超细荧光粉制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种荧光粉制备方法，具体为超细荧光粉制备方法，原料为Y2O3和Eu2O3，加入BaCl2和H3BO3作为助熔剂，将原料高温煅烧，破碎处理、粉碎、清洗、包膜、过筛后的粉浆进行离心脱水、烘干即可得到超细荧光粉。本发明提供的超细荧光粉制备方法，采用高温固相法，设备简单，操作成本低，合成周期短，无需使用强酸、醇盐等对人体有害的物质。在采用Al2O3或SiO2进行包膜后，避免了荧光粉的二次团聚，且达到修复晶体表面缺陷的作用，从而得到衰减小、亮度高、分散性好的超细荧光粉。
【专利说明】超细荧光粉制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种荧光粉制备方法，具体为超细荧光粉制备方法。
【背景技术】
[0002]超细荧光粉是指纳米-亚微米尺度附近的荧光粉，是一类在显示和照明领域有着重要应用前景的荧光粉。由于纳米-亚微米粒子本身的量子限域效应、小尺寸效应、表面态效应等物理效应影响，使得这类荧光粉在物理、光化学等方面具有许多奇特而又极具应用价值的特性。传统商用荧光粉皆为微米粉，在此基础上，用工业适用的方法将传统商用微米粉做的更细，提高涂覆率，且不影响发光性能，对于传统荧光粉的应用具有重要意义。
[0003]目前报道的超细荧光粉的制备方法主要有溶胶-凝胶法、燃烧法、水热法、均相沉淀法等等，均需要使用强酸将原料溶解成溶液状态，采用调节PH等手段后制成前驱体，再进行煅烧。这些方法都需要使用专用设备，工序繁琐，技术难度大，成本高，若基质残留，则会降低发光强度，强酸、醇盐等对人体也有害，安全性差，不适于大规模生产。
【发明内容】
[0004]针对上述技术问题，本发明提供一种工艺简单、不使用强酸等有害物质的超细粉生产方法，具体的技术方案为:
超细荧光粉制备方法 ，包括以下步骤:
(1)原料为，中心粒径为4-5μ m的Y2O3和Eu2O3,质量比Y2O3 =Eu2O3=10: 5~8 ;先将原料的一半投入混料桶中，加入原料质量比0.4-0.6%的BaCl2和质量比0.05%-0.1%的H3BO3作为助熔剂，然后投入剩余的原材料，进行混料20-40小时；
(2)将混合均匀的原料装入坩埚中，压实成粉饼，并在压紧的粉饼中间打出圆孔，使粉饼受热均匀，加盖进行高温煅烧，1200-1350°C下保温5-7小时；
(3)煅烧后，充分冷却，取出粉饼进行破碎处理；
(4)过筛后的粉体进行气流磨，进气压力为0.5-lKPa，粉碎压力为0.2-0.6KPa ；
(5)将气流磨后的粉体加入清水进行清洗；
(6)清洗后的粉浆，加入原料质量比的0.02%-0.05%纳米Al2O3或S12,搅拌10-15分钟，进行包膜；
(7)将包膜后的粉浆进行湿过筛，筛网目数为300-400目；
(8)将湿过筛后的粉浆进行离心脱水；
(9)离心脱水后的粉体放入烘箱，110-150°C下烘烤12-18个小时；
(10)烘干后的粉体过筛，筛网目数为80-150目，即可得到超细荧光粉。
[0005]步骤(1)所述的混料，在混料桶加入硬质塑料球，每500公斤原料加20个塑料球，每个塑料球直径6 cm,以10-20转/分的转速混料20-40小时。
[0006]步骤(3)所述的破碎处理，将粉饼投入颚式破碎机，进行一遍粗破，粗破后的粉体投入辊间距为15-25丝的辊式破碎机进行两遍细破，最后将破碎过的粉体经过100目过筛机过筛。
[0007]步骤(5)所述的清洗，方法为，按粉体重:水的体积=IKg:1~1.5L的比例放入清洗桶，第一次清洗水温>40°C，搅拌10-15分钟后，使粉浆自然沉淀，抽取上层清液至粉浆上方3-8cm处，第二次清洗水温>60°C，搅拌10-15分钟后，使粉浆自然沉淀，抽取上层清液至粉浆上方3-8cm处。
