[发明专利]一种氮化铝基质的荧光陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氮化铝基质的荧光陶瓷及其制备方法，涉及发光材料技术领域，包括改性氮化铝、荧光粉、烧结助剂，改性氮化铝的含量为50～70wt％，荧光粉的含量为20～60wt％，烧结助剂为1.0～5.0wt％，所述荧光粉的通式为(Ce，La)FCO₃(x):Eu(y)‑Y(z)，x＝0.01～0.5，y＝0.05～0.4，z＝0.05～0.3，所述氮化铝的粒径为0.1～2μm，荧光粉的粒径为10～30μm，烧结助剂的粒径为0.05～1μm。所述烧结助剂为用氟化钙、氧化镁、氧化钙、氧化钇、二氧化硅、四氮化三硅中的一种或多种，优选为四氮化三硅和氧化硅的混合物，所述荧光粉用纳米级的金属氧化物粉末、稀土元素为原料配制溶胶，配制出凝胶，再通过搅拌、烘干、热处理、粉碎，得到纳米级荧光粉。

技术领域

本发明涉及发光材料技术领域，具体为一种氮化铝基质的荧光陶瓷及其制备方法。

背景技术

荧光陶瓷是一种基于先进透明陶瓷烧结技术的新型荧光转换材料。通过陶瓷基质筛选、不同稀土掺杂、晶体场环境调控、能量传递过程控制和精细化结构设计，使其具备色温可调、抗热冲击、发光稳定、发光效率高及寿命长等优势。荧光陶瓷作为激光照明中关键光转换材料，荧光陶瓷决定了照明器件的显色指数、照明效率和可靠性，在激光与荧光陶瓷结合能实现超高亮度、远距离和小光束照明，并应用于照明、屏幕等领域中。

氮化铝是一种综合性能优良陶瓷材料，具有优良的热传导性、可靠的电绝缘性、低的介电常数和介电损耗、无毒以及与硅相匹配的热膨胀系数等一系列优良特性，理论上，氮化铝的热导率为320W/mk，工业上实际制备的多晶氮化铝的热导率也可达100W/mk，而氮化铝陶瓷是由氮化铝粉体烧结而成的，影响氮化铝陶瓷性能的主要因素有氮化铝粉体的性能、粉体改性方式、粉末烧结工艺等，其中，粉体的性能是决定氮化铝陶瓷制备工艺和质量的关键。

同时作为制备氮化铝陶瓷原料的氮化铝粉末极易水解，一方面给其运输、存储带来了困难，更重要的是氮化铝粉末水解后，其N含量降低，氧含量升高，将显著降低氮化铝陶瓷的高导热性能：同时，氮化铝粉末的易水解性也阻碍了氮化铝陶瓷水基成型工艺的发展，而传统的非水基成型成本较高，试样均匀性差，且存在着环境污染问题。因此，氮化铝粉末的易水解性已成为氮化铝陶瓷得到广泛应用的最大障碍。

目前荧光陶瓷存在的问题有：传统氮化铝荧光陶瓷中存在的氮化铝易水解；荧光粉性能不佳；烧结过程中损害荧光粉发光性能，导致光学性能不佳。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种氮化铝基质的荧光陶瓷及其制备方法，解决了传统氮化铝荧光陶瓷中存在的氮化铝易水解；荧光粉性能不佳；烧结过程中损害荧光粉发光性能，导致光学性能不佳的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供一种技术方案：一种氮化铝基质的荧光陶瓷，包括改性氮化铝、荧光粉、烧结助剂，所述荧光陶瓷由基质相氮化铝和以分散在基质相中的荧光材料的分散相构成，改性氮化铝的含量为50～70wt％，荧光粉的含量为20～60wt％，烧结助剂为1.0～5.0wt％，所述荧光粉的通式为(Ce，La)FCO3(x):Eu(y)-Y(z)，x＝0.01～0.5，y＝0.05～0.4，z＝0.05～0.3，所述氮化铝的粒径为0.1～2μm，荧光粉的粒径为10～30μm，烧结助剂的粒径为0.05～1μm。

优选的，所述改性氮化铝通过下列步骤制备得到：准备纯度＞99％的氮化硅粉末，将氮化硅粉末在160℃下干燥2h，然后将氮化铝粉末分散于无水乙醇中搅拌均匀，再称取1kg的KH～560硅烷偶联剂溶于10kg无水乙醇中搅拌均匀，将氮化铝无水乙醇混合物加入到硅烷偶联剂无水乙醇溶液中，控制PH值范围在5.5～6.5，在80℃下搅拌反应3h，室温静止24h，冲洗、抽滤后放置于真空干燥箱中烘，粉碎后即得KH～560硅烷偶联剂改性的氮化铝。