專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)光玻璃陶瓷及其制備方法
發(fā)光玻璃陶瓷及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光材料，特別是涉及一種發(fā)光玻璃陶瓷及其制備方法。背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體照明技術(shù)的發(fā)展，發(fā)光元件和發(fā)光材料結(jié)合起來(lái)用于發(fā)光器件的方案?jìng)涫荜P(guān)注。發(fā)光元件發(fā)射的初級(jí)光，通過(guò)發(fā)光材料轉(zhuǎn)換成長(zhǎng)波長(zhǎng)的可見(jiàn)光，從而組合成白光。發(fā)光材料又分為有機(jī)發(fā)光材料和無(wú)機(jī)發(fā)光材料。傳統(tǒng)的發(fā)光玻璃主要是熒光粉材料，此類(lèi)材料在使用的時(shí)候需要與環(huán)氧樹(shù)脂或者硅膠等有機(jī)材料配合使用。但是，由于環(huán)氧樹(shù)脂和硅膠等有機(jī)材料熱阻高、耐熱性低、抵抗紫外輻射的能力也非常低，從而使得環(huán)氧樹(shù)脂或者硅膠的發(fā)光器件非常容易老化失效。

發(fā)明內(nèi)容基于此，有必要提供一種穩(wěn)定性高的發(fā)光玻璃陶瓷。一種發(fā)光玻璃陶瓷，組成通式為aSi02-bAl203-cNaF-dCeF3-xTbF3，其中，a、b、c、 d、x為摩爾份數(shù)，其取值范圍分別是35 < a < 50、15彡b彡30,5 ( c ( 20,5彡d彡20、 0. 01 彡 χ 彡 1，且 a+b+c+d = 100。優(yōu)選地，所述a、b、c、d、χ的取值范圍分別是40彡a彡50,20彡b彡30、 10 ^ c ^ 20,10 ^ d ^ 20,0. 1 ^ χ ^ I0此外，還有必要提供一種穩(wěn)定性高的發(fā)光玻璃陶瓷的制備方法。一種發(fā)光玻璃陶瓷的制備方法，包括如下步驟根據(jù)組成通式aSi02-bAl203-CNaF-dCeF3-XTbF3中各組份的摩爾份數(shù)，稱(chēng)取各組分的原料，研磨混合，于1300°C 1500°C中熔化，得到玻璃熔液，其中35 ^ a ^ 50, 15 彡 b 彡 30、5 彡 c 彡 20、5 彡 d 彡 20,0. 01 彡 χ 彡 1，且 a+b+c+d = 100 ；將所述玻璃溶液倒入模具中成形，得到前驅(qū)玻璃；將所述前驅(qū)玻璃退火處理后再進(jìn)行晶化處理，得到所述發(fā)光玻璃陶瓷。優(yōu)選地，所述a、b、c、d、χ的取值范圍分別是40彡a彡50、20彡b彡30、 10 ^ c ^ 20,10 ^ d ^ 20,0. 1 ^ χ ^ I0優(yōu)選地，所述原料組分熔融步驟中，保溫時(shí)間為0. 5 5小時(shí)。優(yōu)選地，所述前驅(qū)玻璃制備步驟中，還包括對(duì)所述模具進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為 300°C 350"C。優(yōu)選地，所述模具為銅模具。優(yōu)選地，所述退火處理的溫度為500°C 550°C，退火保溫時(shí)間為2 4小時(shí)。優(yōu)選地，所述晶化處理的的溫度為600°C 700°C，晶化處理保溫時(shí)間為1小時(shí) 10小時(shí)。優(yōu)選地，所述熔化、退火處理及晶化處理均在電阻爐中進(jìn)行。上述發(fā)光玻璃陶瓷摻入稀土離子，由于稀土離子具有屏蔽作用，使得發(fā)光元件所發(fā)射的初級(jí)光峰波長(zhǎng)不會(huì)偏離，可以穩(wěn)定地獲得綠光，在紫外光的激發(fā)下具備良好的透光性、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。上述發(fā)光玻璃陶瓷通過(guò)熔化、成形、退火及晶化即可得到，制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，容易制成大塊或不同形狀的玻璃陶瓷。

