長(zhǎng)余輝發(fā)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(zhǎng)余輝發(fā)光材料，通過(guò)制備低溫熔塊，燒制出一種長(zhǎng)余輝發(fā)光陶瓷拋晶磚，光照激發(fā)后，暗置1h后的發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到：25mcd/m2，余輝時(shí)間：4h， 表面莫氏硬度達(dá)到4，防污達(dá)到5級(jí)。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)余輝;發(fā)光;陶瓷磚

1 前 言

當(dāng)前長(zhǎng)余輝發(fā)光材料主要分為三大類：（1）硫化物系列長(zhǎng)余輝發(fā)光材料;（2）鋁酸鹽體系長(zhǎng)余輝發(fā)光材料;（3）硅酸鹽體系長(zhǎng)余輝發(fā)光材料[1，2];三類材料各具特點(diǎn)，硫化物系列由于長(zhǎng)余輝性能差，基本已經(jīng)淘汰使用，鋁酸鹽體系較常用，且生產(chǎn)工藝成熟，硅酸體系雖然長(zhǎng)余輝、耐溫性能優(yōu)異，但產(chǎn)業(yè)化的類別并不多，并且產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品與鋁酸鹽體系相比發(fā)光強(qiáng)度低于鋁酸鹽體系。

目前發(fā)光陶瓷磚主要分為兩大類：一類是利用現(xiàn)有的長(zhǎng)余輝發(fā)光材料與陶瓷釉料、干粒等球磨、混合燒制成發(fā)光陶瓷磚;另一類是將透明陶瓷或者普通陶瓷磚通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與LED等發(fā)光部件進(jìn)行復(fù)合，制成附加發(fā)光、指示功能的陶瓷制品。而第一類發(fā)光陶瓷磚產(chǎn)品又可細(xì)分為幾種制備方法：（1）是將發(fā)光粉與釉粉一起球磨混合制備出發(fā)光釉，噴施到磚體上進(jìn)行燒制;（2）是將發(fā)光粉進(jìn)行絲網(wǎng)布撒、絲網(wǎng)印刷，再在表面布施透明的干粒層進(jìn)行燒制;（3）將發(fā)光粉與熔塊、干粒進(jìn)行干法混合，并通過(guò)絲網(wǎng)等布施在磚面上進(jìn)行二度、三度低溫?zé)啤Ｇ皟煞N制備方法中由于球磨、長(zhǎng)時(shí)間與水接觸會(huì)大大減弱鋁酸鹽體系發(fā)光粉的發(fā)光效果[3]，絲網(wǎng)印刷發(fā)光粉，發(fā)光層無(wú)法燒結(jié)易產(chǎn)生剝離等缺陷。

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

2 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.1實(shí)驗(yàn)原料

高嶺土，硅灰石，燒滑石，鉀長(zhǎng)石，鈉長(zhǎng)石，硼砂，硼酸，氧化鋅，碳酸鋇等常用陶瓷原料;發(fā)光粉優(yōu)選稀土摻雜藍(lán)綠色發(fā)光粉Sr4AL14O25：Eu，Dy。

2.2設(shè)備及表征

TC-16試驗(yàn)高溫熔塊爐，ST-86LA-3型屏幕亮度計(jì)，紫外光燈箱，莫氏硬度計(jì)，HYK-10000A型數(shù)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(shè)計(jì)。

透明熔塊的化學(xué)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(guò)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(zhì)

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

3.3 布施發(fā)光層

將3.1所制備的80-200目的熔塊顆粒與發(fā)光粉按比例混合均勻，發(fā)光粉的摻加比例為11%。選用布料皮帶或布料?？虻龋瑢⒒旌虾玫姆哿显诨谋砻孢M(jìn)行布施，布施厚度約為2mm，此層將形成發(fā)光層。

3.4 噴涂粘性物質(zhì)

在布施發(fā)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(jìn)溫度為900-930℃的二度或者三度燒的窯爐，進(jìn)行燒制，高溫時(shí)間約為15-20min。

3.6拋光及打蠟

將制作的樣板進(jìn)行磨邊、2000目拋光、打蠟。

4 結(jié)果與討論

4.1發(fā)光強(qiáng)度與余輝時(shí)間

將樣板放入紫外燈箱，紫外光照射10min，然后放進(jìn)暗格中按時(shí)間連續(xù)測(cè)試其發(fā)光強(qiáng)度值，并繪制以下余輝衰減曲線圖。

余輝時(shí)間的判定，以發(fā)光陶瓷磚在黑暗環(huán)境中亮度衰減至肉眼可辨識(shí)的光強(qiáng)（0.32mcd/m2）[4]的時(shí)間為余輝時(shí)間。本文試驗(yàn)制備的發(fā)光陶瓷磚發(fā)光余輝時(shí)間達(dá)到4h，筆者另外試驗(yàn)了更低溫（700-800℃）燒結(jié)試驗(yàn)，其余輝時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)10h，試驗(yàn)表明燒成溫度越高，高溫陶瓷熔塊或者干粒對(duì)發(fā)光粉的熔蝕破壞作用加強(qiáng)，發(fā)光余輝時(shí)間越短。

4.2樣品的理化性能

5 結(jié) 論

由于受發(fā)光粉本身性能的限制：前期發(fā)光亮度衰減極快，一般是前半小時(shí)衰減最快，導(dǎo)致所制備的發(fā)光陶瓷制品也同樣存在這個(gè)問(wèn)題[5]。另外，雖然目前的發(fā)光磚產(chǎn)品余輝時(shí)間較長(zhǎng)但是亮度不夠高，應(yīng)用領(lǐng)域大大縮小，尚未發(fā)現(xiàn)更好的發(fā)光材料或者制備方法可以使發(fā)光陶瓷磚的高亮?xí)r間持續(xù)長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)以上。如何解決發(fā)光陶瓷磚高亮度持續(xù)時(shí)間短的問(wèn)題，待技術(shù)人員進(jìn)一步的研究探索。

參考文獻(xiàn)

[1]肖志國(guó)，羅昔賢，夏威，劉劍雄，劉麗芳.長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在陶瓷行業(yè)的應(yīng)用研究[J].中國(guó)稀土學(xué)報(bào)，2001，19（6）：561-562

[2]李紅娜.硅酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料及其在釉料中的應(yīng)用[D].武漢理工大學(xué)，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(xué)，2015：23

[4]萬(wàn)紅峰.中高溫發(fā)光陶瓷釉的研究[D].武漢理工大學(xué)，2005：13

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