氧化鋁、發(fā)光體和混合配混物、以及相關(guān)制造方法
【專利說明】氧化鋁、發(fā)光體和混合配混物、以及相關(guān)制造方法
[0001] 本申請是申請?zhí)枮?01080021736. 7、申請日為2010年03月18日、發(fā)明名稱為"氧 化鋁、發(fā)光體和混合配混物、以及相關(guān)制造方法"的專利申請的分案申請。
[0002] 本發(fā)明在于如下領(lǐng)域：鋁酸鹽和發(fā)光體（luminophore)及其制備、以及熒光涂料 特別是用于制造顯示屏、照明設(shè)備、投影器尤其是等離子體屏或者場發(fā)射屏、用于液晶屏的 背光燈、發(fā)光二極管、等離子體激發(fā)燈泡和三原色燈泡的熒光涂料。
[0003]熒光燈管由填充有低壓汞蒸氣和稀有氣體例如氖、氬或氪的氣密密封玻璃管以其 常規(guī)形式制造。在運行時，所述燈管內(nèi)的電極發(fā)射電子，所述電子激發(fā)所述燈管內(nèi)的氣體混 合物并且導(dǎo)致在紫外范圍內(nèi)（例如在約300nm處）的發(fā)射。
[0004] 通過沉積在所述燈管內(nèi)部之上的熒光涂料將該紫外光轉(zhuǎn)化為可見光。
[0005] 在"單層"涂料的情況下，所述涂料包括發(fā)光體顆粒（例如稱為BAM、CAT或YOx的 顆粒）以及充當(dāng)反射體的氧化鋁顆粒。
[0006] -般地，該層的80%由發(fā)光體顆粒組成，并且20%由氧化鋁或者y型氧化鋁顆粒 組成。
[0007] 所述發(fā)光體顆粒通常具有4ym~10ym的d5。尺寸。
[0008] 目前，已知在所述涂料的總成本中，發(fā)光體的成本是主要的。
[0009] 在巴黎第六大學(xué)的SergeItjoko在2008年10月17日答辯的論文里進行了研究， 該研究首先對熒光層的行為進行建模，其次根據(jù)產(chǎn)率和成本確定最優(yōu)路線。將這篇論文作 為現(xiàn)有技術(shù)引入到本專利申請中作為參考。
[0010] 對混合層或單層的該研究特別表明，通過"選擇比現(xiàn)有發(fā)光體的半徑小得多的發(fā) 光體半徑，即0. 4ym~1. 2ym的半徑，和比現(xiàn)有氧化鋁顆粒的半徑大得多的氧化鋁顆粒半 徑，即大于0. 6ym的半徑"，可實現(xiàn)最優(yōu)化。
[0011] 由于該研究是理論建模研究，其僅僅給出了理論結(jié)果，卻沒有表明如何可得到這 樣的發(fā)光體和氧化鋁顆粒。特別地，在這篇論文的第173頁陳述了"商業(yè)發(fā)光體具有3ym~ 6ym的半徑"且尚未開發(fā)出具有比此小的尺寸的發(fā)光體。
[0012] 本發(fā)明的一個目的是克服已知涂料的缺點和提出用于實現(xiàn)上述研究的理論目標(biāo) 的配方和制備方法。
[0013] 特別地，本發(fā)明的一個主題為主要由具有0. 3ym~2^111的d5。尺寸和基本上球形 形狀的顆粒構(gòu)成的a氧化鋁。
[0014] 本發(fā)明的主題還為主要由具有0.3 iim~2 iim的d5。尺寸和基本上球形形狀的顆 粒構(gòu)成的a氧化鋁作為發(fā)光體的基體的用途。
[0015] 根據(jù)另一方面，所述主題為主要由具有0.3ym~211111的d5。尺寸和基本上球形形 狀的顆粒構(gòu)成的a氧化鋁在用于熒光燈的涂料中作為發(fā)光體的基體的用途。
[0016] 本發(fā)明的主題還為制備主要由具有0. 3ym~2ym的d5。尺寸和基本上球形形狀 的顆粒構(gòu)成的a型氧化鋁的方法，該方法包括下列操作：
[0017] -將通過明礬（alum)路線得到的y氧化鋁與燒結(jié)劑和a氧化鋁晶種混合，
[0018] -將該混合物在爐中在1150°C~1400°C、尤其是1350°C的溫度下煅燒1小時~6 小時、尤其是2小時的時間，
[0019] 一研磨經(jīng)煅燒的混合物，
