硼酸鹽微晶玻璃及其製備方法

2023-06-29 22:45:11

專利名稱：硼酸鹽微晶玻璃及其製備方法
技術領域：
本發明屬於光電子和照明工程技術領域，涉及一種發光玻璃及其製備方法，尤其 涉及一種硼酸鹽微晶玻璃及其製備方法。該微晶玻璃適用於紫外LED晶片激發。
背景技術：
LED以其具有小型固體化、耐震動、不易損壞、光效高、無汙染等優點，在光電子和 照明工程技術領域有廣泛的應用。目前LED發光器件主要是利用藍光晶片或者紫光晶片激 發三基色螢光粉發光，三基色螢光粉所發的光複合後產生白光。這種發光器件具有較高的 發光效率，但是存在著以下缺陷(l)用於封裝LED的環氧樹脂高溫下容易老化，器件壽命 降低；(2) LED晶片發光時產生較高的熱量，螢光粉在高溫環境中發光不穩定性；(3)發光器 件製作成本高。

發明內容
本發明要解決的技術問題在於，針對現有技術的LED發光器件存在封裝LED的環
氧樹脂高溫下易老化、螢光粉在高溫環境中發光不穩定性、發光器件製作成本高的缺陷，提
供一種能替代環氧樹脂、發光強度高、發光穩定、成本較低的硼酸鹽微晶玻璃。 本發明進一步要解決的技術問題在於，提供一種工藝步驟簡單、工藝條件易控制、
易操作、成本低的發藍光硼酸鹽微晶玻璃的製備方法。 本發明解決其技術問題所採用的技術方案是一種硼酸鹽微晶玻璃，主要由以下摩
爾份數的成分組成 Na20 10 30 A1203 14 30 Y203 8 20 B203 30 60 Ce02 0.1 1。硼酸鹽微晶玻璃優選主要由以下摩爾份數的成分組成 Na20 15 25 A1203 15 25 Y203 10 18 B203 35 55 Ce02 0.4 0.8。 硼酸鹽微晶玻璃的製備方法，是以鋁化合物、釔化合物、Na^03、H3B03、Ce(^為原料， 將原料研磨混合後，在1580 170(TC下熔融並澆注成型，然後在還原氣氛下，升溫至650 90(TC對成型的玻璃進行熱處理4 10h，獲得硼酸鹽微晶玻璃，其中，鋁化合物為A1203、 Al2 (C204) 3和Al2 (C03) 3中的至少一種，釔化合物為Y203與Y2 (C204) 3中的至少一種。
硼酸鹽微晶玻璃的製備方法中，所述原料是按照以下玻璃成分的摩爾份數來稱取的Na20 10 30、A1203 14 30、 Y203 8 20、 B203 30 60、 Ce02 0. 1 l，其中，玻璃成分中的A1203來自原料A1203、A12 (C204) 3和Al2 (C03) 3中的至少一種，玻璃成分中的Y203來自原料Y203與Y2 (C204) 3中的至少一種。 硼酸鹽微晶玻璃的製備方法中，所述原料是按照以下玻璃成分的摩爾份數來稱取的Na20 15 25、A1203 15 25、Y203 10 18、B203 35 55、 Ce020. 4 0. 8。
硼酸鹽微晶玻璃的製備方法中，優選將所有原料研磨混合後，在1600 165(TC溫度下熔融，接著將熔融的原料澆注成型，然後在還原氣氛下，升溫至700 85(TC對成型的玻璃進行熱處理6 9h，獲得硼酸鹽微晶玻璃。 硼酸鹽微晶玻璃的製備方法中，所述原料的純度都不低於分析純。 硼酸鹽微晶玻璃的製備方法中，所述的還原氣氛選擇為氫氣、氫氣和氮氣的混合
氣體或一氧化碳氣體所形成的氣氛。 硼酸鹽微晶玻璃的製備方法中，所述的還原氣氛還可以是指反應體系中有炭存在的氣氛。 本發明的硼酸鹽微晶玻璃透光率高、高均勻性，能夠被紫光激發，該發光微晶玻璃在藍光範圍內具有發光強度高、發光穩定等優點。 本發明的硼酸鹽微晶玻璃是一種晶態和非晶體的結合體，不但具有發光晶體的發光性能，而且具有玻璃的穩定性，相比於粉體發光材料，具有顯著的優點(l)具有良好的透光性；(2)良好的化學穩定性和熱穩定性；(3)製備工藝簡單，成本低廉；(4)容易製成大塊及不同形狀；(5)可以替代環氧樹脂。由於這些特點，可以大大提高器件的穩定性，能夠實現製作出高性能發光器件，非常適合作為LED照明領域的發光介質材料。