圖1為一實(shí)施例的發(fā)光玻璃陶瓷的發(fā)射光譜圖和激發(fā)光譜圖。
具體實(shí)施方式一種發(fā)光玻璃陶瓷，其組成通式為aSi02-bAl203-cNaF-dCeF3-xTbF3，其中，a、b、c、 d、χ為摩爾份數(shù)，取值范圍分別是35彡a彡50,15彡b彡30,5彡c彡20,5彡d彡20、 0.01 ^ χ ^ 1，且a+b+c+d- οο。在優(yōu)選的實(shí)施例中，a、b、c、d、χ的取值范圍分別是 40彡a彡50,20彡b彡30、10彡c彡20、10彡d彡20,0. 1彡χ彡1。上述發(fā)光玻璃陶瓷的制備方法，包括如下步驟(1)根據(jù)組成通式aSi02-bAl203-CNaF-dCeF3-XTbF3中各組份的摩爾份數(shù)，稱(chēng)取各組分的原料置于坩堝中研磨混合均勻后于電阻爐中在1300°C 1500°C的溫度條件下熔融，得到玻璃熔液，其中；35彡a彡50、15彡b彡30、5彡c彡20、5彡d彡20、0. 01彡χ彡1， 且 a+b+c+d = 100 ；在優(yōu)選的實(shí)施例中，a、b、c、d、χ的取值范圍分別是40彡a彡50,20彡b彡30、 10 ^ c ^ 20,10 ^ d ^ 20,0. 1 ^ χ ^ 1 ；( 將所述玻璃溶液倒入已經(jīng)預(yù)熱處理過(guò)的模具中成形，得到前驅(qū)玻璃。該模具優(yōu)選為銅；一實(shí)施例中模具預(yù)熱溫度為300°C 350°C ；(3)將所述前驅(qū)玻璃退火處理后再進(jìn)行晶化處理，得到發(fā)光玻璃陶瓷；在優(yōu)選的實(shí)施例中，退火處理的溫度為500°C 550°C，退火保溫時(shí)間為2 4小時(shí)；晶化處理的溫度為600°C 700°C，晶化處理的保溫時(shí)間為1 10小時(shí)。其中，原料分別是Si02、A1203、NaF、CeF3 及 TbF3。下面結(jié)合具體的實(shí)施例詳細(xì)闡述發(fā)光玻璃陶瓷及其制備方法。實(shí)施例1根據(jù)通式35Si02-30Al203-20NaF-15CeF3-0. OlTbF3,分別稱(chēng)取 5. 860g 的 SiO2, 8. 530g的Α1203、2· 340g的NaF,8. 240g的CeF3以及0. 005g的TbF30稱(chēng)量好原料置于研缽中研磨混合均勻，裝入剛玉坩堝中封閉，放入電阻爐中在1300°C下熔化，保溫0. 5小時(shí)后將玻璃溶液例入300°C預(yù)熱的模具中，壓制成透明玻璃。將透明玻璃置于電阻爐中在500°C下保溫2小時(shí)隨爐冷卻至室溫以消除內(nèi)應(yīng)力，然后，切割成IOX 10X2立方毫米的小塊樣品放入電阻爐中在600°C下晶化處理10小時(shí)。最后，關(guān)閉電阻爐，隨爐冷卻至室溫，即可得到組分為35Si02-30Al203-20NaF-15CeF3-0. OlTbF3含CeF3晶體的透明發(fā)光玻璃陶瓷。實(shí)施例2根據(jù)通式40Si02-20Al203-20NaF-20CeF3-lTbF3,分別稱(chēng)取 6. 510g 的 Si02、5. 520g 的Α1203、2· 270g的NaF、10. 680g的CeF3以及0. 585g的TbF30稱(chēng)量好原料置于研缽中研磨混合均勻，裝入剛玉坩堝中封閉，放入電阻爐中在1400°C下熔化，保溫5小時(shí)后將玻璃溶液例入350°C預(yù)熱的模具中，壓制成透明玻璃。