[0008]步骤(8)所述的离心脱水，将三层滤布袋放入离心机桶内，启动旋转一分钟使滤布袋贴紧桶壁，再放入粉浆离心至脱水。
[0009]本发明提供的超细荧光粉制备方法，采用高温固相法，设备简单，操作成本低，合成周期短，无需使用强酸、醇盐等对人体有害的物质，适于工业大规模生产。高温固相法制备的晶体质量优良，表面缺陷少，发光效率高，在采用Al2O3或S12进行包膜后，避免了荧光粉的二次团聚，且达到修复晶体表面缺陷的作用，从而得到衰减小、亮度高、分散性好的超细荧光粉。制的超细荧光粉的粒径在2-5 μ m之间，该超细荧光粉相较于普通的大颗粒的荧光粉具有更好的上管率，以T8管为例，平均节省粉30%左右，提高了资源的利用率。
[0010]说明书附图
图1为实施例2所得超细荧光粉的SEM图；
图2常用红色荧光粉的SEM图；
图3实施例2与常用红色荧光粉的光谱比较图。
【具体实施方式】
[0011]结合实施例说明本发明的【具体实施方式】。
[0012]实施例1
(I)原料为，中心粒径为4-5 μ m的Y2O3和Eu2O3,质量比Y2O3 =Eu2O3=10: 5 ;先将原料的一半投入混料桶中，加入原料质量比0.6%的BaCl2和质量比0.08%的H3BO3作为助熔剂，然后投入剩余的原材料，并加入硬质塑料球，以10转/分的转速混料30小时。
[0013](2)将混合均匀的原料装入坩埚中，压实成粉饼，并在压紧的粉饼中间打出圆孔，使粉饼受热均匀，加盖进行高温煅烧，1300°C下保温5小时。
[0014](3)煅烧后，充分冷却，取出粉饼进行破碎处理；将粉饼投入颚式破碎机，进行一遍粗破，粗破后的粉体投入辊间距为15丝的辊式破碎机进行两遍细破，最后将破碎过的粉体经过100目过筛机过筛。
[0015](4)过筛后的粉体进行气流磨，进气压力为0.5KPa，粉碎压力为0.2KPa。
[0016](5)将气流磨后的粉体加入清水进行清洗；按粉体重:水的体积=IKg:1L的比例放入清洗桶，第一次清洗水温50°C，搅拌10分钟后，使粉浆自然沉淀，抽取上层清液至粉浆上方3cm处，第二次清洗水温70°C，搅拌15分钟后，使粉浆自然沉淀，抽取上层清液至粉浆上方3cm处。
[0017](6)清洗后的粉浆，加入原料质量比的0.02%纳米Al2O3，搅拌10分钟，进行包膜。
[0018](7)将包膜后的粉浆进行湿过筛，筛网目数为300目。
[0019](8)将湿过筛后的粉浆进行离心脱水；将三层滤布袋放入离心机桶内，启动旋转一分钟使滤布袋贴紧桶壁，再放入粉浆离心至脱水。
[0020](9)离心脱水后的粉体放入烘箱，110°C下烘烤12个小时。
[0021](10)烘干后的粉体过筛，筛网目数为80目，即可得到超细荧光粉。
[0022]实施例2
Cl)原料为，中心粒径为4-5 μ m ^ Y2O3和Eu2O3,质量比Y2O3 =Eu2O3=10:5.8原料的一半投入混料桶中，加入原料质量比0.5%的BaCl2和质量比0.08%的H3BO3作为助熔剂，然后投入剩余的原材料，并加入硬质塑料球，以15转/分的转速混料24小时。
[0023](2)将混合均匀的原料装入坩埚中，压实成粉饼，并在压紧的粉饼中间打出圆孔，使粉饼受热均匀，加盖进行高温煅烧，1280°C下保温6小时。
[0024](3)煅烧后，充分冷却，取出粉饼进行破碎处理；将粉饼投入颚式破碎机，进行一遍粗破，粗破后的粉体投入辊间距为20丝的辊式破碎机进行两遍细破，最后将破碎过的粉体经过100目过筛机过筛。
[0025](4)过筛后的粉体进行气流磨，进气压力为0.8KPa，粉碎压力为0.4KPa。
