專利名稱：一種氮化物熒光粉的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可被紫外、紫光或藍(lán)光有效激發(fā)的氮化物熒光粉的制造方法。
背景技術(shù)：
目前白光發(fā)光二極管(LED)有多種實現(xiàn)方式，最主要的一種是在LED芯片上涂敷黃色釔鋁石榴石(YAG)熒光粉而實現(xiàn)白光發(fā)射。但這種方案由于鈰離子(Ce3+)的發(fā)射不具連續(xù)光譜特性，顯色性較差，難以滿足低色溫照明的要求，同時發(fā)光效率還不夠高，需要通過開發(fā)新型的高效熒光粉來改善。目前一種新興的白光LED實現(xiàn)方式是在上述方案中添加綠色或者紅色熒光粉，氮化物熒光粉發(fā)光顏色多樣，化學(xué)穩(wěn)定性好，因而受到了業(yè)界的廣泛青睞。但是目前國內(nèi)在氮·化物熒光粉的制造方法上對設(shè)備要求比較苛刻，需要高溫高壓，而且合成的熒光粉粒度粗，需要經(jīng)過球磨才能滿足使用要求，這不僅損害了熒光粉的表面形貌，而且也不利于熒光粉的抗老化性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種氮化物熒光粉的制造方法，該制造方法簡單、易操作，得到的熒光粉無需經(jīng)過球磨，避免了熒光粉的晶體表面受到損傷，使得熒光粉的發(fā)光性能及抗老化性能更好。本發(fā)明所述氮化物熒光粉的制造方法，包括如下步驟
O將制備氮化物熒光粉所需原料進行預(yù)處理，使其粒徑為2-3 μ m，純度大于等于為99. 9% ；
2)按化學(xué)計量比稱取原料，加入激活劑氧化銪，在混料罐中按球料比1:2進行充分混合，混料罐置于手套箱中操作；
3)將上述混合物原料裝入氧化鋁坩堝或者鑰坩堝中，將所述坩堝放入管式爐中，在焙燒之前用抽真空設(shè)備對爐膛進行除氧；
4)在保護氣氛中采用常壓高溫固相法進行分段焙燒；
5)冷卻后，經(jīng)過篩、洗滌以及烘干，即制成一種氮化物熒光粉。本發(fā)明所述熒光粉的制備方法，其預(yù)處理方式包括過篩、提純、洗滌、粉碎中的至少一種方式；根據(jù)原材料的粒徑和雜質(zhì)種類及含量選擇其適用的預(yù)處理步驟。提純和洗滌后的原料均需過篩。步驟(I)中的過篩和粉碎的目的是降低粒徑，從而控制熒光粉的粒徑；過篩的篩網(wǎng)為300-500目。粉碎可以是研磨或者氣流粉碎，使原料的粒度達到2-3 μ m。提純和洗滌的目的是獲得更高純度的原料。步驟(I)中的提純就是降低原料中的雜質(zhì)濃度，采用現(xiàn)有的化學(xué)或物理手段，例如二氧化硅提純先將SiO2和氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉，然后再將硅酸鈉和硫酸反應(yīng)生成硅酸，最后將硅酸加熱，即可得到純凈的Si02。
步驟(I)中的洗滌可以是酸洗或者堿洗。提純和洗滌后的原料均需過300-500目的篩網(wǎng)，使預(yù)處理后的原料的粒度達到2_3 u m0步驟(2)中，所述球料比是指研磨球與物料的質(zhì)量比。步驟(2)中，激活劑的用量為合成材料摩爾數(shù)的O. 1%_30%。上述步驟(3)中，抽真空設(shè)備為機械泵、擴散泵、羅茨泵或分子泵。上述步驟(4)中，保護氣氛是純氮氣氣氛或氮氫混合氣氣氛,氣氛壓力為常壓；使用氮氫混合氣氣氛時，氫氣與氮氣的比例為5:95到75:25。上述步驟(4)中，第一段焙燒的溫度是700-1100°C，升溫速率為15_20°C /min，氣體總流量為O. 1-0. 5L/min，焙燒時間為2_5h，第二段焙燒的溫度為1500-2000°C，升溫速率 為5-10°C /min，氣體總流量為O. 1-0. 5L/min，焙燒時間為8_20h。上述步驟(5)中，過篩的篩網(wǎng)為300-400目，突光粉的粒度為8_10 μ m ;
上述步驟(5)中，洗滌是酸洗，酸洗是指浸泡在5-10%的硝酸溶液中，攪拌20-30min，再用去離子水洗滌至電導(dǎo)率小于10 μ s/cm ；
上述步驟(5)中，烘干是在80-100°C的鼓風(fēng)烘箱中烘干3-5h。本發(fā)明的優(yōu)點是
I、抗老化性能好。原料經(jīng)過預(yù)處理后，不僅粒徑減小，而且粒徑分布更窄，合成的熒光粉無需球磨，避免了熒光粉的晶體表面受到損害，有利于提高熒光粉的抗老化性能。2、發(fā)光效率高。原料經(jīng)過提純或者洗滌以后，原料的純度更高，合成的熒光粉發(fā)光效率更聞。3、制造方法簡單，易于操作，無污染，成本低。


