一种发光陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种发光陶瓷及其制备方法。本发明专利技术的发光陶瓷包括Al2O3基质、ZrO2颗粒和荧光粉颗粒。本发明专利技术的发光陶瓷可通过固相法或液相法获得。

【技术实现步骤摘要】
一种发光陶瓷及其制备方法
本专利技术涉及一种发光陶瓷及其制备方法。
技术介绍
蓝色激光激发荧光材料获得可见光的技术，作为一种全新的光源技术，在激光显示领域中的应用获得了显著的进展，并受到了市场的认可，相关技术不断获得重视。当前研究的热点和难点主要是针对激光激发荧光粉的特性来开发新型的荧光材料(波长转换材料、发光材料)，这些材料必须拥有优秀的性能，比如光学转换效率高，亮度高，单位发光面积能够承受更大功率激光照射，具有高导热性能，寿命长等。随着要求的提高，传统的硅胶封装荧光粉技术和玻璃封装荧光粉技术已经不能满足高端产品需要，硅胶的承受温度往往不能超过200-250℃，长时间工作在高温环境下很容易老化，寿命不长；硅胶封装和玻璃封装的材料，其热导率一般不超过2W/(m·k)，在固定式激发方案中(与之对应的是旋转式激发方案)，无法承受大功率甚至超大功率的激光照射。发光陶瓷是一个很理想的选择，因为发光陶瓷的耐热和热导率等性能都高于硅胶和玻璃封装荧光粉。但是，传统的YAG(即钇铝石榴石(Y3Al5O12))纯相发光陶瓷在发光性能上还弱于硅胶和玻璃封装；特别是超薄封装时，界面全反射造成的光效损失很大。因此，使用其他高导热率陶瓷材料对荧光粉进行封装，如Al2O3封装YAG荧光粉制备YAG-Al2O3(PIA，PhosphorInAlumina)，能够获得比纯相YAG发光陶瓷更优秀的性能，是值得深入研究的方向。由于发光陶瓷更趋向于精密化应用，因此在制备出Al2O3封装荧光粉的发光陶瓷后，还需要经过一系列的切割、磨平、抛光、分割、镀膜、焊接等工艺，从而对发光陶瓷的机械性能要求很高，特别是对其强韧性能的要求很高。因此，如何获得兼具光学性能与机械性能的发光陶瓷是研究的重要课题。
技术实现思路
专利技术要解决的问题为了解决上述问题而进行本专利技术。因此，本专利技术的目的是提供能够同时满足发光陶瓷的韧性得到提高而又不显著影响发光陶瓷的光学性能的发光陶瓷。用于解决问题的方案本专利技术提供一种发光陶瓷，其特征在于，其包括Al2O3基质、ZrO2颗粒和荧光粉颗粒。根据本专利技术所述的发光陶瓷，其中所述荧光粉颗粒与所述ZrO2颗粒均匀地分散于所述Al2O3基质中。进一步，所述ZrO2颗粒分散于所述Al2O3基质的晶界之间。根据本专利技术所述的发光陶瓷，其中所述ZrO2颗粒的含量为所述Al2O3基质质量的0.05～5质量％，优选0.2～3质量％，更优选0.5～1质量％。根据本专利技术所述的发光陶瓷，其中所述荧光粉颗粒与所述Al2O3基质的质量比为1:4～9:1，优选1:4～3:1，更优选1:3～1:1。根据本专利技术所述的发光陶瓷，其中所述ZrO2颗粒的粒径为0.05～1μm、优选0.05～0.7μm、特别优选为0.05～0.35μm，所述荧光粉颗粒的粒径为10～50μm、优选10～30μm、特别优选10～25μm，所述Al2O3基质的晶粒的粒径为0.05～5μm，优选0.15～5μm，特别优选为0.15～3μm；和/或，所述ZrO2颗粒的原料粉末的粒径为0.05～0.7μm，优选0.05～0.2μm，所述荧光粉颗粒的原料粉末的粒径为10～25μm、优选15～17μm，所述Al2O3原料粉末的粒径为0.05～1μm、优选0.1～0.3μm。根据本专利技术所述的发光陶瓷，其进一步包括烧结助剂，且所述烧结助剂选自Y2O3、MgO、CaO、SiO2、TiO2、BaO、CaF2、BaF2的至少一种，优选Y2O3和/或MgO，更优选Y2O3。另外，本专利技术还提供发光陶瓷的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤1：包含Al2O3基质、ZrO2颗粒和荧光粉颗粒的混合粉末的制备步骤；步骤2：将上述混合粉末压制、烧结，以获得发光陶瓷的步骤。根据本专利技术所述的制备方法，其中所述步骤1包括以下步骤：步骤a：所述Al2O3基质与所述ZrO2颗粒和任选的烧结助剂的混合粉末的制备步骤；步骤b：将上述混合粉末与所述荧光粉颗粒混合、球磨、干燥、过筛的步骤。根据本专利技术所述的制备方法，其中所述步骤a可采用步骤a′代替，所述步骤a′包括：将所述Al2O3基质的原料粉末的悬浮液与ZrO2的前体的溶液和任选的烧结助剂的前体的溶液混合并共沉淀的步骤；以及将获得的产物离心分离、洗涤、干燥、煅烧和过筛的步骤。