一种石榴石基超细荧光粉及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种形貌完整，粒度均匀的石榴石基超细高效荧光粉及其制备方法。本发明专利技术所述的石榴石基超细荧光粉，其粒度范围为5.0‑7.0μm。所述石榴石基超细荧光粉的通式为Y(3‑x)Al5O12:xCe

A garnet-based ultrafine phosphor and its preparation method

The invention discloses a garnet-based ultrafine high-efficiency phosphor with complete morphology and uniform particle size and a preparation method thereof. The garnet-based ultrafine phosphor of the invention has a particle size range of 5.0 7.0 um. The general formula of the garnet-based ultrafine phosphor is Y(3 x)Al5O12:xCe.

【技术实现步骤摘要】
一种石榴石基超细荧光粉及其制备方法
本专利技术属于稀土荧光材料领域，具体涉及一种石榴石基超细荧光粉及其制备方法。
技术介绍
目前白光LED产品和技术日趋成熟，并以其节能、环保的崭新形象出现在人们日常生活、工作的方方面面，在市场上表现出很强的发展势头，国内外众多灯具厂、封装厂纷纷加入到固体照明这个市场中来，极大的推动了固体照明业的发展。同时，随着技术的进步和应用范围的扩展，对荧光粉的性能提出了更高的要求。在荧光粉的使用过程中，粒度分布均匀的超细球形颗粒，能够有效的降低粉体颗粒在封装胶水中的沉降速率，从而大大提高打靶集中度，有助于封装厂提高产品良率降低生产成本。同时，随着芯片级封装CSP(ChipScalePackage)技术的新起，以及荧光粉涂覆技术的推广，对于超细高亮的荧光粉需求越发急迫。宜兴银茂荧光材料有限公司在公告号为104130778B的专利中采用Y2O3和Eu2O3为原料，BaCl2和H3BO3作为助熔剂，将混合原料在高温下煅烧后获得粉饼，先经过鄂式破碎机对粉饼进行粗破，再经过辊式破碎机进行细破，细破后的荧光粉最后进入气流磨进行粉碎处理，最后通过清洗、包膜、过筛、烘干等工艺制备出超细荧光粉。该专利技术利用高温固相法制备超细荧光粉，虽然制备方法简单，操作成本低，但其制备的超细荧光粉核心工艺就是通过物理粉碎的方式将大颗粒荧光粉碎成小颗粒，该方式获得的超细荧光粉由于形貌差，表面缺陷多，会导致使用过程中不仅光效低，而且热稳定性也差。北京有色金属研究院有研稀土新材料股份有限公司在专利号为ZL200610058730.2的专利中通过燃烧法，先制备荧光粉前驱体，然后经过高温焙烧及洗涤等后处理工艺得到超细荧光粉。该方法在制备前驱体的过程中需要使用强酸、醇盐等对人体和环境有害的物质，而且需要使用专用设备，工序繁琐，技术难度大，成本高，若基质残留，则会降低发光强度，且安全性差，不适于大规模生产。目前报道的超细荧光粉的制备方法主要有溶胶-凝胶法、燃烧法、水热法、均相沉淀法等等，均需要使用强酸将原料溶解成溶液状态，采用调节PH等手段后制成前驱体，再进行煅烧。这些方法不仅对设备要求高，工序繁琐，技术难度大，而且还需要使用强酸、醇盐等对人体和环境有害的化学试剂，安全性差，不适于大规模生产。而通过对常规大颗粒荧光粉进行物理粉碎处理获得的超细荧光粉由于形貌差，表面缺陷多，会导致使用过程中不仅光效低，而且热稳定性也差。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供了一种石榴石基超细高效荧光粉及其制备方法。所述制备方法工艺简单，操作安全。本专利技术所述的石榴石基超细荧光粉，其粒度范围为5.0-7.0μm，相较于市面上常规的12.0-20.0μm的荧光粉，本专利技术制备的超细高效荧光粉，在LED封装过程中能够有效降低荧光粉在胶水中的沉降速度，从而改善LED封装产品的打靶集中度，提高产品良率。本专利技术所述的石榴石基超细荧光粉，其粒度范围为5.0-7.0μm，与市面上常规的12.0-20.0μm的荧光粉一样，具有类似球形的形貌，如图2、图4和图6所示；而市面上采用物理破碎工艺制备荧光粉，经常呈现出片状，半球等不规则形貌，导致表面缺陷多，热稳定性差，从而影响荧光粉的发光效率。所述石榴石基超细荧光粉的通式为Y(3-x)Al5O12:xCe3+或Lu(3-x)Al5O12:xCe3+或Y(3-x)(AlGa)5O12:xCe3+。本专利技术所述的石榴石基超细荧光粉的制备方法，原料混合均匀后，先使用液相介质混合均匀成浆料，再经烘干，预烧结和高温还原烧结获得所述的石榴石基超细荧光粉；所述液相介质为80-90℃条件下易挥发的液相介质。所述原料中还包括含Ba的助熔剂，为BaF2(分析纯)和/或BaCl2(分析纯)，占原料总重量0.5-2.0wt％。所述液相介质为NH4F的CH3OH溶液；其中NH4F占所述溶液的重量分数比的范围为1.0wt％-3.0wt％；所述液相介质与原料的质量比范围是1:1。