纳米氧化锆陶瓷led灯丝及其制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于LED陶瓷灯丝技术领域，具体涉及一种纳米氧化锆陶瓷LED灯丝及其 制作方法。
【背景技术】
[0002] 传统白炽灯(钨丝灯）由于其耗能高、寿命短，在全球资源紧张的大环境下下，已渐 渐被禁止生产，随之而来的替代产品是电子节能灯，电子节能灯虽然提高了节能效果，但由 于使用了诸多污染环境的重金属元素，而有悖于环境保护的大趋势。随着LED技术的高速 发展，LED照明逐渐成为新型绿色照明的不二之选。LED在发光原理、节能、环保的层面上都 远远优于传统照明产品。
[0003] 灯丝作为大功率LED照明灯的核心器件，目前灯丝使用的材料为铁基合金、氧化 铝陶瓷或蓝宝石玻璃等材料，但是因为铁基合金会影响发光效果，氧化铝或蓝宝石玻璃又 易碎、易断，而且由于LED照明灯一直未找到具有高强度、高透光率的材料，所以制备的LED 灯的功率绝大部分均在24W以下，大大制约了 LED照明灯的推广与使用；现有的24W以上大 功率、360度发光角度、使用寿命长的LED照明灯的灯丝生产都较为困难，因此，开发一种性 能优异的新型材料来替代上述材料的就显得尤为重要。
[0004] 纳米氧化锆陶瓷材料具有断裂韧性好、且具有优异的耐高温性能，但是由于将其 制作为LED灯丝的方法不够成熟，也鲜有报道使用其作为LED灯丝，而使纳米氧化锆陶瓷材 料的应用受到很大限制。因此对纳米氧化锆陶瓷材料制作为灯丝的方法进行研宄具有很大 的意义。而且通过检索尚未发现相关的专利文献报道。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了解决现有技术的不足，而提供一种纳米氧化锆陶瓷LED灯丝 及其制作方法，该纳米氧化锆陶瓷LED灯丝具有良好的断裂韧性，发光效果佳，且具有高透 光性、耐尚温等优异性能。
[0006] 本发明采用如下技术方案： 纳米氧化锆陶瓷LED灯丝的制作方法，包括如下步骤： 步骤一，原料共混：将按照质量份数计的90-95份纳米氧化锆和5-10份稀土元素氧化 物混合均匀，得共混物； 步骤二，制备有机胶体：所述有机胶体包括按照质量份数计的如下原料：石蜡15-55 份、聚乙烯10-30份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物10-30份、司班60 1-5份、油酸1-10份，按 照所述质量配比，将各原料混合，于200-2KTC下熔融后即得所述有机胶体； 步骤三，泥料制备：按照质量份数计，将10-80份所述有机胶体和100-110份所述共混 物混合均匀，升温至100_200°C后密闭混炼100-200min，后降温至45-55°C后继续搅拌，直 至出料粒度不大于3_，得泥料； 步骤四，注射成型：将步骤三所得泥料经注射成型制备成氧化锆灯丝坯体； 步骤五，萃取脱蜡：将步骤四所得氧化锆灯丝坯体浸入煤油中萃取脱蜡； 步骤六，加热脱脂：将步骤五经过萃取脱蜡后的氧化锆灯丝坯体置于脱脂炉内，以 I °C /min 升温至 145-155 °C，保温 Ih，后以 2 °C /min 升温至 290-310 °C，保温 3h，后以 0. 5 °C / min升温至490-510°C，保温4h，再以3°C /min升温至995-1050°C，保温2h，待自然冷却，得 脱脂氧化锆灯丝坯体； 步骤七，高温烧结：将步骤六所得的脱脂氧化锆灯丝坯体进行高温烧结，烧结温度如 下：以5°C /min升温至590-610°C，保温lh，后以2°C /min升温至795-805°C，保温lh，后以 1°C /min升温至1300-140(TC，保温2h，待自然冷却，得烧结氧化锆灯丝坯体； 步骤八，镜面抛光：将步骤七所得烧结氧化锆灯丝坯体进行表面抛光，即得所述纳米氧 化锆陶瓷LED灯丝。
[0007] 更进一步的，所述的纳米氧化锆陶瓷LED灯丝的制作方法，其中步骤一所述的稀 土元素氧化物为氧化镨、氧化镧、氧化钕或氧化铈中的一种。
[0008] 更进一步的，所述的纳米氧化锆陶瓷LED灯丝的制作方法，其中所述稀土元素氧 化物的纯度为99. 999%。
[0009] 更进一步的，所述的纳米氧化锆陶瓷LED灯丝的制作方法，其中步骤四所述的注 射成型时的温度为120-200°C，注射压力为45-100KN，注射速度为60-80mm/s，成型时间为 5_15s〇
[0010] 更进一步的，所述的纳米氧化锆陶瓷LED灯丝的制作方法，其中步骤五中将步骤 四所得氧化锆灯丝坯体浸入温度为20-50°C的煤油中，保持20-50h，进行萃取脱蜡。
