[發(fā)明專利]一種氣液混合高壓霧化制備化合物粉末材料的裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810028803.6
• 申請日: 2018-01-12
• 公開（公告）號: CN107998995B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發(fā)明（設計）人: 張格梅
• 申請（專利權）人: 張格梅
• 主分類號: B01J10/00
• 分類號: B01J10/00;B01J19/18;B03C3/017
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務所(普通合伙) 34153
• 代理人: 王林

本發(fā)明公開了一種氣液混合高壓霧化制備化合物粉末材料的裝置及方法，所述源金屬液化設備位于氣液混合高壓霧化篩選系統(tǒng)的上方，所述氣液混合高壓霧化篩選系統(tǒng)連接至位于其側邊的球形反應爐，所述球形反應爐內連接反應氣體，所述晶粒碎化處理器位于球形反應爐的內膽的上部與底部，所述氣循環(huán)冷卻設備位于球形反應爐的下方，所述化合物粉末分類器位于氣循環(huán)冷卻設備的尾部，所述精細粉末靜化沉積系統(tǒng)位于化合物粉末分類器之后。本發(fā)明具有效率高、成本低和環(huán)境影響小的優(yōu)點，所制成的化合物粉末材料則具有純度高和顆粒小、均勻等特性，有效解決了合成難熔化合物粉末材料的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及一種粉末冶金技術，尤其涉及的是一種氣液混合高壓霧化制備化合物粉末材料的裝置及方法。

背景技術

難熔的化合物材料，因其特有的物理特征與工作特性，在各種領域都有廣泛用途，如汽車，冶金，電子，化學工業(yè)等。以氮化合物為例，氮化硼(BN)可用作耐高溫的潤滑劑，切割工具和坩堝材料等；氮化鈦(TiN)是一種有極高硬度的陶瓷材料，經常用作涂層材料；氮化鋁(AlN)因其無毒不導電并具有與銅相當?shù)臒釋剩枪怆娖骷庋b中最理想的絕緣、散熱材料；氮化鎵(GaN)基合金是藍色激光器及高亮度LED器件的主要材料。

由于化合物材料具有超高熔點、超高硬度和極低延展性的特性，不能采用傳統(tǒng)工藝進行加工，只能采用粉末冶金等方法。在難熔化合物材料的加工制造中，粉末的制備是整個產業(yè)鏈的關鍵。已知的難熔化合物粉末的生產方法包括：碳熱還原法、自蔓延燃燒法、機械研磨法及溶膠凝膠法等。這些加工方法除成本高外，所生產的難熔化合物粉末還含有來自原材料、處理工具及容器的嚴重污染與雜質等。

傳統(tǒng)的氣霧化方法已廣泛應用于生產單質金屬粉末制備。該方法利用氮氣、氬氣等高壓氣源作為霧化劑，將熔化的金屬破碎成為細小的金屬液滴，這些細小的金屬液滴進一步凝結為細小的固體單質金屬粉末。

由于難熔化合物具有極高熔點以及高溫下容易分解和不導電的特性，雖然傳統(tǒng)、單一的氣霧化法廣泛使用于金屬粉末的生產，但因其生成的金屬液滴或顆粒較大，很難合成反應完全的、充分的難熔化合物粉末材料。

氣霧化法，操作簡單、成本低，適于批量化生產。對液態(tài)金屬，采用多級霧化或氣、液混合高壓霧化，使液態(tài)金屬成為微細的液滴或顆粒，通過顆粒篩選，將微細的金屬液滴或顆粒與反應氣體進行反應，通過粉末晶粒碎化、球形化處理等手段，易于生成反應完全的、充分的難熔化合物粉末材料。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題在于：如何制備難熔化合物粉末材料，提供了一種氣液混合高壓霧化制備化合物粉末材料的裝置及方法。

本發(fā)明是通過以下技術方案解決上述技術問題的，本發(fā)明的一種氣液混合高壓霧化制備化合物粉末材料的裝置，包括源金屬液化設備、氣液混合高壓霧化篩選系統(tǒng)、球形反應爐、晶粒碎化處理器、氣循環(huán)冷卻設備、化合物粉末顆粒分類器、精細粉末靜化沉積系統(tǒng)；

所述源金屬液化設備位于氣液混合高壓霧化篩選系統(tǒng)的上方，源金屬經過加熱、液化后進入氣液混合高壓霧化篩選系統(tǒng)，形成霧化的金屬液滴，微細的金屬液滴在驅動氣流的帶動下，進入球形反應爐，而較大的金屬液滴則下落至氣液混合高壓霧化篩選系統(tǒng)的底部，回收、重新霧化，所述氣液混合高壓霧化篩選系統(tǒng)連接至位于其側邊的球形反應爐，所述球形反應爐內連接反應氣體，微細的金屬液滴進入球形反應爐內與反應氣體一起反應轉化成化合物晶粒或顆粒，所述晶粒碎化處理器位于球形反應爐的內膽的上部與底部，導入的反應氣體沿著球形反應爐的內壁上下吹掃，所述氣循環(huán)冷卻設備位于球形反應爐的下方，較小的化合物晶粒或顆粒在壓力的驅動下進入氣循環(huán)冷卻設備，較大的顆粒滯留在球形反應爐內繼續(xù)碎化后排出，化合物晶粒或顆粒冷卻、凝固后形成化合物粉末，所述化合物粉末分類器位于氣循環(huán)冷卻設備的尾部，所述精細粉末靜化沉積系統(tǒng)位于化合物粉末分類器之后，冷卻后的化合物粉末通過篩分、靜電吸附后進行大小分類收集，精細或超細微的化合物粉末進入精細粉末靜化沉積系統(tǒng)進行處理、收集。