[0020] -使經(jīng)研磨的混合物通過由非污染材料制成的格柵（grille)，該格柵具有 150ym~250ym、尤其是200ym的篩目大小。
[0021] 本發(fā)明可包括單獨或組合采用的以下特征的一個或者多個：
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述燒結(jié)劑是NH4F。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，以重量比例計，所述混合物由85%~95%的通過明礬路 線得到的T氧化鋁、2. 5%~13%的a氧化鋁和0.4%~1.8%的NH4F構(gòu)成。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，以重量比例計，所述混合物由約93. 5%的通過明礬路線 得到的T氧化鋁、約5. 5%的a氧化鋁和約1%的NH4F構(gòu)成。
[0025] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，將經(jīng)煅燒的混合物在球磨機中使用所述經(jīng)煅燒的混合物 的至少20倍量的氧化錯研磨珠研磨16小時。
[0026] 根據(jù)一個具體方面，所述氧化錯研磨珠具有約厘米級、尤其是3cm~5cm的直徑。
[0027] 本發(fā)明的主題還為具有約10ym的平均尺寸的聚集體形式的鋁酸鹽發(fā)光體，這些 聚集體由具有〇. 25ym~1. 5ym的平均尺寸的顆粒構(gòu)成。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，發(fā)光體是對應(yīng)于下式的組成的形式的鋁酸鹽：
[0029] a(M1。）?b(MgO) ?c(A1203) (1)
[0030]或 a(M20L5)? b(MgO)?c(A1203) (2)
[0031] 其中M1表示至少一種堿土金屬，M2表示釔或鈰和鋱的組合，a、b和c是滿足下列 關(guān)系的整數(shù)或非整數(shù)：〇. 25彡a彡4;0彡b彡2且0. 5彡C彡9 ;其中M1和M2部分地被屬 于稀土金屬組的銪和至少一種其它元素更具體地釹、鋱、鈰、鏑和釓代替。鎂可部分地可被 Zn、Mn或Co代替，并且鋁可部分地可被Ga、Sc、B、Ge和Si代替。
[0032] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述發(fā)光體選自包括（CeQ.6Tba4)MgAln019、（BaQ.9Euai) MgAl10017、Y3A15012:Eu2+、Y3Al5012:Ce3+、Y203:Eu3+、SrAl12019:Mn2+、Zn2Si04:Mn2+的組。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，所述發(fā)光體是BAM、CAT、YAG或YOx型。
[0034] 本發(fā)明的主題還為通過明礬路線制備具有約10ym的平均尺寸的聚集體形式的 如上定義的鋁酸鹽發(fā)光體的方法，這些聚集體由具有〇.25ym~1. 5ym的平均尺寸的顆粒 構(gòu)成，該方法包括下列操作：
[0035] 一將銨礬與至少一種基于稀土金屬的添加劑混合，
[0036] -將該混合物在1100°C~1200°C、尤其是1150°C的第一溫度下煅燒1小時~2小 時、尤其是1小時30分鐘的時間，
[0037] -使經(jīng)煅燒的混合物通過由非污染材料制成的格柵，該格柵具有150ym~ 250ym、尤其是200ym的篩目大小，
[0038] 一研磨經(jīng)煅燒的混合物并使其通過所述篩子，
[0039] -使經(jīng)研磨的混合物通過由非污染材料制成的格柵，該格柵具有150ym~ 250ym、尤其是200ym的篩目大小，
[0040] 一將該經(jīng)研磨和過篩的混合物在1300°C~1400°C、尤其是1350°C的第二溫度下 煅燒3小時~5小時、尤其是4小時的時間，
