专利名称:碳还原法合成灯用稀土蓝、绿两种荧光粉的制作方法
一种稀土三基色荧光粉。使用稀土三基色荧光粉的荧光灯具，其具有光能量高，显色性好，色温可调和荧光灯光衰小，使用寿命长等优点。然而，稀土兰、绿两种荧光粉均系由低价态稀土离于激活的铝酸盐荧光粉。其化学式分别为(Ba、Eu)Mg2Al16O27，(兰色)、(Ce，Tb)MgAl11O19、(绿色)，即它们分别由Eu+2、Ce+3和Tb+3激活形成发光中心。使用的稀土原料，国内外一般是市售的稳定态的Eu2O3，CeO2和Tb4O7，故在兰、绿荧光粉的合成中，都要有“还原”步骤。而且由于Al2O3的化学性质，合成稀土铝酸盐必须在1400-1600℃下进行，这样才可以获得高质量的产品，因此，国内外合成方法均采用1400-1600℃下灼烧两次，每次三小时左右，然后在1000-1200℃下和H2-N2气氛中还原3-6小时以上，这一生产工艺具有周期长(三次灼烧)，不安全(高温下氢气易引起爆炸事故)，成本高。
此外。碳还原法尚有两个有待解决的技术难题，一是高温下黑色碳粉粒要污染产品二是高温下碳的还原性过强，会使盐类中的金属离子还原为金属单质(如Ba)会使产品的发光亮度下降。
针对上述问题，本发明研究出一步碳还原法合成灯用稀土兰，绿荧光粉的新方法，本发明的特点是只需经过一个步骤，便可以完成合成还原两个操作程序，变三次灼烧为一次灼烧〔见附图1〕，这样既可缩短生产周期，提高生产效率，又不需要使用氢气，避免了氢气爆炸事故，保证了安全生产。
本发明的另一特点是采用了灼烧坩埚〔见附图2〕进行一步法合成。刚玉园盖(5)和氧化铝粉(6)的作用是“挡住”大量的空气不让进入坩埚，只让极小量空气进入，“控制”氧气量，以造成氧气不足，使碳和氧实现下列化学反应
而刚玉小园盖(2)是“挡住”碳粒不让它污染试料，而刚玉小园盖(2)和坩埚(7)之间留有缝隙，缝隙间装填该产品次品，让CO气体进入试料，使高价稀土还原为低价稀土(Eu2+，Ce3+，Tb3+)并可避免再氧化。
本发明还有一个特点绿色荧光粉合成中，CeO2和Tb4O7虽可在高温下还原为Ce3+和Tb3+，但在冷却过程中，由于空气中氧的作用，又有一部分Ce+3和Tb+3要被氧化成高价，使产品的发光亮度降低，国外在冷却过程中采用氮气保护，防止氧化，这给生产带来不便;可喜的是采用本发明，园满地控制了氧气进入试料中。很简便地防止了Ce+3和Tb+3再氧化。
本发明用于生产，采用一个坩埚生产，每炉产量可成10倍地增加;生产效率提高了两倍，每生产一公斤产品用电可节省160度以上;兰色荧光粉的发光强度为N2-H2还原法产品的发光强度的110-120%，而成品率和产率均在95%以上改用分析纯Al2O3代替光谱纯Al2O3，使生产成本有较大降低。
附图1、系稀土三基色兰色和缘色荧光粉合成工艺流程图
附图2、为兰色，绿色荧光粉灼烧样品的装置图;
图中1、兰色或绿色荧光粉的试料;
2、刚玉小园盖，用以隔开碳粒和试料;
3、本产品的次品，使CO能进入试料;
4、碳粒;用以与O2反应得CO;
5、刚玉大园盖;
6、氧化铝粉，用以控制空气进入量;
7、刚玉坩埚。
实施例1按常规比例称取Eu2O3、4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O、BaCO3、Al2O3和MgF2，球磨混合均匀，按图2装料，室温进炉，1400-1600℃下灼烧3-6小时，1200℃以上出炉，冷却，选粉，过筛得到兰色荧光粉。
实施例2按常规比例准确称取Tb4O7、CeO2、Al2O3、MgO和B2O3，球磨混合均匀，按图装料、室温进炉，1400-1600℃下灼烧3-6小时，出炉，冷却，选粉，过筛得到绿色荧光粉。
权利要求
1、一种灯用稀土三基色荧光粉；本发明的特征在于；按设计的灼烧装置装填试料，采用一次灼烧，一步实现固相合成和还原，生产出稀土兰、绿两种荧光粉；
2、按权项1所述的一步固相合成法的工艺流程的特征在于将按比例混好的试料球磨均匀;在坩埚中一次灼烧，进行合成和还原;再经选粉，过筛后得到荧光粉;
3、按权项1或2所述本发明的特征是;一次灼烧，实现合成和还原的技术条件是;温度1400-1600℃灼烧3-6小时左右;
4、按权项1所述本发明使用的装料的坩埚的结构特征在于
(1)在坩埚内试料(1)和碳粒(4)之间，有一块刚玉园盖将试料(1)和碳粒(4)分隔开;
(2)在刚玉园盖(2)和坩埚(7)面向坩埚口的接缝处，装填一圈该产品的次品(3)以达到CO气体能进入试料(1);
(3)在坩埚的开口，加有一块与坩埚相接触的刚玉盖(5);
(4)在刚玉盖(5)与坩埚(7)接触处，加有氧化铝粉(6);
(5)按权项1或2或3，本发明的特征在于，兰色荧光粉的主原料Al2O3为分析纯Al2O3。
专利摘要
发明描述了碳还原法合成灯用稀土蓝、绿两种荧光粉的方法，将常用的三次灼烧改为一次灼烧，并用设计的灼烧装置装填试料，来实现一步合成和还原；并避免了Ce+3和Tb+3的再氧化。生产蓝、绿荧光粉的方法简便，安全，生产效率高，产量增加10倍；蓝色荧光粉的发光强度是N2-H2还原法产品的发光强度的110-120％，生产成本低。
文档编号C09K11/77GK85100242SQ85100242
公开日1986年10月15日 申请日期1985年4月1日
发明者何喜庆, 蒋昌武, 吴琳琍, 陈纯, 孙聚堂 申请人:武汉大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan