℃での内部量子収率は45.3%であり、150℃における発光強度は86%であった。The crystal structure and luminescence characteristics of the obtained fluorescent powder were measured by the same method as in Example 1. As a result, the crystals of the fluorescent substance powder were composite particles of polycrystalline YAG, Y 2 O 3 , and Al 2 O 3 , and the YAP phase could not be confirmed. The half width of the (400) plane was 0.492 °. Further, yellow emission having an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 540 nm was confirmed, the internal quantum yield at 25 ° C. was 45.3%, and the emission intensity at 150 ° C. was It was 86%.

実施例15
処理時間が15分であること以外は実施例14と同様にして蛍光体粉末を得た。その時の摩砕式ミルの温度は99.5℃であった。
Example 15
A fluorescent powder was obtained in the same manner as in Example 14 except that the treatment time was 15 minutes. The temperature of the grinding mill at that time was 99.5 ° C.

得られた蛍光体粉末の結晶構造及び発光特性を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、蛍光体粉末の結晶は多結晶のYAGとY23、Al23の複合粒子であり、YAP相は確認できなかった。また、(400)面の半値幅は0.335°であった。また、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、25℃での内部量子収率は46.7%であり、150℃における発光強度は87%であった。The crystal structure and luminescence characteristics of the obtained fluorescent powder were measured by the same method as in Example 1. As a result, the crystals of the fluorescent substance powder were composite particles of polycrystalline YAG, Y 2 O 3 , and Al 2 O 3 , and the YAP phase could not be confirmed. The half width of the (400) plane was 0.335 °. Further, yellow emission having an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 540 nm was confirmed, the internal quantum yield at 25 ° C. was 46.7%, and the emission intensity at 150 ° C. was It was 87%.

実施例16
YAG蛍光体の原料として、Y23(高純度化学製、体積基準のD50:0.6μm)、Al23(高純度化学製、体積基準のD50:0.4μm)、CeO2(高純度化学製、体積基準のD50:0.3μm)の粉末をそれぞれ、生成する蛍光体の組成がY2.97Ce0.03Al512となる化学量論比で、合計30g秤量し、YF3(体積基準のD50:6μm)を6wt%添加し、図1に示した摩砕ミルに投入した。摩砕式ミルのチャンバー容器内は、1L/minにて水冷した。有底円筒型容器1はSUS304製で、その内径が80mmであり、該容器1の内周とローター2の先端翼とのクリアランス4は1mmとした。このような摩砕ミルを、回転数3000rpm、所要動力3kWで10分回転させ、メカノケミカル処理を行った。その時の摩砕式ミルの温度は140℃であった。
Example 16
As raw materials for YAG phosphors, Y 2 O 3 (manufactured by high-purity chemicals, volume-based D 50 : 0.6 μm), Al 2 O 3 (manufactured by high-purity chemicals, volume-based D 50 : 0.4 μm), CeO Weigh a total of 30 g of 2 (high-purity chemical, volume-based D 50 : 0.3 μm) powders at a chemical quantitative ratio such that the composition of the phosphor to be produced is Y 2.97 Ce 0.03 Al 5 O 12 . 6 wt% of YF 3 (volume standard D 50 : 6 μm) was added and charged into the grinding mill shown in FIG. The inside of the chamber container of the grinding mill was water-cooled at 1 L / min. The bottomed cylindrical container 1 is made of SUS304 and has an inner diameter of 80 mm, and the clearance 4 between the inner circumference of the container 1 and the tip blade of the rotor 2 is 1 mm. Such a grinding mill was rotated at a rotation speed of 3000 rpm and a required power of 3 kW for 10 minutes to perform mechanochemical treatment. The temperature of the grinding mill at that time was 140 ° C.

得られた蛍光体の不純物等を除去するために希塩酸中で2時間撹拌し、純水で洗った後、170℃に加熱して水分を十分に除去し、蛍光体粉末を得た。 In order to remove impurities and the like of the obtained fluorescent substance, the mixture was stirred in dilute hydrochloric acid for 2 hours, washed with pure water, and then heated to 170 ° C. to sufficiently remove water to obtain a fluorescent substance powder.