对预先混合均匀的原料再与NH4F的CH3OH溶液进行湿混成浆料状态，是为使NH4F能够与原料均匀混合，在后续烘干过程中能够均匀的包覆于原料颗粒表面。所述烘干温度为65-80℃。所述预烧结温度为250-350℃。所述高温还原烧结是在氢气气氛下，1450-1550℃保温3-5h。具体的制备方法包括以下步骤：(1)根据荧光粉的化学组成，按照化学计量比称取原料，并加入适量的助熔剂，原料称量完毕后，将所有原料粉体置于混料罐中混合均匀；(2)配制液相介质；(3)将步骤(1)所得混合均匀的原料与步骤(2)所得液相介质混合均匀成浆料状态；(4)将步骤(3)获得的浆料置于烘箱中烘干，然后过100目筛得原料粉体待用；(5)将步骤(4)制备的原料粉体装入氧化铝陶瓷坩埚中，并加上坩埚盖，预烧；(6)将步骤(5)中保温结束的坩埚重新置于高温氢气还原炉中保温；(7)将步骤(6)中获得荧光粉粉块经过破碎，过筛，球磨，酸洗(5％的硝酸溶液)或水洗，过滤，烘干，即可得到所述石榴石基超细高效荧光粉。本专利技术所述的石榴石基超细荧光粉可制成一种发光器件，所述发光器件至少含有发紫外光、紫光或蓝光的LED芯片和荧光粉，其中荧光粉至少使用石榴石基超细荧光粉。所述发光器件，使用的荧光粉还包括β-Sailon荧光粉和氮化物红粉。本专利技术技术方案带来的有益效果(1)本专利技术所采用的制备方法操作简单，易于实现工业化生产，且制备的超细荧光粉，粒径分布均匀，颗粒类似于球形，分散性良好；(2)本专利技术所采用的制备方法不使用强酸、醇盐等对人体和环境有害的化学试剂，安全性高，且后续处理无需物理粉碎，不仅节能还能避免粉尘污染；附图说明图1：本专利技术的具体实施例1所得的在1480℃下合成Y2.95Al5O12:0.05Ce3+超细荧光粉与某市售荧光粉BM302D的激发发射光谱对比图；图2：本专利技术的具体实施例1所得的在1480℃下合成Y2.95Al5O12:0.05Ce3+超细荧光粉与某市售荧光粉BM302D的SEM对比图；图3：本专利技术的具体实施例2所得的在1480℃下合成Lu2.97Al5O12:0.03Ce3+超细荧光粉与某市售荧光粉DM535B的激发发射光谱对比图；图4：本专利技术的具体实施例2所得的在1480℃下合成Lu2.97Al5O12:0.03Ce3+超细荧光粉与某市售荧光粉DM535B的SEM对比图；图5：本专利技术的具体实施例3所得的在1510℃下合成Y2.9Al3.0Ga2.0O12:0.1Ce3+超细荧光粉与某市售荧光粉GM530K的激发发射光谱对比图；图6：本专利技术的具体实施例3所得的在1510℃下合成Y2.9Al3.0Ga2.0O12:0.1Ce3++超细荧光粉与某市售荧光粉GM530K的SEM对比图；图7：采用某市售荧光粉GM530K搭配某市售红色荧光粉封装成的白光LED产品的分光打靶图；图8：采用实施例3中制备的超细荧光粉搭配某市售红色荧光粉封装成的白光LED产品的分光打靶图。具体实施例实施例1根据荧光粉Y2.95Al5O12:0.05Ce3+的化学组成，按照化学计量比称取原料，本实施例中的原料均为粉体材料，具体地，包括Y2O3(纯度99.99％)、Al2O3(纯度99.99％)、CeO2(纯度99.99％)；同时还包括占原料总重本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石榴石基超细荧光粉，其特征在于，其粒度范围为5.0‑7.0μm，颗粒形貌为类球形。

【技术特征摘要】
1.一种石榴石基超细荧光粉，其特征在于，其粒度范围为5.0-7.0μm，颗粒形貌为类球形。2.根据权利要求1所述的一种石榴石基超细荧光粉，其特征在于，所述石榴石基超细荧光粉的通式为Y(3-x)Al5O12:xCe3+或Lu(3-x)Al5O12:xCe3+或Y(3-x)(AlGa)5O12:xCe3+，0.03≤x≤0.10。3.权利要求2所述的石榴石基超细荧光粉的制备方法，其特征在于，将原料混合均匀后先使用液相介质混合均匀成浆料，再经烘干，预烧结和高温还原烧结获得所述的石榴石基超细荧光粉；所述液相介质为80-90℃条件下易挥发的液相介质。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述原料中还包括含Ba的助熔剂，为BaF2(分析纯)和/或BaCl2(分析纯)，占原料总重量0.5-2.0wt％。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述液相介质为NH4F的CH3OH溶液；其中NH4F占所述溶液的重量分数比的范围为1.0wt％-3.0wt％；所述液相介质与原料的质量比范围是1:1。6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述烘干温度为65-80℃。7.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：何锦华，马飞，梁超，符义兵，
申请(专利权)人：江苏博睿光电有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32