[0026](5)将气流磨后的粉体加入清水进行清洗；按粉体重:水的体积=IKg:1.2L的比例放入清洗桶，第一次清洗水温50°C，搅拌15分钟后，使粉浆自然沉淀，抽取上层清液至粉浆上方5cm处，第二次清洗水温80°C，搅拌15分钟后，使粉浆自然沉淀，抽取上层清液至粉浆上方5cm处。
[0027](6)清洗后的粉浆，加入原料质量比的0.03%纳米Al2O3，搅拌15分钟，进行包膜。
[0028](7)将包膜后的粉浆进行湿过筛，筛网目数为380目。
[0029](8)将湿过筛后的粉浆进行离心脱水；将三层滤布袋放入离心机桶内，启动旋转一分钟使滤布袋贴紧桶壁，再放入粉浆离心至脱水。
[0030](9)离心脱水后的粉体放入烘箱，130°C下烘烤17个小时。
[0031](10)烘干后的粉体过筛，筛网目数为100目，即可得到超细荧光粉。
[0032]本实施例所得的超细荧光粉与常用的红色荧光粉性能进行SEM检测，如图1和图2，并且对实施例2所得的超细荧光粉与常用红色荧光粉的光谱进行比较，如图3，结果显示，实施例2的超细荧光粉粒径较小，但与常用红色荧光粉的发光光谱基本一样。
[0033]实施例3
Cl)原料为，中心粒径为4-5 μ m ^ Y2O3和Eu2O3,质量比Y2O3 =Eu2O3=10: 6.8原料的一半投入混料桶中，加入原料质量比0.4%的BaCl2和质量比0.1%的H3BO3作为助熔剂，然后投入剩余的原材料，并加入硬质塑料球，以20转/分的转速混料20小时。
[0034](2)将混合均匀的原料装入坩埚中，压实成粉饼，并在压紧的粉饼中间打出圆孔，使粉饼受热均匀，加盖进行高温煅烧，1350°C下保温6小时。
[0035](3)煅烧后，充分冷却，取出粉饼进行破碎处理；将粉饼投入颚式破碎机，进行一遍粗破，粗破后的粉体投入辊间距为25丝的辊式破碎机进行两遍细破，最后将破碎过的粉体经过100目过筛机过筛。
[0036](4)过筛后的粉体进行气流磨，进气压力为0.8KPa，粉碎压力为0.4KPa。
[0037](5)将气流磨后的粉体加入清水进行清洗；按粉体重:水的体积=IKg:1.4L的比例放入清洗桶，第一次清洗水温60°C，搅拌15分钟后，使粉浆自然沉淀，抽取上层清液至粉浆上方5cm处，第二次清洗水温80°C，搅拌10分钟后，使粉浆自然沉淀，抽取上层清液至粉浆上方8cm处。
[0038] (6)清洗后的粉浆，加入原料质量比的0.03%纳米S12，搅拌12分钟，进行包膜。
[0039](7)将包膜后的粉浆进行湿过筛，筛网目数为300目。
[0040](8)将湿过筛后的粉浆进行离心脱水；将三层滤布袋放入离心机桶内，启动旋转一分钟使滤布袋贴紧桶壁，再放入粉浆离心至脱水。
[0041](9)离心脱水后的粉体放入烘箱，140°C下烘烤18个小时。
[0042](10)烘干后的粉体过筛，筛网目数为100目，即可得到超细荧光粉。
[0043](9)将步骤(8)烘干后的粉体最后过一遍筛，筛网目数为100目，即可得到目标超细荧光粉。
[0044]实施例4
Cl)原料为，中心粒径为4-5 μ m的Y2O3和Eu2O3,质量比Y2O3 =Eu2O3=10: 8原料的一半投入混料桶中，加入原料质量比0.6%的BaCl2和质量比0.05%的H3BO3作为助熔剂，然后投入剩余的原材料，并加入硬质塑料球，以15转/分的转速混料40小时。
[0045](2)将混合均匀的原料装入坩埚中，压实成粉饼，并在压紧的粉饼中间打出圆孔，使粉饼受热均匀，加盖进行高温煅烧，1200°C下保温7小时。
[0046](3)煅烧后，充分冷却，取出粉饼进行破碎处理；将粉饼投入颚式破碎机，进行一遍粗破，粗破后的粉体投入辊间距为20丝的辊式破碎机进行两遍细破，最后将破碎过的粉体经过100目过筛机过筛。