本發明所獲得的發光微晶玻璃激發波長為320 380nm，適用於紫光LED晶片激發，在420nm具有強的發射峰。 本發明的製備方法可以製備出具有良好的光致發光性能、受激發後所發出的藍光色純度和亮度均較高的微晶玻璃，其工藝步驟簡單，工藝條件易控制、易操作，成本低。


下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中
圖1為本發明實施例1的激發光譜和發射光譜。
圖2為本發明實施例3的激發光譜和發射光譜。 本發明實施例的激發光譜和發射光譜是採用島津RF-5301螢光光譜儀測量。測試條件為1.5nm狹縫，低靈敏度。
具體實施方式
實施例1 稱量碳酸鈉1. 57g、氧化釔3. 35g、硼酸5. 51g、氧化鋁2. 52g和氧化鈰0. 08g，通過球磨或者碾缽研磨，獲得均勻的粉體。將研磨好的原料裝入氧化鋁坩堝，放入到高溫爐中，在163(TC高溫中保溫30min熔融，熔融後物料倒入不鏽鋼鋼板，淬冷成型製成玻璃。將成型以後的玻璃，置於^與112體積比為95 : 5的還原氣氛中，加熱到80(TC熱處理10h，獲得l5Na20-15Y203-25Al203-45B203-0. 5Ce02 (化學式中的係數為組分的摩爾份數，下同)的硼酸鹽
4微晶玻璃。 本實施例所得的硼酸鹽微晶玻璃，可被320 380nm波長範圍的紫光激發。在366nm紫光激發下，發光顏色呈現藍色，亮度高。如圖1所示，其激發波長範圍320 380nm，發射波長範圍400-460咖，發射主峰位於420nm，具有強的藍光發光。
實施例2 稱量碳酸鈉5. 17g、草酸釔9. 81g、硼酸13. 72g、草酸鋁12. 7g和氧化鈰0. 15g，通過球磨或者碾缽研磨，獲得均勻的粉體。將研磨好的原料裝入氧化鋁坩堝，放入到高溫爐中，在158(TC高溫中保溫30min熔融，熔融後物料倒入不鏽鋼鋼板，淬冷成型製成玻璃。將成型以後的玻璃置於H2還原氣氛中，加熱到65(TC中熱處理6h，獲得22Na20-10Y203-18Al203-50B203-0. 4Ce02發光微晶玻璃。
實施例3 稱量碳酸鈉2. 87g、氧化釔2. 76g、硼酸6. 04g、氧化鋁2. 07g和氧化鈰0. 07g，通過球磨或者碾缽研磨，獲得均勻的粉體。將研磨好的原料裝入氧化鋁坩堝，放入到高溫爐中，在165(TC高溫中保溫30min熔融，熔融後物料倒入不鏽鋼鋼板，淬冷成型製成玻璃。將成型以後的玻璃，置於K與4體積比為95 : 5的還原氣氛中，加熱到80(TC熱處理9h，獲得25Na20-ll. 25Y203-18. 75A1203-45B203_0. 5Ce02發光微晶玻璃。本實施例所得的微晶玻璃，可被320 380nm波長範圍的紫光激發。在366nm紫光激發下，發光顏色呈現藍色，亮度高。如圖2所示，其激發波長範圍320 380nm，發射波長範圍400-460nm，發射主峰位於420nm，具有強的藍光發光。
實施例4 稱量碳酸鈉14. 73g、氧化紀25. 11g、硼酸11. 61g、氧化鋁14. 17g和氧化鈰0. 47g，通過球磨或者碾缽研磨，獲得均勻的粉體。將研磨好的原料裝入氧化鋁坩堝，放入到高溫爐中，在170(TC高溫中保溫30min熔融，熔融後物料倒入不鏽鋼鋼板，淬冷成型製成玻璃。將成型以後的玻璃，置於一氧化碳還原氣氛中，加熱到90(TC熱處4h，獲得25Na20-20Y203-25Al203-30B203-0. 5Ce02發光微晶玻璃。
