[發明專利]有余輝的磷光復合材料

有效

• 申請號: 201710591320.2
• 申請日: 2013-11-07
• 公開（公告）號: CN107338053B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: D·伯納;R·吉羅德;O·普杰爾;I·里戈蒂
• 申請（專利權）人: 勞力士有限公司
• 主分類號: C09K11/80
• 分類號: C09K11/80
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 王媛;鐘守期

本發明涉及一種有余輝的磷光陶瓷復合材料，其是包含如下兩個以上的相的燒結致密體：由至少一種金屬氧化物組成的第一相以及由含至少一種經還原的氧化態的活化元素的金屬氧化物組成的第二相。本發明還涉及一種用于制備前述權利要求中任一項所限定的磷光陶瓷復合材料的方法，所述方法包括以下步驟：制備金屬氧化物和磷光體的混合物；由所述混合物制造生坯；以及將所述生坯在還原性氣氛中熱處理。

本申請是2013年11月7日提交的發明名稱為“有余輝的磷光復合材料”的第201310548190.6號發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及一種陶瓷復合材料，其呈現高的機械強度并能夠呈現有余輝的磷光(persistent phosphorescence)，以及涉及一種制備所述陶瓷復合材料的方法。

背景技術

二氧化鋯(或氧化鋯，ZrO₂)是研究最多的陶瓷材料之一。ZrO₂在室溫下具有單斜晶結構并在高溫下轉變為四方結構和立方結構。由立方至四方至單斜變換所產生的體積膨脹引起較大的應力，且這些應力導致ZrO₂在從高溫冷卻時破裂。當氧化鋯與其他氧化物摻混時，所述四方相和/或立方相是穩定的。有效的摻雜物包括氧化鎂(MgO)、氧化釔(Y₂O₃，三氧化二釔)、氧化鈣(CaO)以及氧化鈰(Ce₂O₃)。

氧化鋯的相“穩定”狀態通常更有用。在加熱時，氧化鋯會經歷破壞性相變。通過加入例如少量三氧化二釔，所述相變會最小化，且得到的材料具有優異的熱性能、機械性能和電性能。在某些情況下，所述四方相可為亞穩態的。如果存在足量的亞穩態的四方相，則由裂紋尖端的應力集中所放大的外加應力可導致所述四方相轉變為單斜相，伴隨著相應的體積膨脹。然后，該相轉變可將裂紋壓縮，延遲其生長，并增強機械性能。該機制已知為相變增韌(transformation toughening)，其顯著地增加了由穩定化的氧化鋯制成的產品的可靠性和使用壽命。

Drennan和Hanninck(J.A.Ceram.Soc.1986；69(7):541-546)已描述了加入SrO可有效地抵消SiO₂污染物在用氧化鎂部分穩定的氧化鋯中的不利作用。似乎所述效果通過形成包含Si和Sr的玻璃相而獲得，所述玻璃相在燒結期間從大部分陶瓷中產生。

Cutler和Virkar(J.A.Ceram.Soc.1991；74(1):179-186)已示出了將SrO和Al₂O₃加入到摻雜Ce的氧化鋯中通過形成鋁酸鍶片晶(SrAl₁₂O₁₉)而引起氧化鋯的機械增強。這使得可制備具有良好硬度和強度的堅韌Ce-氧化鋯。還已知當將適合的稀土摻雜物納入該材料中時，SrAl₁₂O₁₉表現出有余輝的磷光特性。但是，由Cutler和Virkar描述的鋁酸鍶相無磷光性，這大概是因為Ce沒有摻入鋁酸鍶相中且氧化態不是非活性Ce⁴⁺態。

一種用于光轉換應用的復合陶瓷材料記載于EP 1 588 991 A1中，其中一個相為熒光相。該文獻中的實例集中于Al₂O₃和摻雜Ce的Y₃Al₅O₁₂的復合物。該材料通過將基礎材料混合，然后在1900-2000℃下于真空中融合而得到，不進行任何其他熱處理。已記載該材料可將430至480nm的藍光(例如由藍色LED發射的光)轉換為“白”光。為此，該材料傳輸一部分所述發射的藍光，而另一部分發射的藍光通過Y₃Al₅O₁₂:Ce相轉換為黃光(圍繞530nm的寬的發射光譜)。所得到的呈現白光的顏色可通過改變材料的厚度來調整。