得られた蛍光体粉末の結晶構造及び発光特性を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、蛍光体粉末の結晶は多結晶のYAGとY23、Al23の複合粒子であり、YAP相は確認できなかった。また、(400)面の半値幅は0.296°であった。また、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、25℃での内部量子収率は11.5%であり、150℃における発光強度は73%であった。The crystal structure and luminescence characteristics of the obtained fluorescent powder were measured by the same method as in Example 1. As a result, the crystals of the fluorescent substance powder were composite particles of polycrystalline YAG, Y 2 O 3 , and Al 2 O 3 , and the YAP phase could not be confirmed. The full width at half maximum of the (400) plane was 0.296 °. Further, yellow emission having an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 540 nm was confirmed, the internal quantum yield at 25 ° C. was 11.5%, and the emission intensity at 150 ° C. was It was 73%.

実施例17
処理時間が15分であること以外は実施例16と同様にして蛍光体粉末を得た。その時の摩砕式ミルの温度は137℃であった。
Example 17
A fluorescent powder was obtained in the same manner as in Example 16 except that the treatment time was 15 minutes. The temperature of the grinding mill at that time was 137 ° C.

得られた蛍光体粉末の結晶構造及び発光特性を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、蛍光体粉末の結晶は多結晶のYAGとY23、Al23の複合粒子であり、YAP相は確認できなかった。また、(400)面の半値幅は0.341°であった。また、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、25℃での内部量子収率は41.2%であり、150℃における発光強度は86%であった。The crystal structure and luminescence characteristics of the obtained fluorescent powder were measured by the same method as in Example 1. As a result, the crystals of the fluorescent substance powder were composite particles of polycrystalline YAG, Y 2 O 3 , and Al 2 O 3 , and the YAP phase could not be confirmed. The half width of the (400) plane was 0.341 °. Further, yellow emission having an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 540 nm was confirmed, the internal quantum yield at 25 ° C. was 41.2%, and the emission intensity at 150 ° C. was It was 86%.

実施例18
YF3の添加量が10wt%であること以外は実施例16と同様にして蛍光体粉末を得た。その時の摩砕式ミルの温度は118℃であった。
Example 18
A fluorescent powder was obtained in the same manner as in Example 16 except that the amount of YF 3 added was 10 wt%. The temperature of the grinding mill at that time was 118 ° C.

得られた蛍光体粉末の結晶構造及び発光特性を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、蛍光体粉末の結晶は多結晶のYAGとY23、Al23の複合粒子であり、YAP相は確認できなかった。また、(400)面の半値幅は0.350°であった。また、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、25℃での内部量子収率は57.8%であり、150℃における発光強度は88%であった。The crystal structure and luminescence characteristics of the obtained fluorescent powder were measured by the same method as in Example 1. As a result, the crystals of the fluorescent substance powder were composite particles of polycrystalline YAG, Y 2 O 3 , and Al 2 O 3 , and the YAP phase could not be confirmed. The half width of the (400) plane was 0.350 °. Further, yellow emission having an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 540 nm was confirmed, the internal quantum yield at 25 ° C. was 57.8%, and the emission intensity at 150 ° C. was It was 88%.

実施例19
処理時間が15分であること以外は実施例18と同様にして蛍光体粉末を得た。その時の摩砕式ミルの温度は87℃であった。
Example 19
A fluorescent powder was obtained in the same manner as in Example 18 except that the treatment time was 15 minutes. The temperature of the grinding mill at that time was 87 ° C.

得られた蛍光体粉末の結晶構造及び発光特性を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、蛍光体粉末の結晶は多結晶のYAGとY23、Al23の複合粒子であり、YAP相は確認できなかった。また、(400)面の半値幅は0.313°であった。また、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、25℃での内部量子収率は57.3%であり、150℃における発光強度は89%であった。The crystal structure and luminescence characteristics of the obtained phosphor powder were measured by the same method as in Example 1. As a result, the crystals of the fluorescent substance powder were composite particles of polycrystalline YAG, Y 2 O 3 , and Al 2 O 3 , and the YAP phase could not be confirmed. The half width of the (400) plane was 0.313 °. Further, yellow emission having an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 540 nm was confirmed, the internal quantum yield at 25 ° C. was 57.3%, and the emission intensity at 150 ° C. was It was 89%.

比較例1
処理時間を30分にし、フラックスを添加しなかったこと以外、実施例10と同様にしてメカノケミカル処理を施した。
Comparative Example 1
The mechanochemical treatment was carried out in the same manner as in Example 10 except that the treatment time was set to 30 minutes and no flux was added.