實施例5 稱量碳酸鈉5. 21g、氧化釔5. 92g、硼酸13. 51g、碳酸鋁7. 66g和氧化鈰0. 07g，通過球磨或者碾缽研磨，獲得均勻的粉體。將研磨好的原料裝入氧化鋁坩堝，放入到高溫爐中，在160(TC高溫中保溫30min熔融，熔融後物料倒入不鏽鋼鋼板，淬冷成型製成玻璃。將成型以後的玻璃，置於^與112體積比為95 : 5的還原氣氛中，加熱到70(TC熱處理4h，獲得22. 5Na20-12Y203-15Al203-50B203-0. 2Ce02發光微晶玻璃。
實施例6 稱量碳酸鈉2. 9g、草酸釔12. 15g、硼酸20. 4g、氧化鋁5. 04g和氧化鈰0. 37g，通過球磨或者碾缽研磨，獲得均勻的粉體。將研磨好的原料裝入氧化鋁坩堝，放入到高溫爐中，在159(TC高溫中保溫30min熔融，熔融後物料倒入不鏽鋼鋼板，淬冷成型製成玻璃。將成型以後的玻璃，置於反應體系中有碳存在的還原氣氛中，加熱到65(TC熱處7h，獲得10Na20-l0Y203-18Al203-60B203-0. 8Ce02發光微晶玻璃。
實施例7，稱量碳酸鈉17. 79g、氧化紀22. 74g、硼酸27. 73g、氧化鋁10. 26g和氧化鈰0. 95g
5通過球磨或者碾缽研磨，獲得均勻的粉體。將研磨好的原料裝入氧化鋁坩堝，放入到高溫爐中，在165(TC高溫中保溫30min熔融，熔融後物料倒入不鏽鋼鋼板，淬冷成型製成玻璃。將成型以後的玻璃，置於H2還原氣氛中，加熱到75(TC熱處理8h，獲得30Na20-18Y203-18Al203-40B203-1. 0Ce02發光微晶玻璃。
實施例8 稱量碳酸鈉11. 23g、氧化紀18. 72g、硼酸20. 86g、氧化鋁12. 28g和氧化鈰0. 66g，通過球磨或者碾缽研磨，獲得均勻的粉體。將研磨好的原料裝入氧化鋁坩堝，放入到高溫爐中，在168(TC高溫中保溫30min熔融，熔融後物料倒入不鏽鋼鋼板，淬冷成型製成玻璃。將成型以後的玻璃，置於^與112體積比為95 : 5的還原氣氛中，加熱到85(TC熱處理8h，獲得22Na20-17. 2Y203-25A1203-35B203_0. 8Ce02發光微晶玻璃。
實施例9 稱量碳酸鈉5. 95g、氧化紀19. 04g、硼酸23. 17g、氧化鋁14. 33g和氧化鈰0. 08g，通過球磨或者碾缽研磨，獲得均勻的粉體。將研磨好的原料裝入氧化鋁坩堝，放入到高溫爐中，在170(TC高溫中保溫30min熔融，熔融後物料倒入不鏽鋼鋼板，淬冷成型製成玻璃。將成型以後的玻璃，置於^與112體積比為95 : 5的還原氣氛中，加熱到78(TC熱處理6h，獲得12Na20-18Y203-30Al203-40B203-0. lCe02發光微晶玻璃。
實施例10 稱量碳酸鈉13. 63g、氧化紀10. 56g、硼酸39. 78g、氧化鋁8. 35g和氧化鈰0. 7g，通過球磨或者碾缽研磨，獲得均勻的粉體。將研磨好的原料裝入氧化鋁坩堝，放入到高溫爐中，在165(TC高溫中保溫30min熔融，熔融後物料倒入不鏽鋼鋼板，淬冷成型製成玻璃。將成型以後的玻璃，置於^與112體積比為95 : 5的還原氣氛中，加熱到70(TC熱處5h，獲得22Na20-8Y203-14Al203-55B203-0. 7Ce02發光微晶玻璃。
實施例11 稱量碳酸鈉9. 35g，氧化釔33. 23g，硼酸39. 11g，氧化鋁18. 75g，氧化鈰0. 5g，通過球磨或者碾缽研磨，獲得均勻的粉體。將研磨好的原料裝入氧化鋁坩堝，放入到高溫爐中，在168(TC高溫中保溫30min熔融，熔融後物料倒入不鏽鋼鋼板，淬冷成型製成玻璃。將成型以後的玻璃，置於^與112體積比為95 : 5的還原氣氛中，加熱到90(TC熱處7h，獲得12Na20-20Y203-25Al203-43B203-0. 4Ce02發光微晶玻璃。