將透明玻璃置于電阻爐中在550°C下保溫2小時(shí)隨爐冷卻至室溫以消除內(nèi)應(yīng)力，然后，切割成IOX 10X2立方毫米的小塊樣品放入電阻爐中在650°C下晶化處理1小時(shí)。最后，關(guān)閉電阻爐，隨爐冷卻至室溫，即可得到組分為40S i02-20Al203-20NaF-20CeF3-lTbF3含CeF3晶體的透明發(fā)光玻璃陶瓷。實(shí)施例3根據(jù)通式50Si02-15Al203-15NaF-20CeF3-0. ITbF3,分別稱(chēng)取 8. 220g 的 SiO2, 4. 180g的A1203、1. 720g的NaF、10. 790g的CeF3以及0. 050g的TbF30稱(chēng)量好原料置于研缽中研磨混合均勻，裝入剛玉坩堝中封閉，放入電阻爐中在1450°C下熔化，保溫2小時(shí)后將玻璃溶液例入300°C預(yù)熱的模具中，壓制成透明玻璃。將透明玻璃置于電阻爐中在500°C下保溫3小時(shí)隨爐冷卻至室溫以消除內(nèi)應(yīng)力，然后，切割成IOX 10X2立方毫米的小塊樣品放入電阻爐中在700°C下晶化處理1小時(shí)。最后，關(guān)閉電阻爐，隨爐冷卻至室溫，即可得到組分為 50Si02-15Al203-15NaF-20CeF3-0. ITbF3 含 CeF3 晶體的透明發(fā)光玻璃陶瓷。實(shí)施例4根據(jù)通式50Si02-30Al203-5NaF-15CeF3-0. 2TbF3,分別稱(chēng)取 8. 090g 的 Si02、8. 240g 的Α1203、0· 560g的NaF,7. 970g的CeF3以及0. IlOg的TbF30稱(chēng)量好原料置于研缽中研磨混合均勻，裝入剛玉坩堝中封閉，放入電阻爐中在1500°C下熔化，保溫2小時(shí)后將玻璃溶液例入300°C預(yù)熱的模具中，壓制成透明玻璃。將透明玻璃置于電阻爐中在500°C下保溫4小時(shí)隨爐冷卻至室溫以消除內(nèi)應(yīng)力，然后，切割成IOX 10X2立方毫米的小塊樣品放入電阻爐中在700°C下晶化處理5小時(shí)。最后，關(guān)閉電阻爐，隨爐冷卻至室溫，即可得到組分為50S i02-30Al203-5NaF-15CeF3-0. 2TbF3含CeF3晶體的透明發(fā)光玻璃陶瓷。實(shí)施例5根據(jù)通式50Si02-30Al203-15NaF-5CeF3-0. 3TbFs,分別稱(chēng)取 9. 690g 的 Si02、9. 870g 的Α1203、2· 030g的NaF,3. 180g的CeF3以及0. 200g的TbF30稱(chēng)量好原料置于研缽中研磨混合均勻，裝入剛玉坩堝中封閉，放入電阻爐中在1450°C下熔化，保溫3小時(shí)后將玻璃溶液例入320°C預(yù)熱的模具中，壓制成透明玻璃。將透明玻璃置于電阻爐中在500°C下保溫2小時(shí)隨爐冷卻至室溫以消除內(nèi)應(yīng)力，然后，切割成IOX 10X2立方毫米的小塊樣品放入電阻爐中在650°C下晶化處理3小時(shí)。最后，關(guān)閉電阻爐，隨爐冷卻至室溫，即可得到組分為50S i02-30Al203-15NaF-5CeF3-0. 3TbFs含CeF3晶體的透明發(fā)光玻璃陶瓷。實(shí)施例6根據(jù)通式50Si02-30Al203-10NaF-10CeF3-0. ITbF3,分別稱(chēng)取 8. 860g 的 SiO2, 9. 020g的Al2O3U. 230g的NaF,5. 810g的CeF3以及0. 060g的TbF30稱(chēng)量好原料置于研缽中研磨混合均勻，裝入剛玉坩堝中封閉，放入電阻爐中在1450°C下熔化，保溫4小時(shí)后將玻璃溶液例入300°C預(yù)熱的模具中，壓制成透明玻璃。將透明玻璃置于電阻爐中在530°C下保溫2小時(shí)隨爐冷卻至室溫以消除內(nèi)應(yīng)力，然后，切割成IOX 10X2立方毫米的小塊樣品放入電阻爐中在670°C下晶化處理2小時(shí)。