Люминофор и все, что с ним связано

Архив рубрики «Рецепты люминофоров»

Данные по активаторам приведены в граммах ионов металла на 1 г ZnS. Даны по навеске плавней, указаны в граммах на 1 г ZnS. Приведены необходимое время и температурный режим термической обработки приготовленной шихты.

Прокалку ведут в муфельных печах, при закрытых отверстиях кварцевых трубок или тиглей замазанных каолиновой глиной и предварительно просушенных замазок. Цвет указанный в рецептуре примерный и может отличаться от оттенков получаемого, вследствие влияния многих факторов.
Оценка светимости задается по восьми бальной шкале чистого активированного сульфида цинка возбужденного железной дугой.

На основе ZnS и CdS как обычно изготовлялись светящиеся краски. Составы представлялись в составе краски (связующее + наполнитель), которые ярко люминесцировали в УФ, но длительным послесвечением не обладали. Температура прокалки таких составов невысокая и составляет в среднем 800 – 900 С, уже с образованием небольшого количества вюрцита. Для более длительного послесвечения их калят при 1200 – 1300 С, для образования необходимого для этого вюрцита в полной мере и более глубокой активации, но не для всех образцов это применимо. Хотя его образование уже происходит при указанных температурах в 800 – 900 С, на послесвечение так же сильно влияет количесво вносимого CdS

Для составов ZnS и CdS изготовление разных цветовых вариаций очень много. В том числе, применяются разные активаторы и плавни, и с каждым новым плавнем меняется цвет излучения состава. От соотношения смеси ZnS и CdS тоже зависит смещение цветового спектра излучения. Так же от температурных перепадов зависит качество люминофоров. Здесь приведены основные навески таких составов. Цветовые характеристики выбирайте по своему усмотрению из описания составов светящихся красок в книге Казанкин О.Н. Марковский Л.Я. Неорганические Люминофоры. Стр. 96.
Помните, что при замене состава плавня и его количеств, цинк сульфидные составы более подвержены цветовым изменениям, чем составы ЩЗМ. Не забывайте вымывать водой плавень из приготовленного состава.
=====================================================================
ZnS/Mn = 0.002 г ионов Mn+
KCl = 0.03
CaF2 = 0.02
Прокалка при 1300С в течении 30 минут
Свечение = светло-оранжевое
Оценка 8
=====================================================================
ZnS CdS/Mn = 0.002 г ионов Mn+
Где ZnS = 0.8 (80%)
Где CdS =0.2 (20%)
NaCl = 0.02
CaCl2 = 0.03
Прокалка при 900 – 1000С в течении 30 минут
Свечение = светло-желтое, яркое
Оценка 8 -11
=====================================================================
ZnS/Mn = 0.0013 г ионов Mn+
NaCl = 0.04
Прокалка при 1300С в течении 100 минут
Свечение = желтое, светлое
Оценка 8
=====================================================================
ZnS/Cu = 0.0001 г ионов Cu+
NaCl = 0.04
MgCL2 = 0.03 (добавить рекомендовано)
Прокалка при 1200С в течении 100 минут
Свечение = зелёное
Оценка 8
=====================================================================
ZnS/Cu = 0.00005 г ионов Cu+
BaCL2 = 0.03
Прокалка при 1200С в течении 30 минут
Свечение = зелёное, светлое
Оценка 8
=====================================================================
ZnS/Cu = 0.00005 г ионов Cu+
CaCL2 = 0.02
SrCL2 = 0.03
Прокалка при 1300С в течении 60 минут
Свечение = зелёное, насыщенное
Оценка 7-8
Мне очень нравится такой оттенок. Благородный, можно назвать – изумрудный.
=====================================================================
ZnS/Cu = 0.00005 г ионов Cu+
NaCL = 0.05
CaCL2 = 0.05 (добавить рекомендовано)
Прокалка при 1200С в течении 30 минут
Свечение = желто-зелёное, (салатневое)
Оценка 8

=====================================================================
ZnS/Ag = 0.0002 – 0.00003 г ионов Ag+
KCL = 0.02
CaF2 = 0.03 или MgСL2 (вместо CaF2 добавить рекомендовано)
Прокалка при 900С в течении 30 минут.
Свечение = голубоватые тона, светлые/ Только люминесценция. Послесвечение практически незначительное.
Оценка 8