[0041] 一研磨經(jīng)煅燒的混合物，
[0042] -使經(jīng)研磨的混合物通過由非污染材料制成的格柵，該格柵具有150ym~ 250ym、尤其是200ym的篩目大小。
[0043] 根據(jù)另一方面，向銨礬一基于稀土金屬的添加劑的混合物中加入七水合硫酸鎂。
[0044] 根據(jù)另一方面，增加使用含有氫氣的氣體進行還原的最終步驟，其中使用 10°C-20°C/分鐘、尤其是14°C/分鐘的升溫以及在約100毫巴的壓力下在1500°C~ 1600°C的溫度下至少1小時的穩(wěn)定階段。
[0045] 根據(jù)又一方面，所述基于稀土金屬的添加劑是稀土金屬硝酸鹽M3(N03)3,M3是取自 由鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、餌、銩、鐿、镥、釔和鈧形成的組的稀土金屬。
[0046] 根據(jù)另一方面，為了制備BAM，將研磨到(15?！?ym的無水硫酸鋇加入到包括所述銨 礬、所述基于稀土金屬的添加劑和所述七水合硫酸鎂的混合物中。
[0047] 本發(fā)明的主題還為通過氧化鋁浸漬路線制備具有約10ym的平均尺寸的聚集體 形式的如上定義的鋁酸鹽發(fā)光體的方法，這些聚集體由具有0. 25ym~1. 5ym的平均尺寸 的顆粒構(gòu)成，該方法包括下列操作：
[0048] 一將經(jīng)加熱的y氧化鋁用具有至少一種基于稀土金屬的添加劑并且加熱到80°C 和95°C之間、尤其是90°C的第一溶液進行第一次浸漬，
[0049]-通過加熱至500°C~700°C、尤其是600°C的第一溫度，使經(jīng)浸漬的y氧化鋁經(jīng) 歷第一脫硝熱處理2小時~4小時、尤其是3小時的時間，
[0050] -使所得物通過由非污染材料制成的格柵，該格柵具有< 500ym的篩目大小，
[0051] -對經(jīng)浸漬、脫硝和過篩的氧化鋁進行研磨，
[0052] -將經(jīng)研磨的混合物通過由非污染材料制成的格柵，該格柵具有150ym~ 250ym、尤其是200ym的篩目大小，
[0053]-將該經(jīng)研磨和過篩的混合物在1300°C~1400°C、尤其是1350°C的溫度下煅燒3 小時~5小時、尤其是4小時的時間，
[0054] -對所得物進行研磨，
[0055] -使所得物通過由非污染材料制成的格柵，該格柵具有150ym~250ym、尤其是 200um的篩目大小。
[0056] 根據(jù)進一步的方面，在第一浸漬和第一脫硝處理之后：
[0057] -將經(jīng)浸漬和脫硝的氧化鋁用具有至少一種基于稀土金屬的添加劑并且加熱到 80°C和95°C之間、尤其是90°C的第二溶液進行第二次浸漬，
[0058]-通過加熱至500°C~700°C、尤其是600°C的第一溫度，使經(jīng)浸漬的y氧化鋁經(jīng) 歷第二脫硝熱處理2小時~4小時、尤其是3小時的時間，
[0059] 根據(jù)又一方面，增加使用含有氫氣的氣體進行還原的最終步驟，其中使用 10°C-20°C/分鐘、尤其是14°C/分鐘的升溫以及在約100毫巴的壓力下在1500°C~ 1600°C的溫度下至少1小時的穩(wěn)定階段。
[0060] 根據(jù)另一方面，所述基于稀土金屬的添加劑是稀土金屬硝酸鹽M3(N03)3,M3是取自 由鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、餌、銩、鐿、镥、釔和鈧形成的組的稀土金屬。
[0061] 為制備BAM，將硝酸鋇加入到包括銨礬、所述基于稀土金屬的添加劑和所述七水合 硫酸鎂的混合物中。
[0062]根據(jù)又一方面，將氧化鋁預(yù)熱到80°C~150°C、尤其是120°C的溫度10分鐘~2小 時的時間。
[0063] 作為變型，本發(fā)明的主題還為通過浸漬路線制備具有約10ym的平均尺寸的聚集 體形式的如上定義的鋁酸鹽發(fā)光體的方法，這些聚集體由具有〇.