[0011] 更进一步的，所述的纳米氧化锆陶瓷LED灯丝的制作方法，其中步骤六中，以1°C / min升温至150°C，保温lh，后以2°C /min升温至300°C，保温3h，后以0. 5°C /min升温至 500°C，保温4h，再以3°C /min升温至1000°C，保温2h。
[0012] 更进一步的，所述的纳米氧化锆陶瓷LED灯丝的制作方法，其中步骤七的烧结温 度如下：以5°C /min升温至600°C，保温lh，后以2°C /min升温至800°C，保温lh，后以I°C / min升温至1350°C，保温2h。
[0013] 由权利要求1所述的纳米氧化锆陶瓷LED灯丝的制作方法制得的纳米氧化锆陶瓷 LED灯丝。
[0014] 本发明与现有技术相比，其有益效果为： 第一，本发明纳米氧化锆陶瓷LED灯丝发光效果佳，强度高、透光率高，还具有较高的 发光效率，发光效率高达180LM/W (流明/瓦)，还具有良好的断裂韧性； 第二，本发明纳米氧化锆陶瓷LED灯丝在制作时其厚度公差可控制在0. 01mm，且发光 角度高达360°，使用寿命高达80000小时以上； 第三，本发明制作的有机胶体流动性好，能与纳米氧化锆和稀土元素氧化物粉料相互 嵌合，使粉料成为流动性好的泥料，从而确保陶瓷坯体烧结成型后的高强度和高透光性； 第四，本发明纳米氧化锆陶瓷LED灯丝具有良好的断裂韧性和耐高温性，且其制备方 法条件温和，制备过程易于控制，适于大范围推广应用。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明纳米氧化锆陶瓷LED灯丝的制作流程示意图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0017] 本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发 明的范围。本发明中的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物购自日本东曹公司，型号为eva210。
[0018] 实施例1 纳米氧化锆陶瓷LED灯丝的制作方法，包括如下步骤： 步骤一，原料共混：将按照质量份数计的92份纳米氧化锆和8份稀土元素氧化物在混 料机中混合均匀，得共混物； 步骤二，制备有机胶体：所述有机胶体包括按照质量份数计的如下原料：石蜡40份、聚 乙烯20份、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物20份、司班60 3份、油酸8份，按照所述质量配比，将 各原料混合，于200°C下熔融后即得所述有机胶体； 步骤三，泥料制备：按照质量份数计，将60份所述有机胶体和100份所述共混物混合均 勾，升温至180°C后密闭混炼160min，后降温至50°C后继续搅拌，直至出料粒度不大于3mm， 得泥料； 步骤四，注射成型：将步骤三所得泥料经注射成型制备成氧化锆灯丝坯体，所述注射成 型时的温度为180°C，注射压力为80KN，注射速度为70mm/s，成型时间为IOs ; 步骤五，萃取脱蜡：将步骤四所得氧化锆灯丝坯体浸入煤油中萃取脱蜡，煤油温度为 35°C，保持 45h ; 步骤六，加热脱脂：将步骤五经过萃取脱蜡后的氧化锆灯丝坯体置于脱脂炉内，以 1°C /min升温至150°C，保温lh，后以2°C /min升温至300°C，保温3h，后以0. 5°C /min升 温至500°C，保温4h，再以3°C /min升温至1000°C，保温2h，待自然冷却，得脱脂氧化锆灯丝 坯体； 步骤七，高温烧结：将步骤六所得的脱脂氧化锆灯丝坯体进行高温烧结，烧结温度如 下：以5°C /min升温至600°C，保温lh，后以2°C /min升温至800°C，保温lh，后以1°C /min 升温至1350°C，保温2h，待自然冷却，得烧结氧化锆灯丝坯体； 步骤八，镜面抛光：将步骤七所得烧结氧化锆灯丝坯体进行表面抛光，即得所述纳米 氧化锆陶瓷LED灯丝。其中步骤一所述的稀土元素氧化物为氧化镨，所述氧化镨的纯度为 99. 999%。
[0019] 本实施例制得的纳米氧化锆陶瓷LED灯丝发光效果佳，强度高、透光率高，还具有 较高的发光效率，发光效率高达180LM/W，还具有良好的断裂韧性；在制作时其厚度公差可 控制在0. 01mm，且发光角度高达360°，使用寿命高达80000小时以上。
[0020] 实施例2 纳米氧化锆陶瓷LED灯丝的制作方法，包括如下步骤： 步骤一，原料共混：将按照质量份数计的90份纳米氧化锆和5份稀土元素氧化物在混 料机中混合均匀，得共混物； 步骤二，制备有机胶体：所述