得られた粉末の結晶構造を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、YAG・YAP相の生成は確認されず、原料のY23、Al23、CeO2の回折パターンが確認された。The crystal structure of the obtained powder was measured in the same manner as in Example 1. As a result, the formation of the YAG / YAP phase was not confirmed, and the diffraction patterns of the raw materials Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , and Ce O 2 were confirmed.

実施例1〜実施例19及び比較例1の試験条件及び結果を表1、2に示す。なお、表2には、200℃での温度消光特性、450〜460nmの波長の光で励起した際の外部量子収率、450〜460nmの波長を有する光の吸収率も併記した。 The test conditions and results of Examples 1 to 19 and Comparative Example 1 are shown in Tables 1 and 2. Table 2 also shows the temperature quenching characteristics at 200 ° C., the external quantum yield when excited by light having a wavelength of 450 to 460 nm, and the absorption rate of light having a wavelength of 450 to 460 nm.

Figure 0006784982
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Figure 0006784982
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表1、2より、摩砕ミルを用いてメカノケミカル処理を行った実施例1〜19では、10〜30分という短時間処理で、YAG蛍光体が生成していることがわかる。また、断面SEM像のEDX分析により、YAG粒子も確認され、得られたYAG蛍光体及びYAG粒子は、無定形化(アモルファス)しておらず、結晶性の高いこともXRDの結果より確認できる。特に、実施例4〜9、18、19においては内部量子収率50%を超えるYAG蛍光体が得られている。摩砕式ミルの温度は300℃程度以下と非常に低温であり、特殊な耐熱素材を必要としない。 From Tables 1 and 2, it can be seen that in Examples 1 to 19 in which the mechanochemical treatment was performed using a grinding mill, the YAG phosphor was produced in a short treatment time of 10 to 30 minutes. In addition, YAG particles were also confirmed by EDX analysis of the cross-sectional SEM image, and it can be confirmed from the XRD results that the obtained YAG phosphors and YAG particles are not amorphous (amorphous) and have high crystallinity. .. In particular, in Examples 4 to 9, 18 and 19, YAG phosphors having an internal quantum yield of more than 50% were obtained. The temperature of the grinding mill is extremely low, about 300 ° C or less, and does not require a special heat-resistant material.

図2は、実施例6、15、18の励起スペクトルと発光スペクトルを示したグラフである。いずれも、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認されている。 FIG. 2 is a graph showing the excitation spectra and emission spectra of Examples 6, 15 and 18. All of them have an excitation spectrum of about 365 to 500 nm, and yellow emission having a peak of an emission spectrum near 540 nm has been confirmed.

図3は、実施例5〜実施例9において、温度を200℃まで変化させた際の発光強度(各実施例における25℃での発光強度を100とする)を測定し、プロットしたグラフである。いずれの例においても200℃において80%以上の良好な温度消光特性を示していることがわかる。 FIG. 3 is a graph obtained by measuring and plotting the light emission intensity when the temperature is changed to 200 ° C. (the light emission intensity at 25 ° C. in each example is 100) in Examples 5 to 9. .. It can be seen that all the examples show good temperature quenching characteristics of 80% or more at 200 ° C.

図4は、実施例10〜12のXRD解析結果を示したグラフであり、フッ化物を添加し、処理時間が短い方が比較的結晶性が高くなる傾向が見られる。 FIG. 4 is a graph showing the XRD analysis results of Examples 10 to 12, and there is a tendency that the crystallinity tends to be relatively high when fluoride is added and the treatment time is short.

