[發(fā)明專利]一種等離子加工高密度氧化鋁的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310725529.5
• 申請(qǐng)日: 2013-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN103691948A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王武平;宋軍;楊超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東晶鑫晶體科技有限公司
• 主分類號(hào): B22F3/105
• 分類號(hào): B22F3/105;C23C24/10
• 代理公司: 淄博佳和專利代理事務(wù)所 37223
• 代理人: 張?chǎng)?/td>

1.一種等離子加工高密度氧化鋁的裝置，其特征在于：包括加料漏斗、射頻等離子發(fā)生器（8）、等離子火炬（10）、高頻感應(yīng)線圈（7）、沉積臺(tái)（12）、不銹鋼水冷反應(yīng)器（14），所述加料漏斗下方設(shè)有射頻等離子發(fā)生器（8），射頻等離子發(fā)生器（8）下方設(shè)有等離子火炬（10），等離子火炬（10）外繞有高頻感應(yīng)線圈（7），等離子火炬（10）的下端連接固定在不銹鋼水冷反應(yīng)器（14）的上開口上，不銹鋼水冷反應(yīng)器（14）內(nèi)設(shè)有多方位旋轉(zhuǎn)移動(dòng)組件支撐的沉積臺(tái)（12）；加料漏斗、射頻等離子發(fā)生器（8）、等離子火炬（10）、沉積臺(tái)（12）在同一豎直線上，保證加料漏斗內(nèi)漏出的料能經(jīng)過射頻等離子發(fā)生器（8）和等離子火炬（10）后落到沉積臺(tái)（12）上，多方位旋轉(zhuǎn)移動(dòng)組件能夠攜載沉積臺(tái)（12）在上、下、左、右方向往復(fù)移動(dòng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子加工高密度氧化鋁的裝置，其特征在于：所述的加料漏斗為水冷加料漏斗（4），水冷加料漏斗（4）為加料漏斗外罩有冷水循環(huán)箱，冷水循環(huán)箱連接循環(huán)冷凝水系統(tǒng)，冷水循環(huán)箱上開設(shè)粉料進(jìn)口。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子加工高密度氧化鋁的裝置，其特征在于：所述的射頻等離子發(fā)生器（8）與沉積臺(tái)（12）之間的距離為300~400mm，射頻等離子發(fā)生器（8）外罩有冷水循環(huán)箱并連接循環(huán)冷凝水系統(tǒng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子加工高密度氧化鋁的裝置，其特征在于：所述的等離子火炬（10）為石英材質(zhì)，等離子火炬（10）外套有石英夾套（9），等離子火炬（10）與石英夾套（9）之間為空心夾層，空心夾層連接循環(huán)冷凝水系統(tǒng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種等離子加工高密度氧化鋁的裝置，其特征在于：所述的多方位旋轉(zhuǎn)移動(dòng)組件包括基座（15）、水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)和旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)為水平移動(dòng)動(dòng)力電機(jī)（18）固定在水平移動(dòng)軌道（21）一端并通過履帶帶動(dòng)基座（15）的基座輪（19）在水平方向移動(dòng)，升降機(jī)構(gòu)為伸縮電機(jī)（20）固定在伸縮桿（16）的底端，伸縮桿（16）穿過基座（15）并與基座齒輪連接，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)為固定在基座（15）下方的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力電機(jī)（17）通過齒輪帶動(dòng)伸縮桿（16）轉(zhuǎn)動(dòng)，伸縮桿（16）的頂端固定在沉積臺(tái)（12）的底面上。

6.一種利用權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述裝置進(jìn)行等離子加工高密度氧化鋁的方法，其特征在于，具體工藝步驟為：

a、首先以305~350L/h的速率利用射頻等離子發(fā)生器（8）發(fā)射出等離子體發(fā)生氣體，等離子體發(fā)生氣體進(jìn)入等離子火炬（10）中后在高頻感應(yīng)線圈（7）發(fā)出的高頻磁場(chǎng)的作用下發(fā)生離子化并不斷升溫至9000~10000℃；

b、氧化鋁粉末由加料漏斗以200~500g/min的加料速率連續(xù)通過射頻等離子發(fā)生器（8）進(jìn)入等離子火炬（10），氧化鋁粉末在下落的過程中經(jīng)過9000~10000℃的等離子體加熱發(fā)生瞬間熔融，熔融的氧化鋁沉積到沉積臺(tái)（12）上；

c、沉積臺(tái)（12）在收集下落的熔融氧化鋁的同時(shí)保持0~300r/min的轉(zhuǎn)速，并且沉積臺(tái)（12）在水平和垂直方向上均保持10~50mm/min的速率往復(fù)移動(dòng)；熔融氧化鋁降落至沉積臺(tái)（12）上首先形成液層，然后再經(jīng)過自發(fā)凝固過程完成定向結(jié)晶即得。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種進(jìn)行等離子加工高密度氧化鋁的方法，其特征在于：步驟a中所述的等離子發(fā)生氣體為氫氣與A氣體按體積比1.5~14：100的混合氣，所述A氣體為氮?dú)狻鍤狻⒑庵械囊环N或一種以上任意比例的混合氣體。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種進(jìn)行等離子加工高密度氧化鋁的方法，其特征在于：步驟b中所采用的氧化鋁粉末的顆粒直徑為0.1~500μm。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種進(jìn)行等離子加工高密度氧化鋁的方法，其特征在于：步驟c中所述的沉積臺(tái)（12）在收集下落的熔融氧化鋁的同時(shí)保持200~300r/min的轉(zhuǎn)速；所述沉積臺(tái)（12）在收集下落的熔融氧化鋁的同時(shí)在水平和垂直方向上均保持30~40mm/min的速率往復(fù)移動(dòng)。