一種發(fā)光陶瓷及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種發(fā)光陶瓷及其制備方法。本發(fā)明專利技術(shù)的發(fā)光陶瓷包括Al2O3基質(zhì)、ZrO2顆粒和熒光粉顆粒。本發(fā)明專利技術(shù)的發(fā)光陶瓷可通過(guò)固相法或液相法獲得。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種發(fā)光陶瓷及其制備方法
本專利技術(shù)涉及一種發(fā)光陶瓷及其制備方法。
技術(shù)介紹
藍(lán)色激光激發(fā)熒光材料獲得可見(jiàn)光的技術(shù)，作為一種全新的光源技術(shù)，在激光顯示領(lǐng)域中的應(yīng)用獲得了顯著的進(jìn)展，并受到了市場(chǎng)的認(rèn)可，相關(guān)技術(shù)不斷獲得重視。當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)主要是針對(duì)激光激發(fā)熒光粉的特性來(lái)開(kāi)發(fā)新型的熒光材料(波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料、發(fā)光材料)，這些材料必須擁有優(yōu)秀的性能，比如光學(xué)轉(zhuǎn)換效率高，亮度高，單位發(fā)光面積能夠承受更大功率激光照射，具有高導(dǎo)熱性能，壽命長(zhǎng)等。隨著要求的提高，傳統(tǒng)的硅膠封裝熒光粉技術(shù)和玻璃封裝熒光粉技術(shù)已經(jīng)不能滿足高端產(chǎn)品需要，硅膠的承受溫度往往不能超過(guò)200-250℃，長(zhǎng)時(shí)間工作在高溫環(huán)境下很容易老化，壽命不長(zhǎng)；硅膠封裝和玻璃封裝的材料，其熱導(dǎo)率一般不超過(guò)2W/(m·k)，在固定式激發(fā)方案中(與之對(duì)應(yīng)的是旋轉(zhuǎn)式激發(fā)方案)，無(wú)法承受大功率甚至超大功率的激光照射。發(fā)光陶瓷是一個(gè)很理想的選擇，因?yàn)榘l(fā)光陶瓷的耐熱和熱導(dǎo)率等性能都高于硅膠和玻璃封裝熒光粉。但是，傳統(tǒng)的YAG(即釔鋁石榴石(Y3Al5O12))純相發(fā)光陶瓷在發(fā)光性能上還弱于硅膠和玻璃封裝；特別是超薄封裝時(shí)，界面全反射造成的光效損失很大。因此，使用其他高導(dǎo)熱率陶瓷材料對(duì)熒光粉進(jìn)行封裝，如Al2O3封裝YAG熒光粉制備YAG-Al2O3(PIA，PhosphorInAlumina)，能夠獲得比純相YAG發(fā)光陶瓷更優(yōu)秀的性能，是值得深入研究的方向。由于發(fā)光陶瓷更趨向于精密化應(yīng)用，因此在制備出Al2O3封裝熒光粉的發(fā)光陶瓷后，還需要經(jīng)過(guò)一系列的切割、磨平、拋光、分割、鍍膜、焊接等工藝，從而對(duì)發(fā)光陶瓷的機(jī)械性能要求很高，特別是對(duì)其強(qiáng)韌性能的要求很高。因此，如何獲得兼具光學(xué)性能與機(jī)械性能的發(fā)光陶瓷是研究的重要課題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)要解決的問(wèn)題為了解決上述問(wèn)題而進(jìn)行本專利技術(shù)。因此，本專利技術(shù)的目的是提供能夠同時(shí)滿足發(fā)光陶瓷的韌性得到提高而又不顯著影響發(fā)光陶瓷的光學(xué)性能的發(fā)光陶瓷。用于解決問(wèn)題的方案本專利技術(shù)提供一種發(fā)光陶瓷，其特征在于，其包括Al2O3基質(zhì)、ZrO2顆粒和熒光粉顆粒。根據(jù)本專利技術(shù)所述的發(fā)光陶瓷，其中所述熒光粉顆粒與所述ZrO2顆粒均勻地分散于所述Al2O3基質(zhì)中。進(jìn)一步，所述ZrO2顆粒分散于所述Al2O3基質(zhì)的晶界之間。根據(jù)本專利技術(shù)所述的發(fā)光陶瓷，其中所述ZrO2顆粒的含量為所述Al2O3基質(zhì)質(zhì)量的0.05～5質(zhì)量％，優(yōu)選0.2～3質(zhì)量％，更優(yōu)選0.5～1質(zhì)量％。根據(jù)本專利技術(shù)所述的發(fā)光陶瓷，其中所述熒光粉顆粒與所述Al2O3基質(zhì)的質(zhì)量比為1:4～9:1，優(yōu)選1:4～3:1，更優(yōu)選1:3～1:1。