実施例20
YAG蛍光体の原料として、Y23(高純度化学製、体積基準のD50:0.6μm)、Al23(高純度化学製、体積基準のD50:0.4μm)、CeO2(高純度化学製、体積基準のD50:0.3μm)の粉末をそれぞれ、生成する蛍光体の組成がY2.97Ce0.03Al512となる化学量論比で、合計30g秤量し、BaF2(体積基準のD50:6μm)を6wt%添加し、図1に示した摩砕ミルに投入した。摩砕式ミルのチャンバー容器内は、1L/minにて水冷した。有底円筒型容器1はSUS304製で、その内径が80mmであり、該容器1の内周とローター2の先端翼とのクリアランス4は1mmとした。このような摩砕ミルを、回転数3000rpm、所要動力3kWで20分回転させ、メカノケミカル処理を行った。その時の摩砕式ミルの温度は210℃であった。
Example 20
As raw materials for YAG phosphors, Y 2 O 3 (manufactured by high-purity chemicals, volume-based D 50 : 0.6 μm), Al 2 O 3 (manufactured by high-purity chemicals, volume-based D 50 : 0.4 μm), CeO Weigh a total of 30 g of 2 (high-purity chemical, volume-based D 50 : 0.3 μm) powders at a chemical quantitative ratio such that the composition of the phosphor to be produced is Y 2.97 Ce 0.03 Al 5 O 12 . 6 wt% of BaF 2 (volume-based D 50 : 6 μm) was added and charged into the grinding mill shown in FIG. The inside of the chamber container of the grinding mill was water-cooled at 1 L / min. The bottomed cylindrical container 1 is made of SUS304 and has an inner diameter of 80 mm, and the clearance 4 between the inner circumference of the container 1 and the tip blade of the rotor 2 is 1 mm. Such a grinding mill was rotated at a rotation speed of 3000 rpm and a required power of 3 kW for 20 minutes to perform mechanochemical treatment. The temperature of the grinding mill at that time was 210 ° C.

得られた処理物をアルミナ製のルツボに5g投入し、黒鉛炉にて1200℃で3時間焼成した。焼成雰囲気は窒素ガス雰囲気とした。得られた蛍光体の不純物等を除去するために希塩酸中で2時間撹拌し、純水で洗った後、170℃に加熱して水分を十分に除去し、蛍光体粉末を得た。得られた蛍光体粉末の結晶構造及び発光特性を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、YAG単一相が得られていることが確認できた。(400)面の半値幅は、0.235°であった。また、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、25℃での内部量子収率は70.9%であり、150℃における発光強度は90%であった。 5 g of the obtained processed product was put into an alumina crucible and fired in a graphite furnace at 1200 ° C. for 3 hours. The firing atmosphere was a nitrogen gas atmosphere. In order to remove impurities and the like of the obtained fluorescent substance, the mixture was stirred in dilute hydrochloric acid for 2 hours, washed with pure water, and then heated to 170 ° C. to sufficiently remove water to obtain a fluorescent substance powder. The crystal structure and luminescence characteristics of the obtained fluorescent powder were measured by the same method as in Example 1. As a result, it was confirmed that a YAG single phase was obtained. The half width of the (400) plane was 0.235 °. Further, yellow emission having an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 540 nm was confirmed, the internal quantum yield at 25 ° C. was 70.9%, and the emission intensity at 150 ° C. was It was 90%.

実施例21
焼成温度を1500℃にしたこと以外、実施例20と同様にしてYAG蛍光体を得た。得られた蛍光体粉末の結晶構造及び発光特性を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、YAG単一相が得られていることが確認できた。(400)面の半値幅は、0.157°であった。また、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、25℃での内部量子収率は80.9%であり、150℃における発光強度は95%であった。
Example 21
A YAG phosphor was obtained in the same manner as in Example 20 except that the firing temperature was set to 1500 ° C. The crystal structure and luminescence characteristics of the obtained fluorescent powder were measured by the same method as in Example 1. As a result, it was confirmed that a YAG single phase was obtained. The full width at half maximum of the (400) plane was 0.157 °. Further, yellow emission having an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 540 nm was confirmed, the internal quantum yield at 25 ° C. was 80.9%, and the emission intensity at 150 ° C. was It was 95%.

