专利名称：灯用稀土双峰蓝粉的加工工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种灯用稀土荧光粉的加工工艺，尤其涉及到一种灯用稀土双峰蓝粉的加工工艺。
国内生产的灯用稀土红粉、绿粉其粒度分布、相对亮度、光衰等重要指标已接近国际水平，部分还出口到韩国、美国、日本等国家。有关资料显示，国内最好质量的红、绿、蓝单色粉混合后制成的节能灯9w双U规格的其光效可达到681m/w左右，显色指数约78,2000小时光通维持率可达80％。用进口粉如德国欧司朗粉按同样工艺制灯，光效为651m/w左右，显色指数79，光通维持率约85％，可见主要差别在光通维持率上，其它指标几乎接近。分析其原因，红、绿粉比德国粉好，但蓝粉的纯度、热稳定性、光衰性能、粒度分布等均有较大的差异。
目前国内稀土荧光粉厂生产的蓝粉绝大多数仍为铝酸盐系列，其纯度、粒度及粒度分布以及二次特性----光衰性能均不如进口粉。如制灯后100小时的光衰为12％左右，比进口粉高6％以上(2U-9w灯)。与稀土红、绿粉配成高色温混合粉后制灯，光衰比进口粉大3％以上，显色指数(Ra)一般小于78。近年来由于美国、日本、东南亚地区对显色指数、光效、光衰等指标有了更高的要求，特别是Ra必须大于80。若用普通的单峰蓝粉[(Ba，Eu)MgAl10O17]是很难做到的，就必须使用铕、锰共激活铝酸盐蓝粉，即发射主峰为450nm、次峰为515nm的双峰蓝粉才能达到，使混合粉的质量与价格上一个档次。
本发明的目的就是提供一种灯用稀土双峰蓝粉的加工工艺通过此工艺条件生产出优质双峰蓝粉，其主要技术参数分别为主峰波长450±1nm；次峰波长515±1nm；色品坐标x＝0.145±0.002，y＝0.145±0.005；热稳定性(550℃灼烧0.5hr)好，Δx≤0.0004，Δy≤0.0004相对亮度下降小于3％；中心粒径d50＝5.0±0.3μm；粒度分布范围相对小，呈正态分布；相对亮度≥99％；PH值呈中性，等于7；不带电，分散性好，无团聚现象。在原有基础上用独特的方法找出双峰蓝粉与红、绿粉配成高色温混合粉最佳配比，其高色温混合粉制成的节能灯显色指数≥81，比普通蓝粉高5％，光效高2％(13w-2U灯达681m/w以上)，光衰低1％(2000小时光通维持率80％以上)，且涂敷性能强，上管率高，可降低制灯成本，经济效益十分明显。
本发明所述的灯用稀土双峰蓝粉的加工工艺为用一定量的Al2O3、MgO、BaCO3、MnCO3、Eu2O3、SrCO3及助熔剂充分均匀混合，然后将混合物进行高温还原，温度控制在1610-1650℃之间，将高温还原后半成品中的粗粉进行细化，细化可采用球磨方式，也可采气流破碎的方式；然后将细化的双峰蓝粉进行洗涤，除去双峰蓝粉中的残留物，提高成品质量，最后进行烘干工序，将洗涤后的双峰蓝粉进行烘干，这样整个双峰蓝粉就加工而成。
通过以上工序制成的双峰蓝粉(BaMgAl10O17Eu，Mn)具有β-Al2O3型结构，Eu3+作主激活剂，取代镜面层BaO中Ba2+离子的位置，发射峰为450nm，Mn2+为次激活剂，取代尖晶石块MgAl10O16处于四面体格位的Mg2+离子而发绿光，发射次峰波长为515nm。由于515nm发射峰的引入，使三基色粉发射光谱在500-530nm蓝绿区发射显著增强，从而改善了三基色粉发射光谱的不连续性，提高了显色指数。同时这一部分蓝绿区能量的增强弥补了545nm处绿色发射的减弱，所以对总体光通影响不大。
本发明的加工工序具有如下优点
1提高烧成温度、增加还原剂浓度可减少杂相数量，降低蓝粉的光衰；2国内厂家生产蓝粉一般需要2-3次高温灼烧，本专利可一次性烧成，且烧成温度高于其它方法，能明显改善蓝粉的抗衰减性；3增添后处理设备，改善粉的粒度及粒度分布，使蓝粉的抗衰减能力提高，涂敷性增强；4通过酸洗、多次水洗，使蓝粉纯度提高、光衰减少。
本发明的具体实施方案如下本发明提出的灯用稀土双峰蓝粉的加工工艺包括准备原料工序、高温还原工序、细化、洗涤和烘干工序。
准备原料工序首先准确称取Al2O3、MgO、BaCO3、MnCO3、Eu2O3、SrCO3及助熔剂，其中Al2O3、MgO、BaCO3三种原料的用量分别为70-73％、5-6.5％、17-20％；MnCO3的用量为0.3-0.6％、Eu2O3的用量为2-3％，SrCO3的用量为0.6-1％，助熔剂用量为0.05-0.08％对原料进行充分均匀的混合。
高温还原工序将充分混合后的原料放入高温还原电炉中进行高温还原。由于铝酸盐蓝粉的熔点约为1920℃，通过x-晶相衍射，在还原气氛中烧成温度低于1600℃时，可观察到铝酸盐蓝粉中存在着MgAl2O4、a-Al2O3等杂相，导致晶格缺陷，影响了蓝粉的光通维持率。选择稍高的烧成温度，可减少蓝粉中的杂相，减少晶格缺陷，提高表面的光洁度和结晶度，使蓝粉的光衰得到有效控制。本发明中的烧成温度控制在1610℃-1650℃范围。
蓝粉烧成时所用的还原剂有两种炭棒与氢气。前者使用后对粉体污染较大，常常吸除附在粉的表面，有时以微粒的形式进入粉块内，很难分离。而且还因还原气氛不匀，导致粉的一致性较差，体色不好，y值偏低。因此国内的这种炭棒还原法已被逐渐淘汰，普遍改用氢气作铝酸盐蓝粉的还原剂。但当H2的浓度低于5％时，部分Eu3+可能还原不完全，在粉体中存在微量Eu3+影响蓝粉的发光性能。随着荧光粉厂家对氨分解器的使用，H2的浓度有了很大提高，达到75％，这样能保证足够的还原气氛浓度。而且氢气的活性强、流动性大，粉料能均匀地被还原，因而提高了蓝粉的质量，使光衰降低。此外，改变高温还原炉结构的材质，能进一步提高还原气氛的浓度，使蓝粉一次性烧成。本发明中使用的高温还原电炉就是使用石墨推板，进一步加强了还原气氛，提高了电炉的使用寿命，效果比较明显。
细化工序经烧成、粗碎、过筛工序后，铝酸盐蓝粉的中心粒径(d50)一般在15-20um。粒度过大，不能直接涂管制灯，必须进一步细化。
以往采用刚性氧化铝球或玛瑙球进行球磨细化。实践证明这两种材料因强度较大对蓝粉的晶体表面有一定的破坏作用，容易产生超细颗粒及吸收紫外线但不发光的界面，影响蓝粉的发光效率及光通维持率。
使用玻璃珠可将刚性球磨改为柔性分散，能进一步改善铝酸盐蓝粉的颗粒特性。因此，采用玻璃珠后可减小后道工序对蓝粉晶粒的破坏，改善了其晶形的颗粒特性，降低了光衰。此时荧光粉的中心粒径一般在7um左右，符合涂管要求。本发明确定玻璃珠的尺寸为5-6mm、球料比为3比2、转速为90转/min、球磨时间2-3h。
为了保证制成的双峰蓝粉的粒度达到免球磨的水平而直接涂管，也可将球磨细化工序改为气流破碎细化的方法。但气压不能过大，否则将使晶格严重受损，形成部分不发光界面，增加蓝粉的光衰。实践表明，不同规格的灯管所用粉的粒度有所不同，大功率灯粉的粒度可稍大些，小功率灯要求粉是免球磨的。因此要根据客户的需要选择球磨法或气流破碎法。本发明控制气压量为4-5Kg力、进料速度为0.5Kg粉/min，使粉的性能和粒度符合免球磨要求。
洗涤工序因原料纯度、设备性能及灼烧条件等诸多因素的影响，烧成的蓝粉中或多或少地存在微量的Mg Al2O4杂相、多余的MgO、BaCO3等原料以及原料中带入的其它杂质和助熔剂灼烧后的残留物，使铝酸盐蓝粉表面带电，电导率过大，直接影响成品的光衰性能。一般采用稀盐酸溶解、热水浸泡、纯水多次清洗等方法进行洗涤，大大降低杂质含量，显著改善蓝粉成品的电导率，并使PH值呈中性，以提高纯度，降低光衰。本发明确定水温70℃左右、酸浓度0.1M、水料比1∶12以上。
权利要求
1.一种灯用稀土双峰蓝粉的加工工艺是由准备原料工序、高温还原工序、细化、洗涤和烘干工序组成，首先将一定量的Al2O3、MgO、BaCO3、MnCO3、Eu2O3、SrCO3及助熔剂充分均匀地混合，然后将混合物进行高温还原；将还原后的半成品中的粗粉进行细化；细化后的双峰蓝粉进行洗涤，去除残渣；最后进行烘干工序；其特征在于高温还原工序中，温度控制在1610-1650℃之间，还原剂为氢气，并采用石墨推板。
2.根据权利要求1所述的灯用稀土双峰蓝粉的加工工艺其特征在于细化工序采用球磨细化，玻璃珠的直径为5-6mm、球料比为3比2、转速为90转/min、球磨时间2-3h。
3.根据权利要求1所述的灯用稀土双峰蓝粉的加工工艺，其特征在于在细化工序中采用气流破碎的方法，将气压量控制为4-5kg力、进料速度为0.5Kg粉/min的条件下进行气流破碎。
4.根据权利要求1、2或3所述的灯用稀土双峰蓝粉的加工工艺，其特征在于在水温70℃左右、酸浓度0.1M、水料比1∶12以上的条件下，对细化后的双峰蓝粉进行充分洗涤，去除其中的杂质。
全文摘要
本发明所述的一种灯用稀土双峰蓝粉的加工工艺如下将一定量的Al
文档编号C09K11/77GK1407057SQ0112714
公开日2003年4月2日 申请日期2001年8月23日 优先权日2001年8月23日
发明者曾少波 申请人:靖江市天彩新材料有限公司