一种镁橄榄石led灯具陶瓷散热外壳及其制备方法
【专利摘要】一种镁橄榄石LED灯具陶瓷散热外壳及其制备方法，属于一种LED照明灯具的散热外壳及其制备方法。所述陶瓷材料坯体由以下组分的重量百分比制成：水镁石15-25%，蛇纹石35-50%，滑石粉10-20%，烧结助剂1-3%，有机添加剂12-18%，表面活性剂0.3-0.8%。依次由下列步骤制成：原料制作；成型；烧成。本发明所述镁橄榄石LED灯具陶瓷散热外壳具有热导率高，绝缘性能好，散热效果好，制作成本低，生产周期短，能批量生产，质量轻等优点，且热膨胀系数与金属热膨胀系数接近，相对匹配高，于金属相结合后粘结力高，不容易发生脱落。
【专利说明】一种镁橄榄石LED灯具陶瓷散热外壳及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于一种LED照明灯具的散热外壳及其制备方法，具体属于一种LED灯具 陶瓷散热外壳及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 目前，LED照明技术因其功率的增加、效率的提高、成本的下降，越来越多地被各类 照明工程所采用，然而，LED光输出却会因结温升高而下降。在目前发光效率下，LED只能将 约20%-30%的输入功率转化为光能，而其余70%-80%能量转化为热量，如果热量不及时有效 地散出，温度的升高将会引起LED性能下降甚至失效。金属铝材凭借着密度小、热导率高、 表面处理技术成熟的优势，一直占据着LED照明主体材料的市场，然而铝材的导电性成为 其一道致命的伤疤。
[0003] 陶瓷材料以其绝缘性好、热导率高、红外辐射率大、膨胀系数低的特点，成为了LED 灯具散热外壳的一种新型材料。目前市场上作为LED灯具外壳的陶瓷主要为氧化铝陶瓷 和滑石瓷，氧化铝陶瓷材料密度高，产品重量大，原料昂贵，烧成温度1600°C以上，烧成周期 长，不能批量生产，制造成本高；滑石瓷虽然制作成本低，能批量生产，但热导率低，散热欠 佳，只能制作低功率的LED灯具。申请号为201210197094. 7中国发明专利申请公开了一种 镁橄榄石陶瓷材料、制备方法及其应用，该专利申请中的镁橄榄石陶瓷热导率高、散热效果 好的优点，但其烧结生成的镁橄榄石晶粒不够完整，晶体缺陷多，使得其散热效果降低。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对上面所述缺陷，提供一种高热导率、高散热、低成本的镁橄 榄石LED灯具陶瓷散热外壳。
[0005]本发明的另一目的是提供一种镁橄榄石LED灯具陶瓷散热外壳的制备方法。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的。
[0007] -种镁橄榄石LED灯具陶瓷散热外壳，其特征在于，所述陶瓷材料坯体由以下组 分的重量百分比制成：水镁石15-25%，蛇纹石35-50%，滑石粉10-20%，烧结助剂1-3%，有机 添加剂12-18%，表面活性剂0. 3-0. 8%。
[0008]所述滑石粉为生滑石粉或烧滑石粉。
[0009]所述烧结助剂为石英、碳酸钙的一种。
[0010] 所述有机添加剂为58#全精炼石蜡、蜂蜡或硬脂酸中的一种。
[0011] 所述表面活性剂为植物油酸。
[0012] 一种镁橄榄石LED灯具陶瓷散热外壳的制备方法，其特征在于，依次由下列步骤 制成： (1)原料制作工艺步骤： ①将上述组分中的水镁石、蛇纹石、滑石粉、烧结助剂在球磨机中球磨8-12小时，待细 度D50 = 3-6微米后，将球磨好的混合粉进高温窑1280-1350°C煅烧，得预烧块； ② 干粉磨球：将上述步骤①制成的预烧块再次入球磨机球磨15-24小时，待细度达到 D50 = 1-3微米后将粉料放出球磨机，过80目筛，制备出所需的粉体； ③ 将步骤②所得粉体，加入上述有机添加剂，表面活性剂，在快速搅拌机中搅拌1-3小 时制备出所需的蜡饼原料； (2) 成型工艺步骤： 先将制备好的蜡饼原料放入慢搅拌机中，搅拌1-3小时后再将蜡浆倒入成型机或自动 成型机内进行压制，脱模制成所需形状的坯体； (3) 烧成工艺步骤： ① 将成型好的坯体放入匣钵内，再在匣钵内倒入氧化铝生粉，使氧化铝生粉完全包裹 坯体； ② 排胶工序：将装好坯体的匣钵放入中温窑内，最高烧成温度为900-1KKTC，烧成周 期为3-5天； ③ 完成排胶后，将坯体表面的氧化铝粉清干净后放至承烧板上，再连承烧板一起进入 高温窑烧成，烧成温度为：1320-1380°C，烧成周期为10-15小时，最后得成品。