[0047](4)过筛后的粉体进行气流磨，进气压力为lKPa，粉碎压力为0.6KPa。
[0048](5)将气流磨后的粉体加入清水进行清洗；按粉体重:水的体积=IKg:1.5L的比例放入清洗桶，第一次清洗水温60°C，搅拌10分钟后，使粉浆自然沉淀，抽取上层清液至粉浆上方8cm处，第二次清洗水温80°C，搅拌10分钟后，使粉浆自然沉淀，抽取上层清液至粉浆上方5cm处。
[0049](6)清洗后的粉浆，加入原料质量比的0.05%纳米Al2O3，搅拌15分钟，进行包膜。
[0050](7)将包膜后的粉浆进行湿过筛，筛网目数为350目。
[0051 ] (8)将湿过筛后的粉浆进行离心脱水；将三层滤布袋放入离心机桶内，启动旋转一分钟使滤布袋贴紧桶壁，再放入粉浆离心至脱水。
[0052](9)离心脱水后的粉体放入烘箱，150°C下烘烤15个小时。
[0053](10)烘干后的粉体过筛，筛网目数为150目，即可得到超细荧光粉。
[0054]将实施例制的的产品与常用的红色荧光粉性能进行检测，结果见表1:
表1:实施例和常用红粉的性能比较
【权利要求】
1.超细荧光粉制备方法，其特征在于:包括以下步骤， (1)原料为，中心粒径为4-5μ m的Y2O3和Eu2O3,质量比Y2O3 =Eu2O3=10: 5~8 ;先将原料的一半投入混料桶中，加入原料质量比0.4-0.6%的BaCl2和质量比0.05%-0.1%的H3BO3作为助熔剂，然后投入剩余的原材料，进行混料20-40小时； (2)将混合均匀的原料装入坩埚中，压实成粉饼，并在压紧的粉饼中间打出圆孔，使粉饼受热均匀，加盖进行高温煅烧，1200-1350°C下保温5-7小时； (3)煅烧后，充分冷却，取出粉饼进行破碎处理； (4)过筛后的粉体进行气流磨，进气压力为0.5-lKPa，粉碎压力为0.2-0.6KPa ； (5)将气流磨后的粉体加入清水进行清洗； (6)清洗后的粉浆，加入原料质量比的0.02%-0.05%纳米Al2O3或S12,搅拌10-15分钟，进行包膜； (7)将包膜后的粉浆进行湿过筛，筛网目数为300-400目； (8)将湿过筛后的粉浆进行离心脱水； (9)离心脱水后的粉体放入烘箱，110-150°C下烘烤12-18个小时； (10)烘干后的粉体过筛，筛网目数为80-150目，即可得到超细荧光粉。
2.根据权利要求1所述的超细荧光粉制备方法，其特征在于:步骤(1)所述的混料，在混料桶加入硬质塑料球，每500公斤原料加20个塑料球，每个塑料球直径6 cm,以10-20转/分的转速混料20-40小时。
3.根据权利要求1所述的超细荧光粉制备方法，其特征在于:步骤(3)所述的破碎处理，将粉饼投入颚式破碎机，进行一遍粗破，粗破后的粉体投入辊间距为15-25丝的辊式破碎机进行两遍细破，最后将破碎过的粉体经过100目过筛机过筛。
4.根据权利要求1所述的超细荧光粉制备方法，其特征在于:步骤(5)所述的清洗，方法为，按粉体重:水的体积=IKg:fl.5L的比例放入清洗桶，第一次清洗水温>40°C，搅拌10-15分钟后，使粉浆自然沉淀，抽取上层清液至粉浆上方3-8cm处，第二次清洗水温>600C，搅拌10-15分钟后，使粉浆自然沉淀，抽取上层清液至粉浆上方3-8cm处。
5.根据权利要求1所述的超细荧光粉制备方法，其特征在于:步骤(8)所述的离心脱水，将三层滤布袋放入离心机桶内，启动旋转一分钟使滤布袋贴紧桶壁，再放入粉浆离心至脱水。
【文档编号】C09K11/02GK104130778SQ201410374048
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2014年8月1日
【发明者】杨道春, 朱亦英, 吴俊洋, 陆洲 申请人:宜兴银茂荧光材料有限公司