[發明專利]制備球形氮化鈦粉末的方法及設備

在審

• 申請號: 201810089385.1
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108217612A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 賴奇;廖先杰;張樹立
• 申請（專利權）人: 攀枝花學院
• 主分類號: C01B21/076
• 分類號: C01B21/076
• 代理公司: 成都希盛知識產權代理有限公司 51226
• 代理人: 張徭堯;柯海軍

本發明涉及制備球形氮化鈦粉末的方法及設備，具體涉及射頻等離子體粉末生產技術制備球形氮化鈦粉末的方法及設備。本發明解決的技術問題是提供一種制備工藝簡單，球化率高的制備球形氮化鈦粉末的方法。該方法以鈦粉為原料，以氮氣為反應氣體，一步制備得到氮化鈦粉末，其工藝流程短、反應時間極短，大大提高了生產效率，獲得的產品無雜質污染，制備工藝簡單，對原料要求較低，為實現球形氮化鈦粉末的工業化生產奠定了基礎。采用本發明方法制備得到的球形氮化鈦粉末，球化率和氮化率都很高。制備原料不需要大量的破碎，其產物粒徑小。

技術領域

本發明涉及制備球形氮化鈦粉末的方法及設備，具體涉及利用射頻等離子體粉末生產設備制備球形氮化鈦粉末的方法。

背景技術

金屬化合物TiN具有許多優良的物理及化學性能，它抗腐蝕性、抗磨損性及抗氧化性都非常優良，具有較高的熔點(3205℃)和硬度1990(×9.8N/mm²)。TiN沉積在首飾和燈具上既可以達到美觀效果，又能增強耐磨性能，是代替目前廣泛使用的WC的潛在材料，可以大大降低材料應用的成本。TiN化合物具有較高的生物兼容性，在臨床醫學和口腔醫學方面也具有很高的應用價值。此外TiN也可用作制造坩堝、切削刀具、添加劑等。TiN粉末的應用廣度和深度與它所擁有的優異性能極不相稱，有待人們研究開發，可以預示，氮化鈦粉末將會成為世紀新材料。

隨著對TiN研究的不斷深入，制備TiN粉末的方法也越來越多。傳統的TiN粉末制備方法，如：金屬鈦粉氮化法、二氧化鈦碳熱還原氮化法、氣相法等得到的TiN粉末形狀不規則，流動性較差，使用性能大打折扣，而且氮化率不高，氮化時間較長，粒徑范圍較寬，能源消耗大。到目前為止，還沒有行之有效而且含蓋以上問題的解決辦法。

與非球形的氮化鈦粉末相比，球形氮化鈦的機械性能在各個方向都是一樣的，在粉末冶金和3D打印中更容易獲得性能優異的產品。因此，急需一種制備工藝簡單，球化率高球形氮化鈦的制備方法。

專利200410072553.4公開了一種反應等離子噴涂納米晶氮化鈦粉末的方法，采用等離子噴槍來進行噴涂，具體包括的主要步驟是：鈦粉裝入送粉器，送入混合離子氣體、向反應室中通氮氣，送鈦粉粉末進入焰流，向盛水的容器中噴涂和收集，采用該方法，能夠得到直徑為30～100nm的氮化鈦粉末顆粒，但是，該方法采用等離子噴槍來制備氮化鈦粉末，送鈦粉粉末進入焰流，向盛水的容器中噴涂和收集過程中，其能量損失大。且得到的氮化鈦球形度不好，球化率需要進一步的提高。

發明內容

針對以上缺陷，本發明解決的技術問題是提供一種制備工藝簡單，球化率高的制備球形氮化鈦粉末的方法。

本發明制備球形氮化鈦粉末的方法，采用射頻等離子體設備制備得到，具體包括如下步驟：

a、起弧：以氬氣為電離氣體起弧，同時將氮氣從射頻等離子體設備的保護氣體入口處通入；控制射頻等離子設備的工作電壓為5～15kV，功率為30～200kW，其中，電離氣體流量為1～10m³/h，保護氣體入口處通入的氮氣流量為1～10m³/h；

b、送料：待弧穩定后，由送料裝置送入鈦粉，得到球形氮化鈦。

優選的，a步驟中，待弧穩定后，將電離氣體變為氮氣。

作為優選方案，電離氣體的流量為3～4m³/h，保護氣體入口處通入的氮氣流量為3～6m³/h。

優選的，b步驟中，鈦粉的粒徑為1～150μm。

優選的，所述鈦粉采用振動進料，其振幅為10～80％。

本發明解決的第二個技術問題是提供一種制備球形氮化鈦粉末的設備。