=====================================================================
ZnS/Pb = 0.0002 – 0.0023 г ионов Pb+
KCL = 0.03
CaF2 = 0.02
или
K2SO4 = 0.07
Прокалка при 900С в течении 30 минут.
Свечение = светло-зелёное // жёлто-зелёное
Оценка 8
=====================================================================
ZnS/Bi = 0.004 г ионов Bi+
Na2SO4 = 0.05
CaF2 = 0.03 или
Li2SO4 = 0.05
Прокалка при 900С в течении 30 минут.
Свечение = оттенки красного, пурпурное, светлое
Оценка 8
=====================================================================
ZnS CdS/Cu = 0.00005 г ионов Cu+
Где ZnS = 0.8 (80%)
Где CdS =0.2 (20%)
KCL = 0.02
ВaСL2 = 0.03
Прокалка при 900 – 1050С в течении 30 минут.
Свечение = зеленые тона.
Оценка 8 – 11
=====================================================================
ZnS CdS/Cu = 0.00005 г ионов Cu+
Где ZnS = 0.8 (80%)
Где CdS =0.2 (20%)
NaСL = 0.2
Прокалка при 1050С в течении 1час .
Свечение = оранжевые тона.
Оценка 8 – 11
=====================================================================
ZnS CdS/Cu = 0.00005 г ионов Cu+
Где ZnS = 0.9 (90%)
Где CdS =0.1 (10%)
NaСL = 0.2
Прокалка при 1050С в течении 1час .
Свечение = лимонно-жёлтый.
Оценка 8 – 11

Содержание сульфида кадмия можно повысить до 20% не более. При добавлении CdS до 10% особо не сказывается на послесвечении. Но свыше 20% резко снижает её во времени.
Проценты CdS так же изменяют световую яркость.

ZnS/Cu – 8 баллов
Сu/ZnS/(CdS= 2%) – 6.5 то же
Сu/ZnS/(CdS= 5%) – 5.3 –/–
Сu/ZnS/(CdS= 10%) – 6.1 –/–
Сu/ZnS/(CdS= 15%) – 9 –/–
Сu/ZnS/(CdS= 20%) – 11 –/–
Сu/ZnS/(CdS= 25%) – 10.5 –/–
Сu/ZnS/(CdS= 30%) – 8 –/–
Чем выше %, тем время послесвечения уменьшается

C Ув. Argentus

Источник статьи

Не так давно общался с одним человеком, который около 10 лет занимается производством люминофоров и он рассказал много интересного, особенно про те рецепты которые гуляют на просторах интернета.

Вот что он рассказывает:

1. Ярко-красный цвет_Люминофора
Карбонат бария BaCOs – 100 г, cepa S -15 г, бура Na2B4O7 – 2,5 г, фосфат лития Li3PO4 – 2,5 г, 2 мл 0,5% спиртового раствора нитрата рубидия RbNO3 4 мл 0,5% спиртового раствора нитрата меди Cu(NO3)2,; Калить 45 минут при температуре 1200°С.
—————————————————————————————————————————————————————-
Подозрение сразу вызывает нитрат рубидия в спиртовом растворе. Вот, до сих пор не задавался вопросом, растворим ли нитрат рубидия в спирте???.. Согласно справочникам не растворим. Могу понять, если бы раствор соли был в ацетоне. Следующее. При интервалах температур от 550 до 800 и более, он является сильным окислителем в плаве, частично разлагаясь на нитрит и кислород. Вдобавок указан в количестве активатора.

Весь казус в том, что как бы, кто-нибудь не старался, но активировать BaS рубидием – бесплодная попытка, так как он не является активатором. Это всё равно что вкручивать лампу накаливания в голову автора таких рецептов, а вось засветит. Да и в помощь к меди в качестве второго соактиватора не приспособишь. Рубидий лучше вносить в качестве эффективного плавня в сульфате, и то во много больших количествах, чем здесь указано. По поводу серы. Её явный недочёт, даже согласно уравнению реакции.

При составлении рецепта, именно сера всегда берется с небольшим избытком, вследствие её летучести, при начале огневой прокалки. Отсутствует карбонат магния и восстановитель. Боратные плавни вместе с фосфатными солями, дают твёрдый спёк люминофора, особенно при такой большой, указанной температуре. Такие спекшиеся куски без разрыхлителя карбоната магния придётся разбивать чуть ли не молотком.

Обычно к таким плавням добавляют сульфаты. Хоть и любой плавень расплавится при прокалке, но разные плавни действуют на состав по-разному и в различных сочетаниях. Даже колебания и перепады температуры при прокалке могут внести свою лепту в свойства состава. И ещё, нитраты и хлориды в такие составы на основе ЩЗМ не добавляются ни в каком виде. Исключение может составить только нитрат висмута в качестве активатора и только.

Следующий рецепт найденный в сети, узнаю его уже переделанным, явно голодает от катастрофической нехватки серы:
—————————————————————————————————————————————————————–
2. Синий цвет- Люминофора
Окись кальция СaО – 20 г, гидроокись бария Ba(OH)2 – 20 г, сера S – 8 г, сульфат калия КSО4 – 1 г, сульфат натрия NA2SO4 -1 г, сульфат лития Li2О4 – 2 г, 2 мл 0,5% спиртового раствора нитрата висмута Bi(NO3)3. Калить 40 минут при температуре 800°С.
—————————————————————————————————————————————————————–
Так же, несуразность вызывает присутствие именно гидроокиси бария, когда первым основанием используется окись кальция. Уже использовать либо гидроокиси, либо оксиды.
Ещё отсутствует необходимый разрыхлитель карбонат магния и восстановитель. Опечатка в формуле сульфата лития.

Третий перл интересен тем, что в составе судя по формуле, используется сульфид мышьяка As2S2 (II) который уже при температуре плавления, и выше 350 С начинает заметно и неудержимо испаряться, загрязняя всё и вся а судя по названию, это сульфат мышьяка (III) (?). В итоге неясно, какое вообще соединение имел в виду автор этого шедевра. Ещё остается загадкой, в каком качестве выступает данный сульфат-сульфид. Судя по дозировке – это плавень (?). По поводу таллия немного позже.
—————————————————————————————————————————————————————–
3. Светло-зеленый цвет- Люминофора
Карбонат стронция SrCO3, – 40 г, сера S – 6 г, сульфат мышьяка (III)* As2S2, – 1 г, карбонат лития Li2СО3, -1 г, 2 мл 0,5% спиртового раствора нитрата таллия TlNO3,. Калить 45 минут при температуре 1200°С.
—————————————————————————————————————————————————————–

Четвёртый рецепт наряду с грубыми и недопустимыми ошибками ещё и название имеет загадочное и неопределённое. Это уже может значить, что получится у вас абы что.
Тут можно придраться к окиси магния по двум причинам. Первая: именно карбонат магния добавляется в шихту потому, что он, не взаимодействуя с серой, разлагается до оксида, при этом, вспушиваясь, тем самым дополнительно, как никак в начале нагрева, разрыхляет шихту и не дает ей сильно спекаться.

Второе, это его большая концентрация в 25%, которая приведет к эффекту потери светоотдачи. Светосостав получится довольно тусклым. На практике максимум его можно добавлять не более 20% и не во всех случаях. А для синих ЩЗМ составов, которые обладают и без того несильной яркостью количество вносимого карбоната и того меньше. Среднее значение 7 -10%
Следующим пунктом и явно лишним будут соединения Na2S и K2S да ещё и безводных. Почему? Ну, подумайте сами внимательно. Даю тему для размышления.
Ну, с серой тут уже явный перебор даже с учётом избытка. Максимум 37 грамм. В любом случае весь излишек уйдёт в вытяжку и будет потерян безвозвратно.

