CN102660284B - 一种led用氮化物红色荧光粉的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种白光LED用荧光粉的制造方法，包括原料的称取，助熔剂球磨、过筛，混合，灼烧，破碎，水洗，过筛，包装等步骤，与现有的高温固相法技术相比，由于对原料只进行一次高温烧灼，因而粉体的烧结硬度明显降低，烧结的粉块松散，不仅减少了工艺过程，节约能源而且产品质量不降反升；对助熔剂预先进行球磨处理，使得初产品的球磨时间大为减少，因而增加了最终产品的晶体亮度。

Description

一种LED用氮化物红色荧光粉的制造方法

技术领域

本发明涉及一种LED用荧光粉的制造方法，更具体地说是涉及一种氮化物制造红色荧光粉的制造方法。

背景技术

LED是指发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光；它改变了白炽灯钨丝发光与节能灯三基色粉发光的原理，而采用电场发光。LED的特点非常明显，寿命长、光效高、无辐射与低功耗、稳定性高、体积小、耐冲击，因而在多领域广泛应用。白光LED的传统实现方式是蓝光芯片叠加黄色荧光粉，这种方式得到的白光显色性较差，而采用蓝光芯片或紫外芯片叠加多颜色体系荧光粉，比如：红色荧光粉、绿色荧光粉等，可实现显色性好一些的LED，因此氮化物红色荧光粉可适用于制备各种高性能高显色性的白光LED。目前氮化物红色荧光粉的化学稳定性、热稳定性等性能上的优越，使其应用较为广泛。

氮化物红色荧光粉多为碱土金属元素及稀土金属化合物，由于碱土金属元素及稀土金属的化学性质活泼，与水、氧等易形成杂质而影响合成产物的组份，进而影响到最终产物的使用性能。因此对合成过程中的气氛环境、加工条件都提出了较高的要求，使加工难度加大，加工成本提高。

现有技术中的高温固相法其工艺步骤是：配料→混料→高温预烧→检测→碾碎→初筛→高温还原→检测→碾碎→初筛→球磨→洗涤→湿筛→离心除水→烘干→细筛→综合检测→成品。虽然这种方法得到的微晶晶体质量优良，表面缺陷少，发光效率高、利于工业化生产，但也存在一定的缺陷，如需要两次高温灼烧、在还原性气氛中加温时间长等，不仅浪费能源且生成的成品颗粒大、粒径分布宽、易聚团，需要长时间的球磨才能降低粒径，但同时容易使发光体晶形受到破坏，发光率下降。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的正是在于提供一种无需通过两次灼烧且在惰性气氛中加热时间短的LED用氮化物红色荧光粉荧光粉的制造方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种掺杂稀土元素的氮化物荧光粉的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

a）          分别称取氮化铝、氮化硅、氮化钙、氮化锶、助熔剂，称取的重量按照氮化物红色荧光粉通式的化学计量比计算，所述的通式为Ca_1-x-3y/2A_x B_ySiAlN₃,其中A为碱土元素Be、Ba、Mg、Sr、Ra中的一种或几种；,B为稀土元素Pr、Gd、Sm、Tb、Eu、Er、Ce、Lu中的一种或几种；其掺杂量x的取值范围为0≤x≤0.1，y的取值范围为0＜y≤0.1；

b）          根据拟取得荧光粉粒径大小及波长的不同选取不同的助熔剂，所述的助熔剂为硼酸、氟化锶、氟化钙、氟化铝中的一种或几种，将占a）步骤所述通式0.5-3%摩尔的助熔剂进行干球磨2-10h后过250目筛网；

c）          将a）和b）步骤得到的原材料放入行星球磨机中充分混合，混料时间为10-20h；

d）          将c）步骤得到的混合物装入坩埚并放入高温管式气氛炉；

e）          在高温气氛炉中通入纯氮气的惰性气氛，在1700℃下恒温烧灼4.5h；

f）          将e）步骤得到的初产品从坩埚中取出，降至室温后，先用棒杵进行粗破碎，再对辊破碎2遍，最后进行球磨2.5h；

g）          将f）步骤得到的初产品用90℃的去离子水水洗5遍后，放入烘箱中烘干；

h)将g）步骤得到的初产品过300目筛网，包装，得到成品。

本发明与现有的高温固相法技术相比具有如下特点：

由于本发明对原料只进行一次高温烧灼，因而粉体的烧结硬度明显降低，烧结的粉块松散，且烧灼时间短，不仅减少了工艺过程，节约能源而且产品质量不降反升；对助熔剂预先进行球磨处理，使得初产品的球磨时间大为减少，因而增加了最终产品的激发效率。