実施例22
YAG蛍光体の原料として、Y23(高純度化学製、体積基準のD50:0.6μm)、Al23(高純度化学製、体積基準のD50:0.4μm)、CeO2(高純度化学製、体積基準のD50:0.3μm)の粉末をそれぞれ、生成する蛍光体の組成がY2.97Ce0.03Al512となる化学量論比で、合計30g秤量し、AlF3(体積基準のD50:7μm)を10wt%添加し、図1に示した摩砕ミルに投入した。摩砕式ミルのチャンバー容器内は、1L/minにて水冷した。有底円筒型容器1はSUS304製で、その内径が80mmであり、該容器1の内周とローター2の先端翼とのクリアランス4は1mmとした。このような摩砕ミルを、回転数3000rpm、所要動力2.5kWで15分回転させ、メカノケミカル処理を行った。その時の摩砕式ミルの温度は99.5℃であった。
得られた処理物をアルミナ製のルツボに5g投入し、黒鉛炉にて1200℃で3時間焼成した。焼成雰囲気は窒素ガス雰囲気とした。得られた蛍光体の不純物等を除去するために希塩酸中で2時間撹拌し、純水で洗った後、170℃に加熱して水分を十分に除去し、蛍光体粉末を得た。得られた蛍光体粉末の結晶構造及び発光特性を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、YAG単一相が得られていることが確認できた。(400)面の半値幅は、0.236°であった。また、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、25℃での内部量子収率は60.5%であり、150℃における発光強度は90%であった。
Example 22
As raw materials for YAG phosphors, Y 2 O 3 (manufactured by high-purity chemicals, volume-based D 50 : 0.6 μm), Al 2 O 3 (manufactured by high-purity chemicals, volume-based D 50 : 0.4 μm), CeO Weigh a total of 30 g of 2 (high-purity chemical product, volume-based D 50 : 0.3 μm) powder with a chemical quantitative ratio such that the composition of the phosphor to be produced is Y 2.97 Ce 0.03 Al 5 O 12 . AlF 3 (volume standard D 50 : 7 μm) was added in an amount of 10 wt% and charged into the grinding mill shown in FIG. The inside of the chamber container of the grinding mill was water-cooled at 1 L / min. The bottomed cylindrical container 1 is made of SUS304 and has an inner diameter of 80 mm, and the clearance 4 between the inner circumference of the container 1 and the tip blade of the rotor 2 is 1 mm. Such a grinding mill was rotated at a rotation speed of 3000 rpm and a required power of 2.5 kW for 15 minutes to perform mechanochemical treatment. The temperature of the grinding mill at that time was 99.5 ° C.
5 g of the obtained processed product was put into an alumina crucible and fired in a graphite furnace at 1200 ° C. for 3 hours. The firing atmosphere was a nitrogen gas atmosphere. In order to remove impurities and the like of the obtained fluorescent substance, the mixture was stirred in dilute hydrochloric acid for 2 hours, washed with pure water, and then heated to 170 ° C. to sufficiently remove water to obtain a fluorescent substance powder. The crystal structure and luminescence characteristics of the obtained fluorescent powder were measured by the same method as in Example 1. As a result, it was confirmed that a YAG single phase was obtained. The full width at half maximum of the (400) plane was 0.236 °. Further, yellow emission having an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 540 nm was confirmed, the internal quantum yield at 25 ° C. was 60.5%, and the emission intensity at 150 ° C. was It was 90%.

実施例23
焼成温度を1500℃としたこと以外、実施例22と同様にして蛍光体粉末を得た。得られた蛍光体粉末の結晶構造及び発光特性を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、YAG単一相が得られていることが確認できた。(400)面の半値幅は、0.156°であったまた、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、25℃での内部量子収率は70.2%であり、150℃における発光強度は94%であった。
Example 23
A fluorescent powder was obtained in the same manner as in Example 22 except that the firing temperature was set to 1500 ° C. The crystal structure and luminescence characteristics of the obtained fluorescent powder were measured by the same method as in Example 1. As a result, it was confirmed that a YAG single phase was obtained. The half width of the (400) plane was 0.156 °, and yellow emission with an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 540 nm was confirmed, and the internal quantum at 25 ° C. The yield was 70.2%, and the emission intensity at 150 ° C. was 94%.