最后，關(guān)閉電阻爐，隨爐冷卻至室溫，即可得到組分為 50Si02-30Al203-10NaF-10CeF3-0. ITbF3 含 CeF3 晶體的透明發(fā)光玻璃陶瓷。實(shí)施例7根據(jù)通式40Si02-30Al203-20NaF-10CeF3-0. ITbF3,分別稱(chēng)取 7. 240g 的 SiO2, 9. 210g的Α1203、2· 520g的NaF,5. 940g的CeF3以及0. 060g的TbF30稱(chēng)量好原料置于研缽中研磨混合均勻，裝入剛玉坩堝中封閉，放入電阻爐中在1350°C下熔化，保溫2小時(shí)后將玻璃溶液例入300°C預(yù)熱的模具中，壓制成透明玻璃。將透明玻璃置于電阻爐中在500°C下保溫2小時(shí)隨爐冷卻至室溫以消除內(nèi)應(yīng)力，然后，切割成IOX 10X2立方毫米的小塊樣品放入電阻爐中在650°C下晶化處理2小時(shí)。最后，關(guān)閉電阻爐，隨爐冷卻至室溫，即可得到組分為 40Si02-30Al203-20NaF-10CeF3-0. ITbF3 含 CeF3 晶體的透明發(fā)光玻璃陶瓷。實(shí)施例8根據(jù)通式40Si02-28Al203-17NaF-15CeF3-0. 2TbF3,分別稱(chēng)取 6. 690g 的 SiO2, 7. 950g的Al2O3U. 980g的NaF,8. 230g的CeF3以及0. 120g的TbF30稱(chēng)量好原料置于研缽中研磨混合均勻，裝入剛玉坩堝中封閉，放入電阻爐中在400°C下熔化，保溫2小時(shí)后將玻璃溶液例入300°C預(yù)熱的模具中，壓制成透明玻璃。將透明玻璃置于電阻爐中在500°C下保溫2小時(shí)隨爐冷卻至室溫以消除內(nèi)應(yīng)力，然后，切割成IOX 10X2立方毫米的小塊樣品放入電阻爐中在650°C下晶化處理2小時(shí)。最后，關(guān)閉電阻爐，隨爐冷卻至室溫，即可得到組分為 40Si02-28Al203-17NaF-15CeF3-0. 2TbF3 含 CeF3 晶體的透明發(fā)光玻璃陶瓷。圖1示出了實(shí)施例8中摻雜0. 2mol% TbF3的發(fā)光玻璃陶瓷的發(fā)射光譜和激發(fā)光譜，其中，發(fā)射譜的激發(fā)波長(zhǎng)為250納米，激發(fā)譜中發(fā)射波長(zhǎng)為543納米。從圖中可以看出， 實(shí)施例8中所制備的發(fā)光玻璃在250納米或者360納米的紫外光激發(fā)下具有很高的發(fā)光強(qiáng)度。圖1中，10代表的是發(fā)射波長(zhǎng)為543納米的激發(fā)譜，20代表的是激發(fā)波長(zhǎng)為250 納米的發(fā)射譜。上述發(fā)光玻璃陶瓷摻入稀土離子，由于稀土離子具有屏蔽作用，使得發(fā)光元件所發(fā)射的初級(jí)光峰波長(zhǎng)不會(huì)偏離，可以穩(wěn)定地獲得綠光，在紫外光的激發(fā)下具備良好的透光性、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。上述發(fā)光玻璃陶瓷通過(guò)熔化、成形、退火及晶化即可得到，制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，容易制成大塊或不同形狀的玻璃陶瓷。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光玻璃陶瓷，其特征在于，組成通式為ASiOfbAlWfcNaF-dCeFfxIW^，其中，a、b、c、d、χ為摩爾份數(shù)，其取值范圍分別是35彡a彡50,15 ^b ^ 30,5彡c彡20、 5 彡 d 彡 20,0. 01 彡 χ 彡 1，且 a+b+c+d = 100。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光玻璃陶瓷，其特征在于，所述a、b、c、d、x的取值范圍分別是40彡a彡50,20彡b彡30,10彡c彡20,10彡d彡20,0. 1彡χ彡1。