根據(jù)本專利技術(shù)所述的發(fā)光陶瓷，其中所述ZrO2顆粒的粒徑為0.05～1μm、優(yōu)選0.05～0.7μm、特別優(yōu)選為0.05～0.35μm，所述熒光粉顆粒的粒徑為10～50μm、優(yōu)選10～30μm、特別優(yōu)選10～25μm，所述Al2O3基質(zhì)的晶粒的粒徑為0.05～5μm，優(yōu)選0.15～5μm，特別優(yōu)選為0.15～3μm；和/或，所述ZrO2顆粒的原料粉末的粒徑為0.05～0.7μm，優(yōu)選0.05～0.2μm，所述熒光粉顆粒的原料粉末的粒徑為10～25μm、優(yōu)選15～17μm，所述Al2O3原料粉末的粒徑為0.05～1μm、優(yōu)選0.1～0.3μm。根據(jù)本專利技術(shù)所述的發(fā)光陶瓷，其進(jìn)一步包括燒結(jié)助劑，且所述燒結(jié)助劑選自Y2O3、MgO、CaO、SiO2、TiO2、BaO、CaF2、BaF2的至少一種，優(yōu)選Y2O3和/或MgO，更優(yōu)選Y2O3。另外，本專利技術(shù)還提供發(fā)光陶瓷的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟：步驟1：包含Al2O3基質(zhì)、ZrO2顆粒和熒光粉顆粒的混合粉末的制備步驟；步驟2：將上述混合粉末壓制、燒結(jié)，以獲得發(fā)光陶瓷的步驟。根據(jù)本專利技術(shù)所述的制備方法，其中所述步驟1包括以下步驟：步驟a：所述Al2O3基質(zhì)與所述ZrO2顆粒和任選的燒結(jié)助劑的混合粉末的制備步驟；步驟b：將上述混合粉末與所述熒光粉顆粒混合、球磨、干燥、過(guò)篩的步驟。根據(jù)本專利技術(shù)所述的制備方法，其中所述步驟a可采用步驟a′代替，所述步驟a′包括：將所述Al2O3基質(zhì)的原料粉末的懸浮液與ZrO2的前體的溶液和任選的燒結(jié)助劑的前體的溶液混合并共沉淀的步驟；以及將獲得的產(chǎn)物離心分離、洗滌、干燥、煅燒和過(guò)篩的步驟。根據(jù)本專利技術(shù)所述的制備方法，其中所述步驟1包括以下步驟：步驟I：將Al2O3原料粉末和熒光粉的混合懸浮液與ZrO2的前體的溶液和任選的燒結(jié)助劑的前體的溶液混合、然后共沉淀的步驟；步驟II：將步驟I獲得的產(chǎn)物離心分離、洗滌、干燥、煅燒、過(guò)篩的步驟。專利技術(shù)的效果本專利技術(shù)中，通過(guò)在Al2O3封裝熒光粉的發(fā)光陶瓷中添加適量小粒徑ZrO2，使得熒光粉顆粒和ZrO2顆粒均勻分散于Al2O3基質(zhì)中，不僅能夠提高發(fā)光陶瓷的韌性，而且不會(huì)不利地影響發(fā)光陶瓷的光學(xué)性能。并且，ZrO2還可以作為散射顆粒，起到勻化入射光的作用。因此，本專利技術(shù)的發(fā)光陶瓷具有高光效、高熱導(dǎo)率、藍(lán)光透過(guò)率可調(diào)的優(yōu)異特性，并且可應(yīng)用于高性能激光光源，特別是精密化的激光光源系統(tǒng)。附圖說(shuō)明圖1為本專利技術(shù)的發(fā)光陶瓷的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為實(shí)施例1中獲得的樣品的掃描電子顯微鏡照片。具體實(shí)施方式以下通過(guò)具體實(shí)施方案更詳細(xì)地說(shuō)明本專利技術(shù)的發(fā)光陶瓷及其制備方法。本專利技術(shù)的發(fā)光陶瓷包括Al2O3基質(zhì)、ZrO2顆粒和熒光粉顆粒。其中，粒徑大的熒光粉顆粒均勻分散于Al2O3基質(zhì)中，粒徑小的ZrO2顆粒位于Al2O3基質(zhì)的晶界之間。圖1為本專利技術(shù)的發(fā)光陶瓷的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1表示Al2O3基質(zhì)，2表示ZrO2顆粒，3表示熒光粉顆粒。由圖1所示可知，本專利技術(shù)的發(fā)光陶瓷的結(jié)構(gòu)特征在于，以晶粒細(xì)小的Al2O3相為基質(zhì)，較大的熒光粉顆粒均勻分散于Al2O3基質(zhì)中，較小的ZrO2顆粒位于Al2O3基質(zhì)的晶界之間。并且，熒光粉顆粒被Al2O3基質(zhì)的晶粒連續(xù)包圍。