具体实施方式

实施例1： 化学式为：Ca_0.96Mg_0.01Gd_0.02SiAlN₃

a）      精确称取 142.3g的氮化钙、1.0g的氮化镁、5.1g的氮化钆、140.2g的氮化硅、122.9g的氮化铝；

b）      精确称取8.2g硼酸并进行干球磨5h后过250目筛网；

c）      将a）和b）步骤得到的原材料放入球磨机中充分混合，混料时间为10h；

d）      将c）步骤得到的混合物装入坩埚并放入高温气氛炉；

e）      在高温气氛炉中通入纯氮气的惰性气氛，在1700℃下恒温烧灼4.5h；

f）      将e）步骤得到的初产品从坩埚中取出，降至室温后，先用棒杵进行粗破碎，再对辊破碎2遍，最后进行球磨1.5h；

g）      将f）步骤得到的初产品用90℃的去离子水水洗5遍后，放入烘箱中烘干；

h）      将f）步骤得到的初产品过300目筛网，包装，得到成品。

实施例2：化学式为：Ca_0.96Ba_0.01Gd_0.02SiAlN₃

i）      精确称取 284.6g的氮化钙、8.8g的氮化钡10.2g的氮化钆、280.4g的氮化硅、245.8g的氮化铝；

j）      精确称取16.6g硼酸并进行干球磨5h后过250目筛网；

k）      将a）和b）步骤得到的原材料放入行星球磨机中充分混合，混料时间为10h；

l）      将c）步骤得到的混合物装入坩埚并放入高温气氛炉；

m）      在高温气氛炉中通入纯氮气的惰性气氛，在1700℃下恒温烧灼4.5h；

n）      将e）步骤得到的初产品从坩埚中取出，降至室温后，先用棒杵进行粗破碎，再对辊破碎2遍，最后进行球磨1.5h；

o）      将f）步骤得到的初产品用90℃的去离子水水洗5遍后，放入烘箱中烘干；

p）     将f）步骤得到的初产品过300目筛网，包装，得到成品。 

实施例3：化学式为：Ca_0.93Mg_0.04Ce_0.02SiAlN₃

q）      精确称取183.8g的氮化钙、5.4g的氮化镁、12.3g的氮化铈、187.0g的氮化硅、163.96g氮化铝；

r）      精确称取11.0g硼酸并进行干球磨5h后过250目筛网；

s）      将a）和b）步骤得到的原材料放入行星球磨机中充分混合，混料时间为17h；

t）      将c）步骤得到的混合物装入坩埚并放入高温气氛炉；

u）      在高温气氛炉中通入纯氮气的还惰性气氛，在1700℃下恒温烧灼4.5h；

v）      将e）步骤得到的初产品从坩埚中取出，降至室温后，先用棒杵进行粗破碎，再对辊破碎2遍，最后进行球磨1.5h；

w）      将f）步骤得到的初产品用90℃的去离子水水洗5遍后，放入烘箱中烘干；

x）      将f）步骤得到的初产品过300目筛网，包装，得到成品。

可以理解的是，本说明书中仅仅给出了此发明的部分实施方式。根据上述原理，本发明还可以对上述具体实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本专利的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (1)

1.一种LED用氮化物红色荧光粉的制造方法，其特征在于包括以下步骤：

a）          分别称取氮化铝、氮化硅、氮化钙、氮化锶、助熔剂，称取的重量按照氮化物红色荧光粉通式的化学计量比计算，所述的通式为Ca_1-x-3y/2A_x B_ySiAlN₃,其中A为碱土元素Be、Ba、Mg、Sr、Ra中的一种或几种； B为稀土元素Pr、Gd、Sm、Tb、Eu、Er、Ce、Lu中的一种或几种；其掺杂量x的取值范围为0≤x≤0.1，y的取值范围为0＜y≤0.1；

b）          根据拟取得荧光粉粒径大小及波长的不同选取不同的助熔剂，所述的助熔剂为硼酸、氟化锶、氟化钙、氟化铝中的一种或几种，将占a）步骤所述通式0.5-3%摩尔的助熔剂进行干球磨2-10h后过250目筛网；

c）          将a）和b）步骤得到的原材料放入行星球磨机中充分混合，混料时间为10-20h；

d）          将c）步骤得到的混合物装入坩埚并放入高温管式气氛炉；

e）          在高温气氛炉中通入纯氮气的惰性气氛，在1700℃下恒温烧灼4.5h；

f）          将e）步骤得到的初产品从坩埚中取出，降至室温后，先用棒杵进行粗破碎，再对辊破碎2遍，最后进行球磨2.5h；

g）          将f）步骤得到的初产品用90℃的去离子水水洗5遍后，放入烘箱中烘干；

h)将g）步骤得到的初产品过300目筛网，包装，得到成品。