圖I為實施例ICaa95AlSiN3 = O. 05Eu的發(fā)射光譜。圖2為實施例2Sri.99Si5N8:0. OlEu的發(fā)射光譜。圖3為實施例3Baa9Si202N2:0· IEu的發(fā)射光譜。圖4為實施例I中Eu2O3預(yù)處理前后的粒度分布圖，圖中預(yù)處理前粒度分布系數(shù)為
1.52，預(yù)處理后則為O. 95。圖5為實施例I和比較例I的抗老化性能比較。
具體實施例方式實施例I
(1)將所需原料Ca3N2、Si3N4,AlN以及Eu2O3直接過400目篩網(wǎng)，處理后的原料粒徑為
2.5-3 μ m ；
(2)稱取Ca3N26. 544g，Si3N46. 517g，AlN5. 713g,Eu2O3I- 226g，將以上原料在手套箱中按球料比1:2充分混合均勻，裝入鑰坩堝中；
(3)將鑰坩堝迅速移入管式爐中，然后分別使用機械泵、羅茨泵和擴散泵對爐膛進行除
氧；
(4)在純氮氣氣氛的保護下，以18°C/min的速度逐漸升溫至900°C，保溫3h，氣體流量為O. 2L/min，然后在氮氫混和氣氛的保護下，以8°C /min的速度逐漸升溫至1750°C，保溫15h，氣體總流量為O. 3L/min ；
(5)合成的熒光粉直接過300目篩網(wǎng)，然后在6%的硝酸溶液中，攪拌30min，再用去離子水洗滌至電導(dǎo)率為8.2 48/(^，然后901的鼓風(fēng)烘箱中烘干311，即可制得Caa95AlSiN3:0. 05Eu的氮化物熒光粉。比較例I
(1)稱取Ca3N26. 544g，Si3N46. 517g，AlN5. 713g，Eu2O3L 226g，將以上原料在手套箱中按球料比1:2充分混合均勻，裝入鑰坩堝中；
(2)將鑰坩堝迅速移入管式爐中，然后分別使用機械泵、羅茨泵和擴散泵對爐膛進行除
氧； (3)在純氮氣氣氛的保護下，以18°C/min的速度逐漸升溫至900°C，保溫3h，氣體流量為O. 2L/min，然后在氮氫混和氣氛的保護下，以8 V /min的速度逐漸升溫至1750°C，保溫15h，氣體總流量為O. 3L/min ；
(4)合成的熒光粉先經(jīng)過球磨，過400目篩網(wǎng)，然后在6%的硝酸溶液中，攪拌30min，再用去離子水洗滌至電導(dǎo)率為8.5 48/(^，然后901的鼓風(fēng)烘箱中烘干311，即可制得Caa95AlSiN3:0. 05Eu的氮化物熒光粉。實施例2
(1)將所需原料Sr3N2、Si3N4以及Eu2O3用研缽進行研磨,然后過500目篩,處理后的原料粒徑約為3 μ m ;
(2)稱取Sr3N29.005g, Si3N4IO. 913g,Eu2O3O- 082g，將以上原料在手套箱中按球料比1:2充分混合均勻，裝入鑰坩堝中；
(3)將鑰坩堝迅速移入管式爐中，然后分別使用機械泵、羅茨泵和分子泵對爐膛進行除
氧；
(4)在純氮氣氣氛的保護下，以15°C/min的速度逐漸升溫至800°C，保溫4h，氣體流量為O. 3L/min，然后在氮氫混和氣氛的保護下，以9°C /min的速度逐漸升溫至1550°C，保溫10h，氣體總流量為O. 5L/min ；
(5)合成的熒光粉直接過300目篩網(wǎng)，然后在5%的硝酸溶液中，攪拌30min，再用去離子水洗滌至電導(dǎo)率為4.348/(^，然后801的鼓風(fēng)烘箱中烘干511，即可制得SrL99Si5N8:0. OlEu的氮化物熒光粉。實施例3
(1)將所需原料BaCO3進行提純處理先高溫灼燒BaCO3，直至分解；將灼燒后的產(chǎn)物置于80°C的熱水中，制成Ba(OH)2的熱飽和溶液；向制得的Ba (OH) 2溶液中通入二氧化碳，濾出碳酸鋇沉淀，經(jīng)洗滌、干燥后即得到純凈的BaCO3 ；
(2)將所需原料SiO2進行提純處理先將SiO2和氫氧化鈉反應(yīng)生成硅酸鈉，然后再將硅酸鈉和硫酸反應(yīng)生成硅酸，最后將硅酸加熱，即可得到純凈的SiO2 ；
(3)將上述提純原料和Si3N4以及Eu2O3直接過500篩網(wǎng)，處理后的原料粒徑約為2μ m ;
(4)稱取BaCO312. 525g, SiO2L 907g，Si3N44. 452g, Eu2O3I- 117g，將以上原料在手套箱中按球料比1:2充分混合均勻，裝入氧化鋁坩堝中；
(5)將氧化鋁坩堝迅速移入管式爐中，然后分別使用機械泵和羅茨泵對爐膛進行除氧；