実施例24
YAG蛍光体の原料として、Y23(高純度化学製、体積基準のD50:0.6μm)、Al23(高純度化学製、体積基準のD50:0.4μm)、CeO2(高純度化学製、体積基準のD50:0.3μm)の粉末をそれぞれ、生成する蛍光体の組成がY2.97Ce0.03Al512となる化学量論比で、合計30g秤量し、YF3(体積基準のD50:6μm)を10wt%添加し、図1に示した摩砕ミルに投入した。摩砕式ミルのチャンバー容器内は、1L/minにて水冷した。有底円筒型容器1はSUS304製で、その内径が80mmであり、該容器1の内周とローター2の先端翼とのクリアランス4は1mmとした。このような摩砕ミルを、回転数3000rpm、所要動力3kWで10分回転させ、メカノケミカル処理を行った。その時の摩砕式ミルの温度は118℃であった。
Example 24
As raw materials for YAG phosphors, Y 2 O 3 (manufactured by high-purity chemicals, volume-based D 50 : 0.6 μm), Al 2 O 3 (manufactured by high-purity chemicals, volume-based D 50 : 0.4 μm), CeO Weigh a total of 30 g of 2 (high-purity chemical, volume-based D 50 : 0.3 μm) powders at a chemical quantitative ratio such that the composition of the phosphor to be produced is Y 2.97 Ce 0.03 Al 5 O 12 . 10 wt% of YF 3 (volume standard D 50 : 6 μm) was added and charged into the grinding mill shown in FIG. The inside of the chamber container of the grinding mill was water-cooled at 1 L / min. The bottomed cylindrical container 1 is made of SUS304 and has an inner diameter of 80 mm, and the clearance 4 between the inner circumference of the container 1 and the tip blade of the rotor 2 is 1 mm. Such a grinding mill was rotated at a rotation speed of 3000 rpm and a required power of 3 kW for 10 minutes to perform mechanochemical treatment. The temperature of the grinding mill at that time was 118 ° C.

得られた処理物をアルミナ製のルツボに5g投入し、黒鉛炉にて1200℃で3時間焼成した。焼成雰囲気は窒素ガス雰囲気とした。得られた蛍光体の不純物等を除去するために希塩酸中で2時間撹拌し、純水で洗った後、170℃に加熱して水分を十分に除去し、蛍光体粉末を得た。その結果、YAG単一相が得られていることが確認できた。(400)面の半値幅は、0.234°であった。また、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、25℃での内部量子収率は65.2%であり、150℃における発光強度は89%であった。 5 g of the obtained processed product was put into an alumina crucible and fired in a graphite furnace at 1200 ° C. for 3 hours. The firing atmosphere was a nitrogen gas atmosphere. In order to remove impurities and the like of the obtained fluorescent substance, the mixture was stirred in dilute hydrochloric acid for 2 hours, washed with pure water, and then heated to 170 ° C. to sufficiently remove water to obtain a fluorescent substance powder. As a result, it was confirmed that a YAG single phase was obtained. The half width of the (400) plane was 0.234 °. Further, yellow emission having an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 540 nm was confirmed, the internal quantum yield at 25 ° C. was 65.2%, and the emission intensity at 150 ° C. was It was 89%.

実施例25
焼成温度を1500℃としたこと以外、実施例24と同様にして蛍光体粉末を得た。得られた蛍光体粉末の結晶構造及び発光特性を実施例1と同様の方法で測定した。その結果、YAG単一相が得られていることが確認できた。(400)面の半値幅は、0.154°であったまた、365〜500nm程度までの励起スペクトルを持ち、540nm付近に発光スペクトルのピークを持つ黄色発光が確認され、25℃での内部量子収率は72.2%であり、150℃における発光強度は95%であった。
Example 25
A fluorescent powder was obtained in the same manner as in Example 24 except that the firing temperature was set to 1500 ° C. The crystal structure and luminescence characteristics of the obtained fluorescent powder were measured by the same method as in Example 1. As a result, it was confirmed that a YAG single phase was obtained. The half width of the (400) plane was 0.154 °, and yellow emission with an excitation spectrum up to about 365 to 500 nm and a peak emission spectrum near 540 nm was confirmed, and the internal quantum at 25 ° C. The yield was 72.2%, and the emission intensity at 150 ° C. was 95%.

本発明の無機化合物の製造方法は、従来の焼成による方法に比べて、高温設備を必要とせず、焼結後の粉砕工程や分級も必要ない。さらに、非常に短時間で合成が可能であるため、生産性も高い。また本発明で製造されるYAG蛍光体は、蛍光表示管(VFD)、フィールドエミッションディスプレイ(FED)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、陰極線管(CRT)などの発光装置に好適に用いられる。YAG粒子は、光学材料や耐熱材料としても用いられ、産業上有用である。 Compared with the conventional method by firing, the method for producing an inorganic compound of the present invention does not require high-temperature equipment, and does not require a pulverization step or classification after sintering. Furthermore, since it can be synthesized in a very short time, the productivity is high. Further, the YAG phosphor produced in the present invention is suitably used for a light emitting device such as a vacuum fluorescent display (VFD), a field emission display (FED), a plasma display panel (PDP), and a cathode ray tube (CRT). YAG particles are also used as optical materials and heat-resistant materials, and are industrially useful.

