一种低熔点荧光玻璃的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低熔点荧光玻璃的制备方法，属于玻璃材料制备领域，其特征在于通过对玻璃组分的优化设计,提出一种(NaPO3)6‑NaF‑CaO‑B2O3‑Sb2O3‑Li2O‑ZnO低熔点玻璃体系,并提出具体制备步骤：（1）先制备低熔点原玻璃；（2）然后再将商用的钇铝石榴石结构黄色荧光粉与此低熔点玻璃粉混合置于氧化铝坩埚之中，并进行烧制成型。本发明专利技术提供的制备荧光玻璃组分的成本低廉，操作工艺简单快捷，耐热性好、机械加工性能优异，且具有生产能耗低，化学稳定性优良，对解决大功率LED器件光衰，色温漂移等问题提供了解决方案，有望突破传统荧光粉带来的限制。

Preparation of a low melting point fluorescent glass

【技术实现步骤摘要】
一种低熔点荧光玻璃的制备方法
本专利技术属于玻璃材料制备
，特别涉及一种低熔点荧光玻璃的制备方法。
技术介绍
随着对白光LED的不断研究发展，其发光效率，光学性能不断得到了改善，使白光LED成为一种新型的全固态照明光源。目前大多数的白光LED主要是由传统荧光粉如商用的钇铝石榴石结构黄色荧光粉（Ce：YAG）和硅胶或环氧树脂涂敷在LED芯片上，但是长时间使用之后硅胶会老化，荧光粉发光强度衰减，表现为光色偏差，色泽变差，影响LED器件寿命。目前将荧光粉与玻璃之间结合形成荧光玻璃，是解决传统LED封装最好的选择。与现有的环氧树脂封装LED相比，荧光玻璃具有以下独特的优点：(1)抑制封装的老化、提高了寿命；(2)耐热性以及抗水性得以提高；(3)可制备大功率LED，支持高电流，实现高亮度。因此，荧光玻璃提供了人类未来照明光源的方向，荧光玻璃材料的研发对解决大功率LED器件光衰，色温漂移等问题提供了一个新型的解决方案，有望突破传统荧光粉带来的限制。但是荧光玻璃的研究也面临一系列问题，其一就是烧制玻璃的温度过高问题，其二便是商用的钇铝石榴石结构黄色荧光粉（Ce：YAG）与玻璃基质之间的反应问题。目前解决这两个问题主要是寻找一种具有惰性的低熔点玻璃组分。这样可以既有效阻止商用的钇铝石榴石结构黄色荧光粉与玻璃基质之间的反应，还可以极大地降低烧制荧光玻璃的温度，从而更好地节约能源。截止目前为止，低熔点玻璃集中在TeO2玻璃体系研究（Lin,Z.,etal.,Achromaticity-tunablegarnet-basedphosphor-in-glasscolorconverterapplicableinw-LED.JournaloftheEuropeanCeramicSociety,2016.36(7):p.1723-1729.；Lin,Z.,etal.,Highlythermal-stablewarmw-LEDbasedonCe:YAGPiGstackedwitharedphosphorlayer.JournalofAlloysandCompounds,2015.649:p.661-665.），但是TeO2的成本太高，难以实现商业化，然而其他的玻璃体系烧制温度都较高，不符合当代所提倡的低碳生活,因此需要开发一种既降低烧制荧光玻璃温度又降低生产成本的荧光玻璃制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出了一种用于白光LED的低熔点荧光玻璃的组分且通过合理的热处理工艺制备荧光玻璃的方法，其玻璃组分的成本低廉，操作工艺简单快捷，耐热性好、机械加工性能优异，且具有生产能耗低，化学稳定性优良等明显优势。本专利技术的具体技术方案包括以下步骤：（1）首先按照低熔点玻璃原料组分配比，通过马弗炉先烧结制备原玻璃块体，并且将其破碎成原玻璃粉体，所述低熔点玻璃原料组分是(NaPO3)6-NaF-CaO-B2O3-Sb2O3-Li2O-ZnO；（2）然后再将商用钇铝石榴石结构的黄色荧光粉（Ce：YAG）与此低熔点原玻璃粉体混合后置于氧化铝坩埚之中；（3）接着放入马弗炉中进行荧光玻璃烧制，在730℃下取出倒入铜制的模具中成型；（4）随即将模具在烘箱200℃-400℃温度下保温2h-4h；（5）最后关闭烘箱电源，冷却至室温后取出模具，获得低熔点的荧光玻璃。所述低熔点玻璃原料组分中，六偏磷酸钠、氟化钠、氧化钙、三氧化二硼、三氧化二锑、氧化锂、氧化锌的投料摩尔分数比分别为：10%-20%；30%-45%；0-10%；35%-50%；0-10%；0-10%；0-10%。所述加入商用钇铝石榴石结构黄色荧光粉（Ce：YAG）的质量为玻璃组分总质量分数的1wt%-5wt%。所述原玻璃烧制过程是控制升温时间,从室温到200℃所用升温时间为20min-40min，在200℃保温20min-30min，再用100min-160min达到750℃并保温30-60min，最后在750℃高温取出倒入铜制的模具之中快冷形成原玻璃块体。所述玻璃粉体与商用钇铝石榴石结构黄色荧光粉（Ce：YAG）混合是充分研磨30-40min，形成混合粉体。