陶瓷中的熒光粉顆粒能夠吸收激發(fā)光發(fā)出受激光；具體的可以收到藍(lán)光的激發(fā)發(fā)出黃色可見(jiàn)光；致密且晶粒細(xì)小的Al2O3基質(zhì)有良好的透光性能，被激發(fā)的可見(jiàn)光可以穿過(guò)Al2O3基質(zhì)出射到陶瓷外面。較小的ZrO2顆粒能夠起到提高發(fā)光陶瓷的韌性的作用，并且不會(huì)不利地影響發(fā)光陶瓷的發(fā)光性能。并且，ZrO2還可以作為散射顆粒，起到勻化入射光的作用。根據(jù)本專利技術(shù)所述的發(fā)光陶瓷，其中所述ZrO2顆粒的粒徑為0.05～1μm，優(yōu)選0.05～0.7μm，特別優(yōu)選為0.05～0.35μm。根據(jù)本專利技術(shù)所述的發(fā)光陶瓷，其中所述熒光粉顆粒的粒徑為10～50μm，優(yōu)選10～30μm，特別優(yōu)選10～25μm。根據(jù)本專利技術(shù)所述的發(fā)光陶瓷，其中所述Al2O3基質(zhì)的晶粒的粒徑為0.05～5μm，優(yōu)選0.15～5μm，特別優(yōu)選為0.15～3μm。以下說(shuō)明本專利技術(shù)的發(fā)光陶瓷兼具光學(xué)性能與機(jī)械性能的機(jī)理。本專利技術(shù)中，在制備Al2O3封裝熒光粉的發(fā)光陶瓷時(shí)，添加適量的ZrO2納米粉末，利用ZrO2晶粒在升溫和降溫過(guò)程中，四方晶相t-ZrO2和單斜晶相m-ZrO2的可逆轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的體積變化特性，通過(guò)微裂紋相變?cè)鲰g對(duì)發(fā)光陶瓷進(jìn)行增韌。即加熱過(guò)程中溫度經(jīng)過(guò)約1200℃時(shí)，m-ZrO2轉(zhuǎn)變?yōu)閠-ZrO2，體積收縮；冷卻過(guò)程中溫度經(jīng)過(guò)約1000℃時(shí)，t-ZrO2轉(zhuǎn)變?yōu)閙-ZrO2，體積膨脹。ZrO2體積收縮和膨脹的過(guò)程，會(huì)在陶瓷基本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種發(fā)光陶瓷，其特征在于，其包括Al2O3基質(zhì)、ZrO2顆粒和熒光粉顆粒。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種發(fā)光陶瓷，其特征在于，其包括Al2O3基質(zhì)、ZrO2顆粒和熒光粉顆粒。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光陶瓷，其中所述熒光粉顆粒均勻地分散于所述Al2O3基質(zhì)中；所述ZrO2顆粒分散于所述Al2O3基質(zhì)的晶界之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光陶瓷，其中所述ZrO2顆粒的含量為所述Al2O3基質(zhì)質(zhì)量的0.05～5質(zhì)量％。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光陶瓷，其中所述熒光粉顆粒與所述Al2O3基質(zhì)的質(zhì)量比為1:4～9:1。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光陶瓷，其中所述ZrO2顆粒的粒徑為0.05～1μm；所述熒光粉顆粒的粒徑為10～50μm；所述Al2O3基質(zhì)的晶粒的粒徑為0.05～5μm；和/或，所述ZrO2顆粒的原料粉末的粒徑為0.05～0.7μm；所述熒光粉顆粒的原料粉末的粒徑為10～25μm；所述Al2O3原料粉末的粒徑為0.05～1μm。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光陶瓷，其中所述ZrO2顆粒的粒徑為0.05～0.35μm。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光陶瓷，其進(jìn)一步包括燒結(jié)助劑，且所述燒結(jié)助劑選自Y2O3、MgO、CaO、SiO2、TiO2、B...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李乾，陳雨叁，許顏正，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：深圳市光峰光電技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：廣東,44