А теперь о главных непонятных реактивах. Со спиртовым раствором нитрата тория, я согласен и спорить не буду. Но растворить указанное количество нитрата таллия в спирте, у вас не получится. Ну, нерастворим он в спирте, хоть тресни. Вот в ацетоне, пожалуйста, и завсегда. Может, есть какой то особенный нитрат таллия? Такое же подозрение у меня на счёт нитрата висмута, который не растворим в спирте!
И опять же, уже знакомый нам рубидий в нитрате выступает в качестве то ли псевдо активатора или плавня, не ясно.
Опять же, не стоит возиться со спиртовыми растворами, если состав готовят из любого карбоната.
Ещё один маленький нюанс на счет времени прокалки –в 150 минут(!). Авторы явно взяли это число с потолка, хотя и правильно указали температуру. При указанной температуре в 1100 для CaS составов достаточно 40-50 минут.
—————————————————————————————————————————————————————–
4. Сине-голубой цвет- Люминофора
Карбонат кальция СаСО3, – 100 г, окись магния MgO – 25 г, сера S – 50 г, сахароза С13Н22О11 -10 г, фторид натрия NaF – 3 г, сульфид калия K2S – 2,5 г, сульфид натрия Na2S – 2,5 г, (0,5%-ные) спиртовые растворы: нитрата тория Th(No3)4 – 1,6 мл, нитрата таллия TlNO3, -1,6 мл, нитрата висмута Bi(NO3)3 – 3,6 мл, нитрата рубидия RbNO3, – 8 мл. Кипятить при температуре 1100°С в течение 150 минут.
—————————————————————————————————————————————————————–

Следующие два 5 и 6 и думаю заключительные, но еще не последние рецепты, претендуют на игру – Найди 6 различий. Пока читающие будут эти различия искать, я обращаю внимание на себя и замечаю, что я к середине этого раздела ударился в иронию. Но, правда, куда же без неё. Как не без иронии, читать такие Интернет труды о серьёзных темах, где допущены ошибки на уровне глупых очепяток и знаний седьмого класса химии.
—————————————————————————————————————————————————————–
5. Фиолетовый цвет – Люминофора
Окись кальция СaО – 20 г, сера S – 6 г, сульфат лития Li2O4 – 1,5 г, 1 мл 0,5% спиртового раствора нитрата висмута Bi(NO3 )3,. Калить при температуре 700сС в течение 40 минут.
—————————————————————————————————————————————————————–
—————————————————————————————————————————————————————–
6. Люминофор – Лиловый цвет
Окись калия СаО – 100 г, сера 5 – 30 г, 10 мл 0,5% спиртового раствора нитрата висмута Bi(NO3)3. Калить 30 минут при температуре 1200°С.
—————————————————————————————————————————————————————–
Ну во первых есть грубые и недопустимые опечатки в названиях. За количество указанной навески серы в первом и во втором случае 5 – 30 г.(?) я уже не говорю, но вот приведённый последний рецепт без вводимого плавня попросту не получится. И таких рецептов сплошь и рядом. Те, кто изготовлял такие составы, прекрасно знают, что это один из самых капризных составов после бариевых. Так же, в обоих случаях, если состав сделать правильно, и он будет светиться, то цвет обоих образцов будет практически одинаков. Во всяком случае, визуально. Даже разный состав плавня так кардинально, мало повлияет на получения новых оттенков (в особенности для CaS). Сам экспериментировал с плавнями потому и говорю это. Опечатка в формуле сульфата лития. Можно подумать, что понадобится супер экзотический супероксид лития. Аномальный разброс в температуре готовки.

В данной теме, без плавней могут хорошо получиться только некоторые селениды, остальные составы без плавней имеют ну очень скверные характеристики.
На некоторых веб страницах над опубликованными рецептами иногда вставляются предостерегающие надписи по типу этой: Данная статья находится в Рунете в свободном доступе, некоторые продают данные рецепты на электронных площадках. Данная статья не является руководством по производству люминофора. Возможно, в ней есть правдивая информация, но простой обыватель, который только начинает знакомиться со свойствами люминофора, почему-то пытается изобрести велосипед.

По этому Настоятельно Рекомендую Ищущим Лёгких Рецептов, НЕ ПОКУПАЙТЕСЬ на данные статьи. Потратите массу времени и нервов, а может и здоровье.

Объявление правильное, справедливое и своевременно делаем соответствующие выводы.
Ну что, теперь вы хотите делать краски по таким рецептам?

Статья размещена с разрешения автора Argentus
Оригинал статьи

Дополнительно: Свойства люминофора , люминофор – светящаяся краска