長余輝發光陶瓷磚的研制

王曉嬌 李智鴻 鐘保民

摘 要：本文選取稀土摻雜高亮長余輝發光材料，通過制備低溫熔塊，燒制出一種長余輝發光陶瓷拋晶磚，光照激發后，暗置1h后的發光強度達到：25mcd/m2，余輝時間：4h， 表面莫氏硬度達到4，防污達到5級。

關鍵詞：長余輝;發光;陶瓷磚

1 前 言

當前長余輝發光材料主要分為三大類：（1）硫化物系列長余輝發光材料;（2）鋁酸鹽體系長余輝發光材料;（3）硅酸鹽體系長余輝發光材料[1，2];三類材料各具特點，硫化物系列由于長余輝性能差，基本已經淘汰使用，鋁酸鹽體系較常用，且生產工藝成熟，硅酸體系雖然長余輝、耐溫性能優異，但產業化的類別并不多，并且產業化的產品與鋁酸鹽體系相比發光強度低于鋁酸鹽體系。

目前發光陶瓷磚主要分為兩大類：一類是利用現有的長余輝發光材料與陶瓷釉料、干粒等球磨、混合燒制成發光陶瓷磚;另一類是將透明陶瓷或者普通陶瓷磚通過結構設計與LED等發光部件進行復合，制成附加發光、指示功能的陶瓷制品。而第一類發光陶瓷磚產品又可細分為幾種制備方法：（1）是將發光粉與釉粉一起球磨混合制備出發光釉，噴施到磚體上進行燒制;（2）是將發光粉進行絲網布撒、絲網印刷，再在表面布施透明的干粒層進行燒制;（3）將發光粉與熔塊、干粒進行干法混合，并通過絲網等布施在磚面上進行二度、三度低溫燒制。前兩種制備方法中由于球磨、長時間與水接觸會大大減弱鋁酸鹽體系發光粉的發光效果[3]，絲網印刷發光粉，發光層無法燒結易產生剝離等缺陷。

本文選取高亮度長余輝稀土摻雜的發光材料為發光基質，制備低膨脹系數的的低溫熔塊，采用干法混合方法制備具有長余輝發光效果的陶瓷拋晶磚。

2 實驗內容

2.1實驗原料

高嶺土，硅灰石，燒滑石，鉀長石，鈉長石，硼砂，硼酸，氧化鋅，碳酸鋇等常用陶瓷原料;發光粉優選稀土摻雜藍綠色發光粉Sr4AL14O25：Eu，Dy。

2.2設備及表征

TC-16試驗高溫熔塊爐，ST-86LA-3型屏幕亮度計，紫外光燈箱，莫氏硬度計，HYK-10000A型數顯式抗折儀，真空吸水率儀。

3 工藝步驟

3.1熔塊的制備

（1）配方設計。

透明熔塊的化學組分：67.52%的SiO2、6.66%的Al2O3、0.14%的Fe2O3、4.26%的CaO、1.04%的MgO、3.44%的K2O、3.53%的Na2O、6.95%的B2O3、0.30%的ZnO、5.91%的BaO，及其他礦物材料帶入的含量<0.01%的伴生元素。

（2）熔塊的制備工藝。

配料—混料—高溫熔制（1500℃，保溫1h）—水淬—干燥—粉碎—過篩（取80目-200目）—除鐵—備用。

將原料按比例稱料并混合均勻并投入熔塊爐，原料的顆粒粒徑控制在80目以上。

3.2 噴涂粘性物質

取帶有白底釉燒結的陶瓷磚做為基材，將陶瓷干粒膠水按比例（膠水：水=1：2）進行稀釋，并攪拌均勻、噴涂在基材上。

3.3 布施發光層

將3.1所制備的80-200目的熔塊顆粒與發光粉按比例混合均勻，發光粉的摻加比例為11%。選用布料皮帶或布料?？虻?，將混合好的粉料在基材表面進行布施，布施厚度約為2mm，此層將形成發光層。

3.4 噴涂粘性物質

在布施發光層后噴涂稀釋后的膠水，比例同上3.2。

3.5 燒成

將上述磚放進溫度為900-930℃的二度或者三度燒的窯爐，進行燒制，高溫時間約為15-20min。

3.6拋光及打蠟

將制作的樣板進行磨邊、2000目拋光、打蠟。

4 結果與討論

4.1發光強度與余輝時間

將樣板放入紫外燈箱，紫外光照射10min，然后放進暗格中按時間連續測試其發光強度值，并繪制以下余輝衰減曲線圖。

余輝時間的判定，以發光陶瓷磚在黑暗環境中亮度衰減至肉眼可辨識的光強（0.32mcd/m2）[4]的時間為余輝時間。本文試驗制備的發光陶瓷磚發光余輝時間達到4h，筆者另外試驗了更低溫（700-800℃）燒結試驗，其余輝時間可長達10h，試驗表明燒成溫度越高，高溫陶瓷熔塊或者干粒對發光粉的熔蝕破壞作用加強，發光余輝時間越短。

4.2樣品的理化性能

5 結 論

由于受發光粉本身性能的限制：前期發光亮度衰減極快，一般是前半小時衰減最快，導致所制備的發光陶瓷制品也同樣存在這個問題[5]。另外，雖然目前的發光磚產品余輝時間較長但是亮度不夠高，應用領域大大縮小，尚未發現更好的發光材料或者制備方法可以使發光陶瓷磚的高亮時間持續長達數小時以上。如何解決發光陶瓷磚高亮度持續時間短的問題，待技術人員進一步的研究探索。

參考文獻

[1]肖志國，羅昔賢，夏威，劉劍雄，劉麗芳.長余輝發光材料在陶瓷行業的應用研究[J].中國稀土學報，2001，19（6）：561-562

[2]李紅娜.硅酸鹽長余輝發光材料及其在釉料中的應用[D].武漢理工大學，2012：5-11

[3]康桂巒.鋁酸鍶型熒光釉的制備研究[D].華南理工大學，2015：23

[4]萬紅峰.中高溫發光陶瓷釉的研究[D].武漢理工大學，2005：13

[5]呂霄，林元華，張中太，唐子龍，溫長英.廢玻璃再生利用制備長余輝蓄光釉面磚及其性能的研究[J].材料科學與工藝，2001，9（1）：16-18