一种白光LED用小粒径LuAG绿粉的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种白光LED用小粒径LuAG绿粉的制备方法，属于发光材料领域。本发明专利技术利用添加特殊助熔剂(碳酸盐)，并通过调整种类和比例，直接采用最简单的固相烧结方法，在N2/H2混合作用下制备出小粒径产品。本发明专利技术工艺简单，流程短，无污染，尽可能的降低了液相沉淀造成的废水、废酸等环境问题，烧结出的产品形貌较好，性能优越，在进行封装测试后，用粉量明显降低，产品竞争力强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于LED用固体发光材料领域，涉及LED封装用荧光材料的制备工艺，具体涉及一款LED封装用小粒径LuAG粉体的制备工艺。
技术介绍
近年来，LED行业技术的快速发展，推动LED产品进入千家万户。随着技术的日臻成熟，价格成为制约LED发展的主要因素，人们开始从LED各个环节降低生产成本，进而降低LED产品的价格，以适应市场的要求。众所周知，LED最终产品价格受控于各个环节，芯片、荧光粉和其他辅助材料等等。LED用荧光粉价格对成品的价格也有很大的影响，这是因为LED用荧光粉中含有大量的稀土元素，制备过程中涉及很多的稀土氧化物，尤其是LuAG产品，其中含Lu量达到70％，因而产品的价格是比较昂贵的。由于不能改变材料本身的组成，所以只有制备更小粒径的产品(目前市面上的荧光粉粒径达16um左右)，从而在LED封装阶段通过节约用粉量，进而降低产品的价格。目前制备小粒径LED荧光粉的方法有共沉淀法和固相烧结。共沉淀法工艺在溶液中可以使各个材料充分结合，烧结出的产品外观也较好，能降低产品烧结温度等优点，但在工业化生产中，导致生产工艺延长，增加了成本，同时液相沉淀产生大量的废酸水、沉淀过程对温度、酸度控制精确，工艺要求较高，同时最终还是需要入炉烧结，这个过程粉中还是夹杂着未完全洗涤的酸，经过高温挥发后对烧结炉也产生破坏，降低其使用寿命。同时尾气排放到空气中，污染环境。固相烧结过程工艺简单，只需要将组分原料按一定比例固相混合即可入炉烧结，工艺简单，成本较低。人工成本、环境成本也降至最低，所以本专利技术采取固相烧结工艺制备更小粒径的LuAG绿粉。
技术实现思路
针对上述领域中的缺陷，本专利技术提供一种白光LED用小粒径8um-10umLuAG绿粉的制备方法，首次将碳酸盐作为助熔剂引入产品中(比如：碳酸钡、碳酸镁、碳酸锂、碳酸锶等)，并同时在在助熔剂种类和配比上进行更改，制备了小粒径8-10um左右的粉体，解决了目前生产上无法量产的问题，并同时保持小粒径产品优越性能，可以媲美常规产品。一种白光LED用小粒径LuAG绿粉的制备方法，其化学计量式为Lu3-xAl5O12:Cex(其中X的值得范围为0.01-0.1)，所用的原料为Lu2O3、Al2O3和CeO2，辅料为多种助熔剂的混合物，其制备方法包括如下步骤：(1)备料：首先按照化学计量比称取原料，再按照要求配比称取辅料，将原、辅料装在一起均匀混合待烧；(2)烧结：将混合料装入坩埚，按照要求温度和保温时间下烧结，得到半成品；(3)后处理：将半成品粉碎、球磨、酸洗、水洗、干燥得到产品；所述助熔剂由特殊助熔剂和常规助熔剂组成,所述特殊助熔剂为碳酸盐。所述碳酸盐为BaCO3、MgCO3、Li2CO3、SrCO3中的一种或几种。所述常规助熔剂为硼酸或/和卤化物。所述卤化物为NH4F、SrF2、BaCl2、MgF2、AlF3、SrCl2的一种或者几种。所述辅料的加入总量控制成4％-10％。所述碳酸盐的加入比例应该控制在0.1％-3％。所述的烧结温度为1480-1550℃，烧结时间为1-6h，烧结的气氛条件为N2：H2体积比为5:1。所述均匀混合是将所有骨料和助熔剂一起装入塑料袋中手混或者混料机中混合30min，再进行100目过筛，之后重复操作3次，得到混合好的原料。所述球磨珠为氧化铝球或者氧化锆球。所述球磨时间为1－3小时。本专利技术采取的技术方案是将三种骨料Lu2O3/Al2O3/CeO2连同助熔剂一起混合，混合方法分为手混和混料机混合，视生产量而定，按照混合工艺均能达到如期效果。混合好的产品在高温窑中按照一定温度和气氛环境下烧结得到烧结品，烧结好的产品经过粉碎过筛得到半成品，之后再后处理得到成品。本专利技术的助熔剂包括了常规助熔剂和特殊助熔剂，助熔剂的添加量为4－10％，而特殊助熔剂的添加量越多，其粒径越小，但发光性能变差，将特殊助熔剂的添加量限定为0.1－3％，既保证了产品的性能，又可以得到8um-10um小粒径LuAG绿粉。本专利技术的经济效益：本专利技术是在常规固相烧结的工艺基础上进行的提高和改良，大家熟知，固相烧结是目前荧光粉最基本的热处理工艺。这是因为固相烧结工艺简单，成本低，环境影响小，可产生良好的经济效益。