所述荧光玻璃烧制过程为从室温到200℃所用升温时间为20min-40min，在200℃保温20min-30min，再用60min-150min达到730℃保温5min-30min。本专利技术的技术效果与优点在于：本专利技术所述的荧光玻璃的制备方法，提出新的低熔点玻璃体系，制备出了透明的低熔点的原玻璃且研磨后的玻璃粉体与黄色荧光粉混合后可烧制成荧光玻璃，并控制了商用钇铝石榴石结构黄色荧光粉（Ce：YAG）与玻璃基质两者之间的化学反应，保证黄色荧光粉颗粒在玻璃基质中的化学稳定性，对解决大功率LED器件光衰，色温漂移等问题提供了解决方案。本专利技术所述的烧制原玻璃的各组分在高温下呈现出惰性，不与钇铝石榴石结构的黄色荧光粉（Ce：YAG）颗粒之间发生反应且进入玻璃基质中的荧光粉颗粒仍然保持完整性，不影响其发光性能。本专利技术所述方法制备出性能优良的低熔点荧光玻璃且本专利技术所述的烧制温度在730℃-750℃，整个过程生产能耗低。与原料组分TeO2玻璃体系相比，本专利技术制备原玻璃各原料组分的成本低廉，就各原料组分的价格来说，本专利技术各组分的原料价格相对于TeO2玻璃体系原料价格降低了54%，且制备工艺简单易于操作，荧光玻璃的耐热抗水性好，整个过程生产能耗低，适合推广应用。附图说明图1为本专利技术制备原玻璃的透过率图。图2为本专利技术制备荧光玻璃与商用钇铝石榴石结构的黄色荧光粉以及原玻璃的X射线衍射对比图。图3为本专利技术已制备的荧光玻璃的激发图谱。图4为本专利技术已制备的荧光玻璃的发射图谱。图5为本专利技术荧光玻璃的扫描电镜SEM图。具体实施方式以下通过实施案例对本专利技术做进一步的阐述。实施例1(1)制备低熔点原玻璃：用托盘天平称量低熔点玻璃组分14%(NaPO3)6-44%NaF-3%CaO-35%B2O3-2%Sb2O3-2%Li2O（均为摩尔分数），再将已称量好的各组分放入研钵中研磨均匀，研磨时间为30min，研磨完毕之后装入已清洗干净的氧化铝坩埚中，并置于马弗炉之中烧结，烧结过程为从室温到200℃所用升温时间为30min，在200℃保温20min，再用130min达到750℃并保温30min，最后在750℃高温取出倒入模具之中快冷形成原玻璃块体，即可获得低熔点玻璃。(2)制备荧光玻璃：将已烧制好的低熔点原玻璃破碎成所需的玻璃粉体，并与0.4g商用钇铝石榴石结构的黄色荧光粉（Ce：YAG），通过研钵研磨均匀，研磨时间30min后干燥备用。取好混合好的粉体，装入已清洗干净的氧化铝坩埚中，并置于马弗炉中烧结，制备工艺为从室温到200℃所用升温时间为40min，在200℃保温30min，再用120min达到730℃保温20min，最后在730℃温度下将荧光玻璃倒入铜制模具之中成型，随后将含有荧光玻璃的铜制模具在烘箱中用300℃保温3h，最后关闭烘箱电源，冷却至室温后取出模具，即可获得荧光玻璃。实施例2(1)制备低熔点原玻璃：用托盘天平称量低熔点玻璃组分11%(NaPO3)6-35%NaF-6%CaO-37%B2O3-3%Sb2O3-2%Li2O-6%ZnO（均为摩尔分数），再将已称量好本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低熔点荧光玻璃的制备方法，其特征在于，具体制备步骤是：（1）首先按照低熔点玻璃原料组分配比，通过马弗炉先烧结制备原玻璃块体，并且将其破碎成原玻璃粉体，所述低熔点玻璃原料组分是(NaPO3)6‑NaF‑CaO‑B2O3‑Sb2O3‑Li2O‑ZnO；（2）然后再将商用钇铝石榴石结构的黄色荧光粉与此低熔点原玻璃粉体混合后置于氧化铝坩埚之中；（3）接着放入马弗炉中进行荧光玻璃烧制，在730℃下取出倒入铜制的模具中成型；（4）随即将模具在烘箱200℃‑400℃温度下保温2h‑4h；（5）最后关闭烘箱电源，冷却至室温后取出模具，获得低熔点的荧光玻璃。

【技术特征摘要】
1.一种低熔点荧光玻璃的制备方法，其特征在于，具体制备步骤是：（1）首先按照低熔点玻璃原料组分配比，通过马弗炉先烧结制备原玻璃块体，并且将其破碎成原玻璃粉体，所述低熔点玻璃原料组分是(NaPO3)6-NaF-CaO-B2O3-Sb2O3-Li2O-ZnO；（2）然后再将商用钇铝石榴石结构的黄色荧光粉与此低熔点原玻璃粉体混合后置于氧化铝坩埚之中；（3）接着放入马弗炉中进行荧光玻璃烧制，在730℃下取出倒入铜制的模具中成型；（4）随即将模具在烘箱200℃-400℃温度下保温2h-4h；（5）最后关闭烘箱电源，冷却至室温后取出模具，获得低熔点的荧光玻璃。2.根据权利要求1所述的低熔点荧光玻璃的制备方法，其特征在于，所述低熔点玻璃原料组分中，六偏磷酸钠、氟化钠、氧化钙、三氧化二硼、三氧化二锑、氧化锂、氧化锌的投料摩尔分数比分别为：10%-20%；30%-45%；0-10%；35%-50%；0-10%；0-10%；0-10%。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘泉林，徐健，宋振，夏志国，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11