1 有底円筒型容器、2 ローター、3 先端翼、4 クリアランス、5 原料粉末の混合物 1 Bottomed cylindrical container, 2 rotor, 3 tip wing, 4 clearance, 5 mixture of raw material powder

Claims (9)

2種以上の金属酸化物粉末を含む原料粉末と、フラックスとを含む混合物を、メカノケミカル法によって処理し、前記2種以上の金属酸化物粉末を反応させる無機化合物の製造方法であって、
前記フラックスはYF 3 及びAlF 3 から選択される少なくとも1種であり、
有底円筒型容器と、
この容器内周よりも小さい曲率の先端翼を有するローターとを備え、
前記先端翼と容器内周との間に所定のクリアランスを設け、
前記ローターを5分以上、30分以下回転させることで、前記クリアランスで前記混合物を圧縮しながらせん断する無機化合物の製造方法
A method for producing an inorganic compound in which a mixture containing a raw material powder containing two or more kinds of metal oxide powders and a flux is treated by a mechanochemical method and the two or more kinds of metal oxide powders are reacted .
The flux is at least one selected from YF 3 and AlF 3 .
With a bottomed cylindrical container,
With a rotor with a tip wing with a curvature smaller than the inner circumference of this container,
A predetermined clearance is provided between the tip wing and the inner circumference of the container.
A method for producing an inorganic compound, in which the rotor is rotated for 5 minutes or more and 30 minutes or less to shear the mixture while compressing it with the clearance .
前記メカノケミカル法によって処理した後、この処理物を更に焼成する請求項1に記載の無機化合物の製造方法。 The method for producing an inorganic compound according to claim 1, wherein the treated product is further calcined after being treated by the mechanochemical method. 1800℃以下で焼成する請求項2に記載の無機化合物の製造方法。 The method for producing an inorganic compound according to claim 2, which is fired at 1800 ° C. or lower. 前記反応によって得られる無機化合物が、結晶性複合金属酸化物である請求項1〜3のいずれかに記載の無機化合物の製造方法。 The method for producing an inorganic compound according to any one of claims 1 to 3, wherein the inorganic compound obtained by the reaction is a crystalline composite metal oxide. 前記原料粉末が、Y23粉末、Al23粉末と、Ce、Tb、Eu、Yb、Pr、Tm及びSmよりなる群から選択される少なくとも1種のドーパントの酸化物粉末を含み、
前記無機化合物がYAG蛍光体である請求項1〜4のいずれかに記載の無機化合物の製造方法。
The raw material powder contains a Y 2 O 3 powder, an Al 2 O 3 powder, and an oxide powder of at least one dopant selected from the group consisting of Ce, Tb, Eu, Yb, Pr, Tm and Sm.
The method for producing an inorganic compound according to any one of claims 1 to 4, wherein the inorganic compound is a YAG phosphor.
メカノケミカル法によって前記2種以上の金属酸化物粉末を反応させる工程、酸により前記フラックスを除去する工程の両方を有する請求項1〜5のいずれかに記載の無機化合物の製造方法。 The method for producing an inorganic compound according to any one of claims 1 to 5, which comprises both a step of reacting the two or more kinds of metal oxide powders by a mechanochemical method and a step of removing the flux with an acid. 前記ローターの動力は、原料粉末の合計量に対して0.1kW/g以上であり、前記ローターを10分以上回転させる請求項1〜6のいずれかに記載の無機化合物の製造方法。 The method for producing an inorganic compound according to any one of claims 1 to 6, wherein the power of the rotor is 0.1 kW / g or more with respect to the total amount of the raw material powder, and the rotor is rotated for 10 minutes or more. 前記フラックスの添加量が、原料粉末に対して4質量%以上である請求項5〜のいずれかに記載の無機化合物の製造方法。 The method for producing an inorganic compound according to any one of claims 5 to 7 , wherein the amount of the flux added is 4% by mass or more with respect to the raw material powder. メカノケミカル法で処理された物が含むYAG蛍光体の割合が、処理物全体の3質量%以上である請求項5〜のいずれかに記載の無機化合物の製造方法。 The method for producing an inorganic compound according to any one of claims 5 to 8 , wherein the proportion of the YAG phosphor contained in the product treated by the mechanochemical method is 3% by mass or more of the entire treated product.
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