本专利技术在工艺中加入特殊助熔剂，并通过改变组成和配比，即可烧结出性能良好的小粒径产品，对生产的小粒径产品进行跟踪测试，目前的性能可以媲美常规产品。小粒径产品应用到LED器件中，势必会降低封装所耗用的荧光粉量，对整个LED器件的成本下降起到推动作用，进而影响LED最终产品的价格，有利于推动LED产品走进千家万户。附图说明图1：不同条件下，比较例和实施例5/6/7烧结得到产品的荧光谱图。图2：常规方法烧结LuAG产品SEM照片图3：添加碳酸盐作为助熔剂LuAG小粒径SEM照片具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明。按照Lu3-xAl5O12:Cex的化学计量比称取原料Lu2O3、Al2O3和CeO2，在按照工艺要求称取一定种类和比例的助熔剂，将原料和助熔剂一起充分混合，之后过100目筛，过筛完毕再次混合，如此两次后即可获得待烧品。将混合品装入坩埚按照工艺要求温度和气氛进入窑炉烧结，得到半成品，在经过球磨、酸洗、水洗，干燥后即可得到成品。以下是本工艺实施的几种方案：实施例1：称取110.26Lu2O3、1.78CeO2和47.96Al2O3和1％碳酸盐、3％BaF2和0.2％的硼酸，将其一起放入塑料袋中鼓气混合，混合时间为5min一次，之后过100目筛，过完筛的粉料再次混合，如此反复两次即可得到待烧品。将待烧品装入氧化铝坩埚、在N2：H2为5：1的比例下于1520℃下在气氛炉中保温烧结4小时，烧结后的产品经过粉碎过100目筛得到半成品，将半成品：5um氧化铝球：去离子水按照1:4:2的比例装入球磨罐中，球磨三小时即可，之后进行酸洗、水分和水洗，直至粉体干净，后干燥得到成品。实施例2：称取109.92Lu2O3、2.11CeO2和47.98Al2O3和2％碳酸盐、1％BaCl2、3％BaF2和0.2％硼酸，按照实施例1的操作步骤，将原料充分混合，在同样的气氛环境下于1540℃下烧结保温4小时，在经过粉碎过筛和后处理工艺得到成品。实施例3：称取109.92Lu2O3、2.11CeO2和47.98Al2O3和3％碳酸盐、5％BaF2和0.2％硼酸，按照实施例1的操作步骤，将原料充分混合，在同样的气氛环境下于1510℃下烧结保温4小时，在经过粉碎过筛和后处理工艺，得到成品。实施例4：称取88.04Lu2O3、1.29CeO2和38.24Al2O3和0.5％碳酸盐、5％BaF2和0.2％硼酸，按照实施例1的操作步骤，将原料充分混合，在同样的气氛环境下于1530℃下烧结保温4小时，在经过粉碎过筛和后处理工艺，得到成品。关于以上几个实施例，我们得到了以下结果：表一：几组实施例下的试验结果和粒径本申请对比了不添加特殊助熔剂和添加特殊助熔剂后的烧成结果，不添加特殊助熔剂，LuAG产品目前的烧结粒径(一次粒径中心粒径)约在16um(显微镜观察一次粒径中心粒径)，从市面上目前销售的产品来看，基本上处在这个范围14-17um，在添加了特殊助熔剂的样品中，发现一次粒径中心粒径约9um本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种白光LED用小粒径LuAG绿粉的制备方法，其化学计量式为Lu3Al5O12:Ce，所用的原料为Lu2O3、Al2O3和CeO2，辅料为多种助熔剂的混合物，其制备方法包括如下步骤：(1)备料：首先按照化学计量比称取原料，再按照要求配比称取辅料，将原、辅料装在一起均匀混合待烧；(2)烧结：将混合料装入坩埚，按照要求温度和保温时间下烧结，得到半成品；(3)后处理：将半成品粉碎、球磨、酸洗、水洗、干燥得到产品；所述助熔剂由特殊助熔剂和常规助熔剂组成，所述特殊助熔剂为碳酸盐。

【技术特征摘要】
1.一种白光LED用小粒径LuAG绿粉的制备方法，其化学计量式为Lu3Al5O12:Ce，所用的原料为Lu2O3、Al2O3和CeO2，辅料为多种助熔剂的混合物，其制备方法包括如下步骤：(1)备料：首先按照化学计量比称取原料，再按照要求配比称取辅料，将原、辅料装在一起均匀混合待烧；(2)烧结：将混合料装入坩埚，按照要求温度和保温时间下烧结，得到半成品；(3)后处理：将半成品粉碎、球磨、酸洗、水洗、干燥得到产品；所述助熔剂由特殊助熔剂和常规助熔剂组成，所述特殊助熔剂为碳酸盐。2.根据权利要求1所述的制备方法，所述碳酸盐为BaCO3、MgCO3、LiCO3、SrCO3中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的制备方法，所述常规助熔剂为硼酸或/和卤化物。4.根据权利要求1所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：解荣军，王文超，张琳，毛建，贾晓卿，
申请(专利权)人：北京宇极科技发展有限公司，北京中村宇极科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11