(6)純氮氣氣氛的保護下，以20°C/min的速度逐漸升溫至1100°C，保溫2h，氣體流量為O. lL/min，然后在氮氫混和氣氛的保護下，以6 V /min的速度逐漸升溫至1350°C，保溫 8h，氣體總流量為O. 4L/min ；
(7)合成的熒光粉直接過300目篩網(wǎng)，然后在8%的硝酸溶液中，攪拌30min，再用去離子水洗滌至電導(dǎo)率為6.7ys/cm，然后100°C的鼓風(fēng)烘箱中烘干4h，即可制得Baa9Si2O2N2 = O. IEu的氮化物熒光粉。
權(quán)利要求
1.一種氮化物熒光粉的制造方法，其特征在于包括如下步驟 1)將所用原料進行預(yù)處理，使其粒徑為2-3μ m,純度大于等于99. 9% ； 2)按化學(xué)計量比稱取原料，加入激活劑氧化銪，在混料罐中按球料比1:2進行充分混合，混料罐置于手套箱中操作； 3)將上述混合物原料裝入氧化鋁坩堝或者鑰坩堝，將所述坩堝放入管式爐中，在焙燒之前用抽真空設(shè)備對爐膛進行除氧； 4)在保護氣氛中采用常壓高溫固相法進行分段焙燒； 5)冷卻后，經(jīng)過篩、洗滌以及烘干，即可制成氮化物熒光粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制造方法，其特征在于所述步驟(I)中，其預(yù)處理方式包括過篩、提純、洗滌、粉碎中的至少一種方式；提純和洗滌后的原料均需過篩。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制造方法，其特征在于所述步驟(I)中，過篩的篩網(wǎng)為300-500目，洗滌為酸洗或堿洗，粉碎為研磨或氣流粉碎。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制造方法，其特征在于所述步驟(2)中，激活劑的用量為合成材料摩爾數(shù)的O. 1%-30%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制造方法，其特征在于所述步驟(3)中，抽真空設(shè)備為機械泵、擴散泵、羅茨泵或分子泵。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制造方法，其特征在于所述步驟(4)中，保護氣氛為純氮氣氣氛或氮氫混合氣氣氛，使用氮氫混合氣氣氛時，氫氣與氮氣的比例為5:95到75:25，氣氛壓力為常壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制造方法，其特征在于所述步驟(4)中，第一段焙燒的溫度是700-1100°C，升溫速率為15-20°C /min，氣體總流量為O. 1-0. 5L/min，焙燒時間為2_5h，第二段焙燒的溫度為1500-2000°C，升溫速率為5-10°C /min，氣體總流量為O. 1-0. 5L/min，焙燒時間為8-20h。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制造方法，其特征在于所述步驟(5)中，過篩的篩網(wǎng)為300-400 目。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制造方法，其特征在于所述步驟(5)中，洗滌是酸洗，酸洗是指浸泡在5-10%的硝酸溶液中，攪拌20-30min，再用去離子水洗滌至電導(dǎo)率小于10 μ s/cm。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制造方法，其特征在于所述步驟(5)中，烘干是在80-100°C的鼓風(fēng)烘箱中烘干3-5h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氮化物熒光粉的制造方法。其制造方法為對所用原料進行預(yù)處理，然后按照化學(xué)計量比稱取所需原料，加入適量的激活劑，在手套箱中的混料罐中，按球料比1:2混合均勻后，裝入氧化鋁坩堝或者鉬坩堝中，并對爐膛進行除氧處理，然后在保護氣氛中進行分段焙燒，經(jīng)后處理后得到氮化物熒光粉。本發(fā)明的發(fā)光材料具有化發(fā)光效率高、老化性能好等特點，制造方法簡單、無污染、成本低。
文檔編號C09K11/64GK102925146SQ20121041059
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者何錦華, 滕曉明, 梁超, 符義兵, 劉凱 申請人:江蘇博睿光電有限公司