Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекции.лабы.Федоренко.doc
Скачиваний:
103
Добавлен:
11.02.2015
Размер:
1.7 Mб
Скачать

4.3. Свс-технология изготовления люминофоров

Самораспросраняющийся высокотемпературный синтез (СВС) основан на использовании внунренних энергетических возможностей химической системы [12]. Технология «СВС-порошки» основана на спекании исходных смесей реагентов (шихт) в специальных реакторах емкостью от 1 до нескольких десятков литров в среде инертного или реагирующего газа, а также в вакууме или на воздухе. Технологическая схема получения порошков включает в себя следующие операции: подготовка шихты (рассев, измельчение, сушка компонентов, смешение); заполнение реактора шихтой и газами; синтез после кратковременного инициирования; последующая переработка продуктов синтеза – измельчение, кислотное обогащение, рассев, сушка.

«СВС-спекание» проводится в термовакуумных камерах, на открытом воздухе и в специальных СВС-газостатах. Исходная смесь для синтеза формуется в виде изделия заданной формы. Горение организуется таким образом, чтобы в ходе процесса форма и размеры заготовки не искажались. Продукт горения представляет собой готовое изделие с пористостью 5÷50 %.

СВС-газостатирование эффективно для синтеза нитридной керамики. Эта технология совмещает процесс синтеза с высокими (до 500 МПа) газовыми давлениями. Чаще всего в качестве газообразного реагента и среды газостатирования используется азот. СВС-газостатирование в одну стадию синтезирует простое целевое соединение или сложную композицию и формует геометрию и структуру материала или изделия.

Основными технико-экономическими преимуществами СВС-техно- логий являются низкие затраты электроэнергии (в большинстве случаев необходимой только для инициирования СВС-процессов) и простота технологического оборудования, его высокая производительность и способность сохранять экологическую чистоту.

Указанные технологии (диплом на открытие №287 «Явление волновой локализации автотормозящихся твердофазных реакций») широко используются в Институте структурной макрокинетики АН (ИСМАН), российскими и зарубежными фирмами. Впервые лабораторные образцы РЗМ-люминофоров получены в Томском филиале ИСМАН в 1990 году (финансировал работу ВНИИИС им А.Н.Лодыгина).

Управление люминесцентными свойствами материалов, получаемых в режиме горения, можно только используя знания механизмов взаимодействия реагентов в процессе СВС. В [13] изучены процессы структуро- и фазообразования оксисульфидных и алюминатных люминофоров, протекающих в процессе горения: 1) Ln′2O2S:Ln″, гдеLn′ -Y,La;Ln″ -Eu,Tb; 2) (Ba,Eu)Mg2All5O27.

Методы и компоненты синтеза оксисульфидных люминофоров: Использовались окислы и сульфиды РЗЭ, перхлорат натрия и легкоплавкие вещества, процесс горения осуществлялся в сосуде постоянного давления в атмосфереArпри 1÷2 106Па (10÷20 атмосфер), затем проводился отжиг в атмосфереArпри 573÷1373К. Активатор вводился двумя методами: а) введение оксидовEuиTbв механическую смесь исходных компонентов; б) введение предварительно активированных исходных оксидов РЗЭ составаLn2-xTbxO3,Ln2-xEuxO3,Y2-xEuxO3,Y2-xTbxO3, где х изменяется от 0,02 до 0,08, при этом активацию проводили методом совместно-осаждённых оксалатов.

Алюминатные соединения получали методом СВС в проточном реакторе при использовании в качестве горючего металлического MgилиAl, а в качестве окислителя - пероксида Ва (ВаО2) и атмосферного О2. В виде инертной добавки применяли оксидыAlиMg, в качестве плавней брали фторидыLi,Mg,Al. Активатор вводился в виде оксидаEu(III) - (Eu2O3). Конечные продукты по обеим группам люминофоров отмывали от растворимых примесей 10%-м раствором соляной и азотной кислот и дистиллированной Н2О.

Для выполнения комплекса исследований по идентификации продуктов горения, изучения физико-химических, спектральных и люминесцентных свойств веществ, выявления динамики фазовых и структурных превращений использовалось оборудование: дифрактометр ДРОН-2 для РФА, растровый электронный микроскоп РЭМ-200 (100÷10000 раз), рентгеновский микроанализатор («CamebachMicrobeam»), дериватографQ-1500, грануло-развёртывающий фотоседиментограф (Analysette-20), спектрограф-спектрометр СДЛ-2.