權利要求
一種硼酸鹽微晶玻璃，其特徵在於，主要由以下摩爾份數的成分組成Na2O 10～30Al2O314～30Y2O3 8～20B2O3 30～60CeO2 0.1～1。
2. 根據權利要求1所述的硼酸鹽微晶玻璃，其特徵在於，主要由以下摩爾份數的成分組成Na20 15 25 A1203 15 25 Y203 10 18 B203 35 55 Ce02 0.4 0.8。
3. 硼酸鹽微晶玻璃的製備方法，其特徵在於，以鋁化合物、釔化合物、Na^03、H3B03、Ce(^ 為原料，將原料研磨混合後，在1580 170(TC下熔融並澆注成型，然後在還原氣氛下，升溫 至650 90(TC對成型的玻璃進行熱處理4 10h，獲得硼酸鹽微晶玻璃，其中，鋁化合物為 A1203、 Al2 (C204) 3和Al2 (C03) 3中的至少一種，釔化合物為Y203與Y2 (C204) 3中的至少一種。
4. 根據權利要求3所述的硼酸鹽微晶玻璃的製備方法，其特徵在於，所述原料是按照 以下玻璃成分的摩爾份數來稱取的Na20 10 30、A1203 14 30、Y203 8 20、B203 30 60、Ce02 0. 1 1，其中，玻璃成分中的八1203來自原料八1203312 ((:204) 3和八12(0)3)3中的至 少一種，玻璃成分中的Y203來自原料Y203與Y2(C204) 3中的至少一種。
5. 根據權利要求4所述的硼酸鹽微晶玻璃的製備方法，其特徵在於，所述原料是按照 以下玻璃成分的摩爾份數來稱取的Na20 15 25、A1203 15 25、Y203 10 18、B203 35 55、Ce02 0. 4 0. 8。
6. 根據權利要求4或5所述的硼酸鹽微晶玻璃的製備方法，其特徵在於，將所有原料研 磨混合後，在1600 165(TC溫度下熔融，接著將熔融的原料澆注成型，然後在還原氣氛下， 升溫至700 85(TC對成型的玻璃進行熱處理6 9h，獲得硼酸鹽微晶玻璃。
7. 根據權利要求6所述的硼酸鹽微晶玻璃的製備方法，其特徵在於，所述原料的純度 都不低於分析純。
8. 根據權利要求7所述的硼酸鹽微晶玻璃的製備方法，其特徵在於，所述的還原氣氛 選擇為氫氣、氫氣和氮氣的混合氣體或一氧化碳氣體所形成的氣氛。
9. 根據權利要求7所述的硼酸鹽微晶玻璃的製備方法，其特徵在於，所述的還原氣氛 是指反應體系中有炭存在的氣氛。
全文摘要
本發明公開了一種硼酸鹽微晶玻璃及其製備方法，硼酸鹽微晶玻璃主要由以下成分組成Na2O、Al2O3、Y2O3、B2O3、CeO2。製備方法是以鋁化合物、釔化合物、Na2CO3、H3BO3、CeO2為原料，將原料研磨混合後，在1580～1700℃下熔融並澆注成型，然後在還原氣氛下，升溫至650～900℃對成型的玻璃進行熱處理4～10h，獲得硼酸鹽微晶玻璃。本發明提供一種能替代環氧樹脂、發光強度高、發光穩定、成本較低的硼酸鹽微晶玻璃。還提供一種工藝步驟簡單、工藝條件易控制、易操作、成本低的發藍光硼酸鹽微晶玻璃的製備方法。
文檔編號C03C10/02GK101723591SQ20091010987
公開日2010年6月9日 申請日期2009年11月25日 優先權日2009年11月25日
發明者喬延波, 周明傑, 時朝璞, 李清濤, 馬文波 申請人:海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術有限公司