[发明专利]一种氧化铝基质的荧光陶瓷的制备方法及相关荧光陶瓷

说明书

本发明保护一种氧化铝基质的荧光陶瓷的制备方法，依序包括以下步骤：将氧化铝、荧光粉与烧结助剂混合并除杂，得到荧光陶瓷前驱体粉末，然后将粉末在无氧气氛下烧结，得到荧光陶瓷。其中，各组分的粒径选择为预设大小，荧光陶瓷前驱体粉末在烧结步骤中经过高压处理，而且烧结助剂以其对应的硝酸盐作为引入氧化物的原料。该制备方法使得在制备过程中荧光粉保持晶体新貌不变的情况下，氧化铝以较低温度进入液相，得到均匀、致密、低孔隙率的荧光陶瓷，极大的提高了荧光陶瓷的导热性能和发光效率。

技术领域

本发明涉及荧光陶瓷领域，特别是涉及一种氧化铝基质的荧光陶瓷的制备方法及相关荧光陶瓷。

背景技术

蓝色激光激发荧光材料获得可见光的技术，随着激光显示技术的发展不断获得重视，当前的研究大方向主要是针对激光激发荧光粉的特性来开发新型的荧光材料(波长转换材料)，主要的要求是发光亮度高、能够承受大功率激光照射、光学转换效率高、导热性能高等特点。

传统的荧光陶瓷主要针对LED的发光特性开发，由于LED芯片的功率较小，发出的蓝光功率密度较低，因此针对LED开发的发光陶瓷的发光效率并没有得到足够的重视。比如常见的YAG荧光陶瓷主要由原料粉末Al₂O₃、Y₂O₃、CeO₂煅烧后，压力机下压制成片，然后烧结得到荧光陶瓷。由于荧光陶瓷一般覆盖LED表面，需追求一定的透光性能，因此YAG荧光陶瓷比较偏向透光度性能，其中的晶粒成长程度较低，导致其发光亮度偏低。此外，传统的YAG陶瓷的热导率也相对较低，一般为10～14W/(m·K)，随着激光光源技术的发展，光源功率越来越大，要求光转换材料具有更高的热导性能，能够将光转化过程中产生的大量热量迅速的传递出去。

因此，一种获得高热导率、高发光效率的荧光陶瓷的制备方法亟待开发。

发明内容

针对上述现有技术中，制备得到的荧光陶瓷热导率低、发光效率低的缺陷，本发明提供一种获得高热导率、高发光效率的荧光陶瓷的制备方法，依序包括以下步骤：

混料：获得氧化铝和烧结助剂的混合粉末，将氧化铝和烧结助剂的混合粉末与荧光粉均匀混合，得到荧光陶瓷前驱体浆料，氧化铝的粒径为0.05～1μm，荧光粉为YAG掺杂镧系元素的荧光粉或LuAG掺杂镧系元素的荧光粉，荧光粉的粒径为10～30μm，烧结助剂为氧化镁、氧化钇或氧化镁-氧化钇混合物，烧结助剂以其对应的硝酸盐作为引入氧化物的原料；除杂：将荧光陶瓷前驱体浆料干燥，除去其中的水和有机物，获得荧光陶瓷前驱体粉末；烧结：将荧光陶瓷前驱体粉末烧结，得到荧光陶瓷，烧结温度为1250～1750℃，烧结在无氧气氛下进行，其中，该荧光陶瓷前驱体粉末在烧结前和/或热处理中经过5MPa以上高压预处理，使粉末保持致密。

优选地，混料步骤包括，将氧化铝粉末与质量分数为1～3％的PEG水溶液混合，使氧化铝粉末分散于PEG水溶液，得到氧化铝的PEG水溶液；获取烧结助剂对应的硝酸盐，将其配置为浓度为0.01～1mol/L的硝酸盐水溶液；将氧化铝的PEG水溶液与硝酸盐水溶液混合，滴入0.01～0.1mol/L的沉淀剂水溶液，使混合液的pH值为8～10，得到悬浮液，将悬浮液固液分离，将其中的固体成分在200～500℃煅烧，得到氧化铝和烧结助剂的混合粉末。

优选地，荧光粉包括YAG:Ce³⁺或LuAG:Ce³⁺。

优选地，荧光粉占荧光陶瓷前驱体粉末总量的质量百分比为30～80％，烧结助剂占荧光陶瓷前驱体粉末总量的质量百分比为0.05～3％。

优选地，烧结步骤中，无氧气氛为氮气、氢气、氮气氢气混合气、惰性气体或真空气氛。