[0013] 所述步骤（2)中压制时料缸温度为50-70°C，出料口温度为60-80°C，保压时间为 3-5 秒。
[0014] 所述步骤（3)中氧化铝生粉为80-160目。
[0015] 所述步骤（2)中坯体形状为圆锥形变截面翅片结构时，增加了外壳的散热表面积， 提高了散热效率；当翅片数为18片时，外壳的散热效果最佳。
[0016]本发明的有益效果是：本发明所述镁橄榄石LED灯具陶瓷散热外壳具有热导率 高，绝缘性能好，散热效果好，制作成本低，生产周期短，能批量生产，质量轻等优点，且热膨 胀系数与金属热膨胀系数接近，相对匹配高，于金属相结合后粘结力高，不容易发生脱落， 可制成灯头，LED支架，基板或C0B基板，适用于高功率和低功率的LED灯具外壳，包括陶瓷 基板的金属化制作，广泛应用于商业照明，室内照明等领域。
[0017]本发明采用水镁石和蛇纹石经高温煅烧生成晶粒完整，晶体缺陷少的镁橄榄石， 滑石粉在高温煅烧过程中，反应生成顽辉石和二氧化硅，使原料中存在顽辉石，进而抑制蛇 纹石转变成顽辉石的反应，促进镁橄榄石的生成与晶体生长。经过高温预烧之后，原料中镁 橄榄石晶粒生长较完整，晶体缺陷减少，烧结助剂与滑石粉反应生成微量玻璃相，填充在颗 粒状的镁橄榄石三叉晶界处，降低了烧成温度，节约了生产成本，提高了产品的致密度，使 精炼后的外壳导热率得到提_。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1为步骤（1)所得预烧块的XRD分析结果。
[0019]图2为步骤（3)所得镁橄榄石LED灯具陶瓷散热外壳的显微结构照片（SEM)。
[0020]图3为步骤（3)所得镁橄榄石LED灯具陶瓷散热外壳的XRD分析结果。
【具体实施方式】
[0021] 下面通过实施例对本发明做进一步描述。
[0022] 实施例1。
[0023] -种镁橄榄石LED灯具陶瓷散热外壳，其陶瓷材料坯体由以下组分的重量百分比 制成：水镁石21%，蛇纹石45%，烧滑石粉16%，石英粉4%，58#全精炼石蜡13. 5%，植物油酸 0? 5%。
[0024] 其制备方法依次由下列步骤制成： (1) 原料制作工艺步骤： ① 将上述组分中的水镁石、蛇纹石、烧滑石粉、石英粉在球磨机中球磨10小时，待细度 D50 = 5微米后，将球磨好的混合粉进高温窑1320°C煅烧，得预烧块； ② 干粉磨球：将上述步骤①制成的预烧块再次入球磨机球磨20小时，待细度达到D50 =3微米后将粉料放出球磨机，过80目筛，制备出所需的粉体； ③ 将步骤②所得粉体，加入上述58#全精炼石蜡，植物油酸，在快速搅拌机中搅拌2小 时制备出所需的蜡饼原料； (2) 成型工艺步骤： 先将制备好的蜡饼原料放入慢搅拌机中，搅拌1. 5小时后再将蜡浆倒入成型机或自动 成型机内进行压制，料缸温度为60°C，出料口温度为70°C，保压时间为3秒，最后脱模制成 所需形状的坯体； (3) 烧成工艺步骤： ① 将成型好的坯体放入匣钵内，再在匣钵内倒入100目的氧化铝生粉，使氧化铝生粉 完全包裹坯体； ② 排胶工序：将装好坯体的匣钵放入中温窑内，最高烧成温度为1050°C，烧成周期为5 天； ③ 完成排胶后，将坯体表面的氧化铝粉清干净后放至承烧板上，再连承烧板一起进入 高温窑烧成，烧成温度为：1360°C，烧成周期为15小时，最后得成品。
[0025] 实施例2。
[0026] -种镁橄榄石LED灯具陶瓷散热外壳，其陶瓷材料坯体由以下组分的重量百分比 制成：水镁石24%，蛇纹石42%，生滑石粉18%，碳酸钙1%，蜂蜡14. 7%，植物油酸0. 3%。
[0027] 其制备方法依次由下列步骤制成： (1) 原料制作工艺步骤： ① 将上述组分中的水镁石、蛇纹石、生滑石粉、碳酸钙在球磨机中球磨8小时，待细度 D50 = 4微米后，将球磨好的混合粉进高温窑1260°C煅烧，得预烧块； ② 干粉磨球：将上述步骤①制成的预烧块再次入球磨机球磨24小时，待细度达到D50 =2. 2微米后将粉料放出球磨机，过80目筛，制备出所需的粉体； ③ 将步骤②所得粉体，加入上述石蜡，油酸，在快速搅拌机中搅拌2小时制备出所需的 蜡饼原料； (2) 成型工艺步骤： 先将制备好的蜡饼原料放入慢搅拌机中，搅拌1小时后再将蜡浆倒入成型机或自动成 型机内进行压制，料缸温度为70°C，出料口温度为80°C，保压时间为5秒，最后脱模制成形 状为圆锥形变截面翅片的坯体，翅片数为18片； (3) 烧成工艺步骤： ①将成型好的坯体放入匣钵内，再在匣钵内倒入150目的氧化铝生粉，使氧化铝生粉 完全包裹坯体； ② 排胶工序：将装好坯体的匣钵放入中温窑内，最高烧成温度为980°C，烧成周期为4 天； ③ 完成排胶后，将坯体表面的氧化铝粉清干净后放至承烧板上，再连承烧板一起进入 高温窑烧成，烧成温度为：1315°C，烧成周期为15小时，最后得成品。
[0028] 产品性能检测。
[0029] 将实施例2所得镁橄榄石LED灯具陶瓷散热外壳经工业陶瓷国家测试中心江西省 工业陶瓷质量监督检验站检测，检测结果如表1所示。
[0030]表1
【权利要求】
1. 一种镁橄榄石LED灯具陶瓷散热外壳，其特征在于，所述陶瓷材料坯体由以下组分 的重量百分比制成：水镁石15-25%，蛇纹石35-50%，滑石粉10-20%，烧结助剂1-3%，有机添 加剂12-18%，表面活性剂0. 3-0. 8%。
2. 根据权利要求1所述的一种镁橄榄石LED灯具陶瓷散热外壳，其特征在于：所述滑 石粉为生滑石粉或烧滑石粉。
3. 根据权利要求1所述的一种镁橄榄石LED灯具陶瓷散热外壳，其特征在于：所述烧 结助剂为石英、碳酸钙中的一种。
4. 根据权利要求1所述的一种镁橄榄石LED灯具陶瓷散热外壳，其特征在于：所述有 机添加剂为58#全精炼石蜡、蜂蜡或硬脂酸中的一种。
5. 根据权利要求1所述的一种镁橄榄石LED灯具陶瓷散热外壳，其特征在于：所述表 面活性剂为植物油酸。
6. 权利要求1所述的一种镁橄榄石LED灯具陶瓷散热外壳的制备方法，其特征在于，依 次由下列步骤制成： (1) 原料制作工艺步骤： ① 将上述组分中的水镁石、蛇纹石、滑石粉、烧结助剂在球磨机中球磨8-12小时，待细 度D50 = 3-6微米后，将球磨好的混合粉进高温窑1280-1350°C煅烧，得预烧块； ② 干粉磨球：将上述步骤①制成的预烧块再次入球磨机球磨15-24小时，待细度达到 D50 = 1-3微米后将粉料放出球磨机，过80目筛，制备出所需的粉体； ③ 将步骤②所得粉体，加入上述有机添加剂，表面活性剂，在快速搅拌机中搅拌1-3小 时制备出所需的蜡饼原料； (2) 成型工艺步骤： 先将制备好的蜡饼原料放入慢搅拌机中，搅拌1-3小时后再将蜡浆倒入成型机或自动 成型机内进行压制，脱模制成所需形状的坯体； (3) 烧成工艺步骤： ① 将成型好的坯体放入匣钵内，再在匣钵内倒入氧化铝生粉，使氧化铝生粉完全包裹 坯体； ② 排胶工序：将装好坯体的匣钵放入中温窑内，最高烧成温度为900-1KKTC，烧成周 期为3-5天； ③ 完成排胶后，将坯体表面的氧化铝粉清干净后放至承烧板上，再连承烧板一起进入 高温窑烧成，烧成温度为：1320-1380°C，烧成周期为10-15小时，最后得成品。
7. 根据权利要求6所述的一种镁橄榄石LED灯具陶瓷散热外壳的制备方法，其特征 在于：所述步骤（2)中压制时料缸温度为50-70°C，出料口温度为60-80°C，保压时间为3-5 秒。
8. 根据权利要求6所述的一种镁橄榄石LED灯具陶瓷散热外壳的制备方法，其特征在 于：所述步骤（3)中氧化铝生粉为80-160目。
9. 根据权利要求6所述的一种镁橄榄石LED灯具陶瓷散热外壳的制备方法，其特征在 于：所述步骤（2)中坯体形状为圆锥形变截面翅片结构。
10. 根据权利要求9所述的一种镁橄榄石LED灯具陶瓷散热外壳的制备方法，其特征在 于：所述翅片数为18片。
【文档编号】C04B35/622GK104370538SQ201310749452
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年4月12日 优先权日:2014年4月12日
【发明者】王宅文, 徐小勇, 刘宗汉, 向芸, 曾蓉, 胡克林 申请人:王宅文