荧光陶瓷及其制备方法技术

一种荧光陶瓷及其制备方法，所述荧光陶瓷包含氧化铝陶瓷以及分布在氧化铝陶瓷中的荧光粉，所述氧化铝陶瓷的至少部分晶粒定向排列。本发明专利技术通过提供一种至少部分晶粒定向排列的荧光陶瓷，大幅提高了荧光陶瓷的直线透过率，使得荧光陶瓷深层的荧光粉能够被激发，在提高发光效率的同时，避免了荧光粉因受激发所产生的热量过于集中而导致局部温度过高的问题，使得荧光陶瓷能承受更大功率密度的激发光。

Fluorescent ceramics and its preparation

【技术实现步骤摘要】
荧光陶瓷及其制备方法
本专利技术涉及一种荧光陶瓷及其制备方法，属于功能陶瓷制造

技术介绍
传统显示技术在还原真实色彩的显示上存在较大的不足，只能显示人眼所识别色彩范围的30％。随着人们对显示技术的要求越来越高，呈现更多更真实的色彩是下一代显示技术的目标之一。激光显示技术正是对传统显示技术的突破，其色域空间大、色彩丰富、色饱和度高，因此激光显示呈现广阔的市场应用前景。激光显示技术中激光激发荧光粉显示技术的优势明显，其主要是通过蓝色激光激发荧光材料来获取其他波段的荧光。随着激光显示技术的不断发展，对荧光材料性能上的要求也逐步提升，荧光材料需要有较高的光转换效率，较高的发光亮度以及较高的导热性能，以承载更高功率密度的蓝色激光等。用于激光显示技术的荧光材料大体可分为三大类。第一类采用有机硅胶/有机树脂等有机聚合物对各种荧光粉进行封装，此类荧光材料处于高功率密度蓝色激光照射下进行光转换时，会产生大量的热量从而使得自身温度急剧上升，长期如此会导致封装的硅胶/有机树脂等有机基质老化泛黄，最终会引发光效损失、寿命减少等问题。第二类为荧光玻璃材料，其通过SiO2基/硼硅酸盐基的玻璃对荧光粉进行封装。同有机树脂封装相比，荧光玻璃在耐热性、高热稳定性、低色偏移等方面有很大的改善，但在导热性能上并无显著性的提升。第三类为荧光陶瓷，相比有机基质和无机玻璃基质所封装的荧光材料，荧光陶瓷的耐热性和热导率均有显著的优势。荧光陶瓷又可分为两种，一种是将Ce等稀土元素掺杂到YAG等透明陶瓷中而制备成荧光陶瓷；另外一种是通过高导热系数的透明陶瓷对将荧光粉进行封装。荧光陶瓷因其优异的性能而成为激光照明显示技术中一个重要发展方向。虽然目前荧光陶瓷大多是将荧光粉封装在透明陶瓷中，其热稳定性和发光性能相对较好，但是在较高功率的实际应用中，如投影显示光源、汽车头灯光源中，受限于荧光粉的特性，荧光粉在较高温度下会发生热淬灭(Thermalquenching)，进而影响荧光陶瓷的发光效率和亮度提升。因此，如何进一步提高荧光陶瓷的亮度和发光效率是本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种荧光陶瓷及其制备方法，通过提供一种至少部分晶粒定向排列的荧光陶瓷，大幅提高了荧光陶瓷的直线透过率，使得荧光陶瓷深层的荧光粉能够被激发，在提高发光效率的同时，避免了荧光粉因受激发所产生的热量过于集中而导致局部温度过高的问题，使得荧光陶瓷能承受更大功率密度的激发光，进而提高荧光陶瓷的发光亮度。本专利技术所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：本专利技术提供一种荧光陶瓷，所述荧光陶瓷包含氧化铝陶瓷以及分布在氧化铝陶瓷中的荧光粉，所述氧化铝陶瓷的至少部分晶粒定向排列。为了不影响荧光陶瓷的直线透过率，所述荧光粉为各向同性的荧光粉。优选地，所述荧光粉为Ce:YAG荧光粉或Ce:LuAG荧光粉。优选地，所述氧化铝陶瓷的织构度大于60％。优选地，所述荧光粉的平均粒径为5μm-25μm，所述氧化铝陶瓷晶粒的平均粒径大小为1μm-10μm。本专利技术还提供一种荧光陶瓷的制备方法，所述制备方法包含：S1：将荧光粉、氧化铝粉、烧结助剂预混合后形成粉体；S2：利用冷等静压及排胶工艺将所述粉体与一个或多个具有特定晶向的蓝宝石籽晶圆片压制成陶瓷素坯；S3：烧结并切割所述陶瓷素坯，形成荧光陶瓷。优选地，所述荧光粉的平均粒径为5μm-25μm，所述氧化铝粉平均粒径为0.05μm-1μm。优选地，所述特定晶向为c向、r向、a向或n向。优选地，所述烧结助剂为氧化镁、氧化钇或者六水合硝酸镁。优选地，所述烧结温度为1700℃-1800℃，烧结时间为10h-60h。优选地，在S2中，所述粉体包覆在蓝宝石籽晶圆片周围。