根据本专利技术所述的制备方法，其中所述步骤1包括以下步骤：步骤I：将Al2O3原料粉末和荧光粉的混合悬浮液与ZrO2的前体的溶液和任选的烧结助剂的前体的溶液混合、然后共沉淀的步骤；步骤II：将步骤I获得的产物离心分离、洗涤、干燥、煅烧、过筛的步骤。专利技术的效果本专利技术中，通过在Al2O3封装荧光粉的发光陶瓷中添加适量小粒径ZrO2，使得荧光粉颗粒和ZrO2颗粒均匀分散于Al2O3基质中，不仅能够提高发光陶瓷的韧性，而且不会不利地影响发光陶瓷的光学性能。并且，ZrO2还可以作为散射颗粒，起到匀化入射光的作用。因此，本专利技术的发光陶瓷具有高光效、高热导率、蓝光透过率可调的优异特性，并且可应用于高性能激光光源，特别是精密化的激光光源系统。附图说明图1为本专利技术的发光陶瓷的结构示意图。图2为实施例1中获得的样品的扫描电子显微镜照片。具体实施方式以下通过具体实施方案更详细地说明本专利技术的发光陶瓷及其制备方法。本专利技术的发光陶瓷包括Al2O3基质、ZrO2颗粒和荧光粉颗粒。其中，粒径大的荧光粉颗粒均匀分散于Al2O3基质中，粒径小的ZrO2颗粒位于Al2O3基质的晶界之间。图1为本专利技术的发光陶瓷的结构示意图。其中1表示Al2O3基质，2表示ZrO2颗粒，3表示荧光粉颗粒。由图1所示可知，本专利技术的发光陶瓷的结构特征在于，以晶粒细小的Al2O3相为基质，较大的荧光粉颗粒均匀分散于Al2O3基质中，较小的ZrO2颗粒位于Al2O3基质的晶界之间。并且，荧光粉颗粒被Al2O3基质的晶粒连续包围。陶瓷中的荧光粉颗粒能够吸收激发光发出受激光；具体的可以收到蓝光的激发发出黄色可见光；致密且晶粒细小的Al2O3基质有良好的透光性能，被激发的可见光可以穿过Al2O3基质出射到陶瓷外面。较小的ZrO2颗粒能够起到提高发光陶瓷的韧性的作用，并且不会不利地影响发光陶瓷的发光性能。并且，ZrO2还可以作为散射颗粒，起到匀化入射光的作用。根据本专利技术所述的发光陶瓷，其中所述ZrO2颗粒的粒径为0.05～1μm，优选0.05～0.7μm，特别优选为0.05～0.35μm。根据本专利技术所述的发光陶瓷，其中所述荧光粉颗粒的粒径为10～50μm，优选10～30μm，特别优选10～25μm。根据本专利技术所述的发光陶瓷，其中所述Al2O3基质的晶粒的粒径为0.05～5μm，优选0.15～5μm，特别优选为0.15～3μm。以下说明本专利技术的发光陶瓷兼具光学性能与机械性能的机理。本专利技术中，在制备Al2O3封装荧光粉的发光陶瓷时，添加适量的ZrO2纳米粉末，利用ZrO2晶粒在升温和降温过程中，四方晶相t-ZrO2和单斜晶相m-ZrO2的可逆转化产生的体积变化特性，通过微裂纹相变增韧对发光陶瓷进行增韧。即加热过程中温度经过约1200℃时，m-ZrO2转变为t-ZrO2，体积收缩；冷却过程中温度经过约1000℃时，t-ZrO2转变为m-ZrO2，体积膨胀。ZrO2体积收缩和膨胀的过程，会在陶瓷基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光陶瓷，其特征在于，其包括Al2O3基质、ZrO2颗粒和荧光粉颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种发光陶瓷，其特征在于，其包括Al2O3基质、ZrO2颗粒和荧光粉颗粒。2.根据权利要求1所述的发光陶瓷，其中所述荧光粉颗粒均匀地分散于所述Al2O3基质中；所述ZrO2颗粒分散于所述Al2O3基质的晶界之间。3.根据权利要求1或2所述的发光陶瓷，其中所述ZrO2颗粒的含量为所述Al2O3基质质量的0.05～5质量％。4.根据权利要求1所述的发光陶瓷，其中所述荧光粉颗粒与所述Al2O3基质的质量比为1:4～9:1。5.根据权利要求1所述的发光陶瓷，其中所述ZrO2颗粒的粒径为0.05～1μm；所述荧光粉颗粒的粒径为10～50μm；所述Al2O3基质的晶粒的粒径为0.05～5μm；和/或，所述ZrO2颗粒的原料粉末的粒径为0.05～0.7μm；所述荧光粉颗粒的原料粉末的粒径为10～25μm；所述Al2O3原料粉末的粒径为0.05～1μm。6.根据权利要求5所述的发光陶瓷，其中所述ZrO2颗粒的粒径为0.05～0.35μm。7.根据权利要求1所述的发光陶瓷，其进一步包括烧结助剂，且所述烧结助剂选自Y2O3、MgO、CaO、SiO2、TiO2、B...

【专利技术属性】
技术研发人员：李乾，陈雨叁，许颜正，
申请(专利权)人：深圳市光峰光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44