【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及荧光陶瓷，具体涉及一种激光照明用凹凸结构复合荧光陶瓷及其制备方法。
技术介绍
1、荧光陶瓷是一种在高功率蓝光二极管光源激发下高转换效率、耐高温、抗热震优异和使用寿命长的光-光转换功能材料，具有高可见光透过率和稳定的机械和物理化学性能，可广泛应用于大功率照明和高流明显示等
激光作为激发源激发荧光陶瓷的光源设备具有亮度高、射程远、长寿命和体积小等诸多优点，可广泛适用于户外广场照明、体育赛事场馆、汽车大灯以及航空航海照明等领域。但是荧光陶瓷在高功率密度激光(>10w/mm2)的激发下，荧光陶瓷的激光照射区会聚集大量热量(主要来源是光转换过程的能量损失)，由于荧光陶瓷的导热系数约为12wm-1k-1，不足以迅速将热量散去，促使激光点处的陶瓷温度急剧升高，导致发光强度降低发光饱和等。又由于荧光陶瓷的折射率相对较高，如yag的折射率n＝1.84，因此部分光在材料内部受到全内反射(空气的折射率n＝1.0)的限制，引起荧光被限制在陶瓷内部，最终导致降低整体的发光效率。
2、目前，为了达到更高的发光效率和发光质量，研究人员对yag:ce荧光陶瓷进行了微结构设计。文献(research on laser illumination based on phosphor in metal(pim)by utilizing the boron nitride-coated copper foams.acs appliedmaterials&interfaces13.25(2021).)报道了在yag:ce硅胶
3、为解决激光照明中荧光陶瓷热导率低的问题可以引入第二相，用于提升陶瓷整体的热导率，但是在复相陶瓷中高热导的第二相，在基体内会以弥散相存在，导致其散热能力会受到极大衰减；其次激光照明中还存在激光光斑处热量累计的影响，虽然可以通过添加第二相，改善整体的散热能力，但是这种方法并不能改善光斑的处的散热。最后随着第二相含量的增加，导致陶瓷内部的散射增强，会进一步加强复相陶瓷的内部散射，从而引起更多的光从陶瓷侧边漏出，降低发光效率。
技术实现思路
1、本专利技术的目的之一是提供一种激光照明用凹凸结构复合荧光陶瓷，该陶瓷作为发光材料可具有热导率高、发光效率高的优点
2、本专利技术的目的之一是提供一种激光照明用凹凸结构复合荧光陶瓷的制备方法，易于实现工业化生产。
3、为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
4、第一方面，本专利技术提供所述复合荧光陶瓷由荧光陶瓷和al2o3陶瓷凹凸扣合，采用共烧紧密粘合组成，所述荧光陶瓷的组成为(re1-xcex)3al5o12，re为y、lu中的一种或多种，0.005≤x≤0.01；
5、所述荧光陶瓷和al2o3陶瓷均呈圆柱形，且底面直径相同，为18～22mm，复合荧光陶瓷厚度1～3mm，荧光陶瓷的圆柱形中间设有凹槽，所述凹槽也呈圆柱形，橫截面直径2～8mm，高度0.5～1.5mm；所述al2o3陶瓷的圆柱形中间设有与凹槽对应的凸部。
6、所述复合荧光陶瓷在波长为455nm蓝光ld芯片激发下，实现高亮白光发射，可承受激发功率为10w～12w，发光效率210～260lm/w。其常温下的热导率为22～28wm-1k-1。
7、第二方面，本专利技术还提供上述激光照明用凹凸结构复合荧光陶瓷的制备方法，具体包括以下步骤：
8、步骤一：采用凝胶注模法制备荧光陶瓷素坯：
9、(1.1)原料粉体制备：按照组分(re1-xcex)3al5o12，0.005≤x≤0.01的化学计量比分别称量原料粉体，其中re为y、lu中的一个或多个；加入分散剂pei、烧结助剂mgo和teos、球磨介质无水乙醇和al2o3磨球，球磨后得到混合浆料；烘干浆料，过筛后用马弗炉进行煅烧，得到荧光陶瓷粉体；
10、(1.2)注模浆料配制：向步骤(1.1)中制备的荧光陶瓷粉体中加入分散剂柠檬酸胺、ph调节剂四甲基氢氧化铵、单体丙烯酰胺、交联剂n-n’亚甲基双丙烯酰胺、纯水和al2o3磨球，球磨后过滤出浆料，真空除泡后加入催化剂四甲基乙二胺，混合均匀；
11、(1.3)凝胶注模成型：将混合浆料倒入凹状模具，在50～80℃下进行热引发，凝固成型；
12、(1.4)干燥与排胶：固化后的坯体在恒温恒湿箱中干燥时间12～36h，干燥后放入马弗炉中排胶，得到荧光陶瓷素坯；
13、步骤二：制备复合荧光陶瓷：
14、(2.1)在步骤一制得的荧光陶瓷素坯四周包裹al2o3陶瓷粉体，干压成型，得到复合陶瓷坯体圆片；
15、(2.2)将复合陶瓷坯体圆片放入真空烧结炉中烧结，得到复合荧光陶瓷，在马弗炉中进行空气退火，陶瓷表面抛光处理后得到复合荧光陶瓷。
16、优选的，步骤(1.1)中，分散剂pei的加入量为原料粉体质量总和的0.2～0.6wt.％；mgo的加入量为原料粉体质量总和的0.1～0.5wt.％；teos的加入量为原料粉体质量总和的0.2～0.5wt.％；球磨转速为160～220r/min，球磨时间为12～24h；烘干温度50～80℃，时间为6～24h；筛网目数为80～300目；马弗炉煅烧温度为800～1000℃。
17、优选的，步骤(1.2)中，分散剂柠檬酸胺的加入量为荧光陶瓷粉体的0.3～0.6wt.％，ph调节剂的加入量为荧光陶瓷粉体的0.9～1.6wt.％，单体的加入量为荧光陶瓷粉体的1.5～3.5wt.％，交联剂的加入量为荧光陶瓷粉体的0.15～0.35wt.％，催化剂的加入量荧光陶瓷粉体的0.2～0.5wt.％；球磨转速140～200r/min，球磨时间8～12h；浆料固含量为40～60vol.％。
18、优选的，步骤(1.4)中干燥温度为25～60℃，干燥湿度为30％～80％，排胶温度为600～900℃，排胶时间24～72h本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种激光照明用凹凸结构复合荧光陶瓷，其特征在于，所述复合荧光陶瓷由荧光陶瓷和Al2O3陶瓷凹凸扣合，采用共烧紧密粘合组成，所述荧光陶瓷的组成为(Re1-xCex)3Al5O12，Re为Y、Lu中的一种或多种，0.005≤x≤0.01；
2.一种权利要求1所述的激光照明用凹凸结构复合荧光陶瓷的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的激光照明用凹凸结构复合荧光陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(1.1)中，分散剂PEI的加入量为原料粉体质量总和的0.2～0.6wt.％；MgO的加入量为原料粉体质量总和的0.1～0.5wt.％；TEOS的加入量为原料粉体质量总和的0.2～0.5wt.％；球磨转速为160～220r/min，球磨时间为12～24h；烘干温度50～80℃，时间为6～24h；筛网目数为80～300目；马弗炉煅烧温度为800～1000℃。
4.根据权利要求2所述的激光照明用凹凸结构复合荧光陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(1.2)中，分散剂柠檬酸胺的加入量为荧光陶瓷粉体的0.3～0.6wt.％，pH调节剂的加入量为
5.根据权利要求2所述的激光照明用凹凸结构复合荧光陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(1.4)中干燥温度为25～60℃，干燥湿度为30％～80％，排胶温度为600～900℃，排胶时间24～72h。
6.根据权利要求2所述的激光照明用凹凸结构复合荧光陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(2.1)中干压压力为20～200MPa，保压时间10～30min。
7.根据权利要求2所述的激光照明用凹凸结构复合荧光陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(2.2)中真空烧结温度为1750～1800℃，保温时间8～30h。
8.根据权利要求2所述的激光照明用凹凸结构复合荧光陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(2.2)中空气退火温度为1400～1450℃，退火时间8～16h。
...【技术特征摘要】
1.一种激光照明用凹凸结构复合荧光陶瓷，其特征在于，所述复合荧光陶瓷由荧光陶瓷和al2o3陶瓷凹凸扣合，采用共烧紧密粘合组成，所述荧光陶瓷的组成为(re1-xcex)3al5o12，re为y、lu中的一种或多种，0.005≤x≤0.01；
2.一种权利要求1所述的激光照明用凹凸结构复合荧光陶瓷的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的激光照明用凹凸结构复合荧光陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(1.1)中，分散剂pei的加入量为原料粉体质量总和的0.2～0.6wt.％；mgo的加入量为原料粉体质量总和的0.1～0.5wt.％；teos的加入量为原料粉体质量总和的0.2～0.5wt.％；球磨转速为160～220r/min，球磨时间为12～24h；烘干温度50～80℃，时间为6～24h；筛网目数为80～300目；马弗炉煅烧温度为800～1000℃。
4.根据权利要求2所述的激光照明用凹凸结构复合荧光陶瓷的制备方法，其特征在于，步骤(1.2)中，分散剂柠檬酸胺的加入量为荧光陶瓷粉体的0.3～0.6wt.％，ph调节剂的加入量...
【专利技术属性】
技术研发人员：张乐，王金华，桑鹏飞，刘炫初，史超凡，康健，周春鸣，周天元，陈浩，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：发明
国别省市：
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