综上所述，本专利技术通过提供一种至少部分晶粒定向排列的荧光陶瓷，大幅提高了荧光陶瓷的直线透过率，使得荧光陶瓷深层的荧光粉能够被激发，在提高发光效率的同时，避免了荧光粉因受激发所产生的热量过于集中而导致局部温度过高的问题，使得荧光陶瓷能承受更大功率密度的激发光，进而提高荧光陶瓷的发光亮度。下面结合附图和具体实施例，对本专利技术的技术方案进行详细地说明。附图说明图1为现有技术中荧光陶瓷的显微组织结构示意图；图2为图1荧光陶瓷中氧化铝晶体的宏观形貌图；图3为激发光穿过图1中荧光陶瓷时的示意图；图4为本专利技术荧光陶瓷的结构示意图；图5为冷等静压示意图；图6为陶瓷素坯的结构示意图；图7为本专利技术荧光陶瓷的XRD图。具体实施方式目前，荧光陶瓷大多是将荧光粉封装在透明陶瓷中，透明陶瓷多选用氧化铝陶瓷，并且多晶氧化铝陶瓷是透光性较好的透明陶瓷之一。图1为现有技术中荧光陶瓷的显微组织结构示意图，如图1所示，氧化铝粉同荧光粉混合烧结后，荧光粉分布在连续介质氧化铝物相中，图2为图1荧光陶瓷中氧化铝晶体的宏观形貌图，如图2所示，由于制备过程中氧化铝粉是随机混合的，其烧结后所形成的氧化铝晶粒的晶向(c向，r向，a向，n向)也是各异。虽然，荧光陶瓷大多是将荧光粉封装在透明陶瓷中，并且为了提高其导热性能、热稳定性，透明陶瓷多选用氧化铝陶瓷，但是，在较大的功率密度下发光陶瓷的亮度和发光效率依旧不高。专利技术人研究发现，激发光在多晶氧化铝陶瓷中的直线透过率过低，例如在可见光波段(400nm-700nm)时，激发光的直线透过率一般仅为10％-15％，由此使得激发光只能激发荧光陶瓷表层部分的荧光粉，不仅激发效率低，还容易产生局部热量堆积等问题，进而使得表层的荧光粉发生热淬灭，“热淬灭”是指荧光材料或波长转换材料的发光效率随温度的增加而大幅降低的现象。进一步研究发现，由于氧化铝属于三方晶系，激发光入射时会存在晶界双折射现象，图3为激发光穿过图1中荧光陶瓷时的示意图，如图3所示，当激发光穿过任意取向的无数氧化铝晶粒时，将多次并反复发生晶界双折射，最终导致荧光陶瓷的直线透过率降低。图4为本专利技术荧光陶瓷的结构示意图。如图4所示，本专利技术提供一种荧光陶瓷，所述荧光陶瓷包含氧化铝陶瓷102以及分布在氧化铝陶瓷102中的荧光粉101，所述氧化铝陶瓷102的至少部分晶粒定向排列。其中，所述氧化铝陶瓷102作为连续的基质相，荧光粉101作为均匀分布的功能相，所述定向排列指晶粒的晶向朝向同一个方向。一般而言，多晶体各晶粒在空间的取向是任意的，各晶粒之间没有一定的位向关系。而经过冷加工，或者其他一些冶金，热处理过程后(如铸造、电镀、气相沉积、热加工、退火等等)，多晶体的取向分布状态可以明显偏离随机分布状态，呈现一定的规则性。这样一种位向分布就称为织构，或者择优取向(PreferredOrientation)。通常，多晶氧化铝陶瓷中晶粒的空间取向也是任意的，每个氧化铝晶粒有不同于相邻晶粒的结晶学取向，在光学性能中，则会表现出如图3中所示的多次并反复发生的晶界双折射现象。氧化铝陶瓷的晶粒是否本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种荧光陶瓷，其特征在于，所述荧光陶瓷包含氧化铝陶瓷以及分布在氧化铝陶瓷中的荧光粉，所述氧化铝陶瓷的至少部分晶粒定向排列。/n

【技术特征摘要】
1.一种荧光陶瓷，其特征在于，所述荧光陶瓷包含氧化铝陶瓷以及分布在氧化铝陶瓷中的荧光粉，所述氧化铝陶瓷的至少部分晶粒定向排列。


2.如权利要求1所述的荧光陶瓷，其特征在于，所述荧光粉为各向同性的荧光粉。


3.如权利要求2所述的荧光陶瓷，其特征在于，所述荧光粉为Ce:YAG荧光粉或Ce:LuAG荧光粉。


4.如权利要求1所述的荧光陶瓷，其特征在于，所述氧化铝陶瓷的织构度大于60％。


5.如权利要求1所述的荧光陶瓷，其特征在于，所述荧光粉的平均粒径为5μm-25μm，所述氧化铝陶瓷晶粒的平均粒径大小为1μm-10μm。


6.一种荧光陶瓷的制备方法，其特征在于，所述制备方法包含：
S1：将荧光粉、氧化铝粉、烧结助剂预混合后形成粉体；
S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：简帅，李乾，王艳刚，李屹，
申请(专利权)人：深圳光峰科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44