[發明專利]一種氫含量可控、不結塊的不飽和氫化物制備裝置及方法

有效

• 申請號: 201410308117.6
• 申請日: 2014-07-01
• 公開（公告）號: CN104045058A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 方樹銘;尚青亮;楊鋼;劉捷;張瑋;孫彥華;賴非
• 申請（專利權）人: 昆明冶金研究院
• 主分類號: C01B6/02
• 分類號: C01B6/02
• 代理公司: 昆明知道專利事務所(特殊普通合伙企業) 53116
• 代理人: 姜開俠

技術領域

本發明屬于粉末制備技術領域，具體涉及一種氫含量可控、不結塊的不飽和氫化物制備裝置及方法。

背景技術

粉末冶金成為制備鈦及鈦合金的一種適用可行的工藝。傳統的粉末冶金方法用鈦及其合金的金屬粉末燒結制備鈦產品，難以直接獲得較高致密度的產品，一般需要后續熱等靜壓處理方可提高材料燒結致密度，增加了控制難度和生產成本。目前歐美國家以氫化鈦粉及合金粉末為原料，壓制成型后，通過高真空條件燒結或惰性氣氛保護下燒結制備鈦及鈦合金產品，致密度可以達到99%以上，但氫含量高（達到3.8wt%±0.13左右），導致零部件在燒結過程中尺寸收縮大，尺寸精度較難控制且容易產生裂紋，產品的成材率低；其次，燒結時脫氫過程時間長，脫氫溫度高，導致產品晶粒粗大，綜合力學性能差。若用不飽和氫化鈦粉(TiH_X,0<X<2)代替鈦粉或飽和氫化鈦粉，進行粉末冶金鈦合金的生產，零部件尺寸收縮小，尺寸精度易控制且不容易產生裂紋，產品成材率高且晶粒細小均勻，綜合力學性能好；脫氫時間短將縮短高能耗的脫氫過程，縮短生產周期，降低生產成本。常規的氫化脫氫工藝采用堆積氫化或脫氫。在氫化或脫氫過程中，存在海綿鈦氫化或脫氫不均勻，無法制備出高品質的不飽和氫化鈦粉，另一方面氫化或脫氫后的粉體會結塊，需要增加結塊破碎工序。

為此，研制開發一種氫含量可控、不結塊的高品質不飽和氫化鈦粉的制備裝置及其方法是解決這一問題的關鍵所在，為燒結產品提供了原料保證。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種氫含量可控、不結塊的不飽和氫化物制備裝置。

本發明的第二目的在于提供一種氫含量可控、不結塊的不飽和氫化物的制備方法。

本發明的第一目的是這樣實現的，包括調速電機、傳動系統、氣體輸送系統、真空系統、給料系統、儲料倉、加熱罩、水冷系統、空氣冷卻系統、收料系統，所述的調速電機連接傳動系統，所述的給料系統上部設置儲料倉，儲料倉連接真空系統和氣體輸送系統，所述的給料系統下部設置套筒，套筒內部設置螺旋傳送桿，兩者套接配合，形成內部空腔結構，套筒上方設置加熱罩，所述的加熱罩由溫度控制系統控制，所述套筒和螺旋傳送桿后段分別設置水冷系統和空氣冷卻系統，所述套筒設置于支架上，套筒下方設置收料系統。

本發明的第二目的是這樣實現的，包括以下步驟：

A、以金屬鈦或者氫化鈦為原料，放入儲料倉中，打開真空系統對儲料倉、給料系統、螺旋傳送桿、套筒、氣體輸送系統、收料系統部位抽真空；

Ｂ、當真空度達到5×10^-2~7×10^-2Pa時，打開加熱系統通過加熱罩加熱；

Ｃ、當溫度達到600~800℃時，關閉真空系統，向套筒加熱區內通入氫氣或氬氣，流量為3~5L/min，同時打開給料系統開關對原料進行輸送，通過調速電機調整螺旋傳送桿的轉速，調速電機的轉速為200~500轉/min。

D、原料勻速通過套筒加熱區氫化或者脫氫，得到均勻的不飽和氫化鈦粉，經過冷卻區水冷系統和空氣冷卻系統強制快速冷卻至30℃~60℃，最后進入收料系統中。

本發明采用螺旋轉動連續均勻輸送物料，通過精確控制氫化或脫氫溫度及氣體（氫氣或氬氣）流量，可制備氫含量可控、不結塊的高品質不飽和氫化鈦粉，為燒結產品提供了原料保證，解決了常規的氫化脫氫工藝采用堆積氫化或脫氫存在的問題，即在氫化或脫氫過程中，存在氫化或脫氫不均勻，無法制備出高品質的不飽和氫化鈦粉，另一方面氫化或脫氫后的粉體會結塊，需要增加結塊破碎工序等問題。

本發明具有如下的優點：

1、不飽和氫化鈦粉比飽和氫化鈦粉具有較好的綜合加工性能，本發明提出了用海綿鈦顆粒和飽和氫化鈦粉兩種原料制備氫含量可控的不飽和氫化鈦粉的裝置和方法。

2、本專利采用連續均勻送料的方式，通過精確控制加熱溫度、送料速度、通入氣量制備出氫含量可控的不飽和氫化鈦粉，克服了常規堆積方式氫化或脫氫不均勻，氫含量難以控制的弊端。

3、本專利制備的粉體材料不易結塊，無需增加后續結塊破碎工序，克服了常規堆積方式氫化或脫氫過程中粉體易結塊的毛病，既減少了工序又避免了破碎過程中造成粉體污染。

4、采用水冷和空冷聯合的強制冷卻使粉體出料溫度較低，不易和套筒內氫氣發生可逆反應生成飽和氫化鈦粉，提高不飽和氫化鈦粉的收得率。

附圖說明

圖1為本發明裝置的整體結構局部剖視示意圖；

圖2為本發明之螺旋傳送桿整體結構剖視示意圖；