3.一種發(fā)光玻璃陶瓷的制備方法，包括如下步驟根據(jù)組成通式aSi02-bAl203-CNaF-dCeF3-XTbF3中各組份的摩爾份數(shù)，稱(chēng)取各組分的原料，研磨混合，于1300°C 1500°C中熔融，得到玻璃熔液，其中35彡a彡50、15彡b彡30、 5 彡 c 彡 20、5 彡 d 彡 20,0. 01 彡 χ 彡 1，且 a+b+c+d = 100 ；將所述玻璃溶液倒入模具中成形，得到前驅(qū)玻璃；將所述前驅(qū)玻璃退火處理后再進(jìn)行晶化處理，得到所述發(fā)光玻璃陶瓷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光玻璃陶瓷的制備方法，其特征在于，所述a、b、c、d、χ的取值范圍分別是40彡a彡50,20彡b彡30,10彡c彡20,10彡d彡20,0. 1彡χ彡1。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光玻璃陶瓷的制備方法，其特征在于，所述原料組分熔融步驟中，保溫時(shí)間為0. 5 5小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光玻璃陶瓷的制備方法，其特征在于，所述前驅(qū)玻璃制備步驟中，還包括對(duì)所述模具進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為300°C 350°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光玻璃陶瓷的制備方法，其特征在于，所述模具為銅模具。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光玻璃陶瓷的制備方法，其特征在于，所述退火處理的溫度為500°C 550°C，退火保溫時(shí)間為2 4小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光玻璃陶瓷的制備方法，其特征在于，所述晶化處理的溫度為600°C 700°C，晶化處理的保溫時(shí)間為1 10小時(shí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光玻璃陶瓷的制備方法，其特征在于，所述熔化、退火處理及晶化處理均在電阻爐中進(jìn)行。
全文摘要
一種發(fā)光玻璃陶瓷，組成通式為aSiO2-bAl2O3-cNaF-dCeF3-xTbF3，其中，a、b、c、d、x為摩爾份數(shù)，取值范圍分別是35≤a≤50、15≤b≤30、5≤c≤20、5≤d≤20、0.01≤x≤1，且a+b+c+d＝100。上述發(fā)光玻璃陶瓷摻入稀土離子，由于稀土離子具有屏蔽作用，使得發(fā)光元件所發(fā)射的初級(jí)光峰波長(zhǎng)不會(huì)偏離，可以穩(wěn)定地獲得綠光，在紫外光的激發(fā)下具備良好的透光性、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)C03C10/16GK102344250SQ20101024298
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2010年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月2日
發(fā)明者周明杰, 翁方軼, 馬文波 申請(qǐng)人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司