[發(fā)明專利]一種氮化硅粉體生產(chǎn)線

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810356907.X
• 申請日: 2018-04-19
• 公開（公告）號: CN108609590B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任小平
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江東瓷新材料有限公司
• 主分類號: C01B21/068
• 分類號: C01B21/068
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏;何俊

本發(fā)明涉及氮化硅制備領(lǐng)域，公開了一種氮化硅粉體生產(chǎn)線，包括供料單元、反應(yīng)單元、收料單元和循環(huán)水冷單元。所述供料單元包括硅粉投料機構(gòu)、氮氣制備增壓裝置和微波等離子預(yù)熱器。所述反應(yīng)單元包括懸浮反應(yīng)器和保溫冷卻器。所述收料單元包括氣粉分離器、包裝器和回收氮氣儲罐。所述循環(huán)水冷單元包括水冷池和水冷泵。本發(fā)明生產(chǎn)線制得的氮化硅粉體純度高、粒徑細(xì)、ɑ相含量高、產(chǎn)量高、出產(chǎn)快。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氮化硅制備領(lǐng)域，尤其涉及一種氮化硅粉體生產(chǎn)線。

背景技術(shù)

氮化硅是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料。它是一種超硬物質(zhì)，本身具有潤滑性，并且耐磨損，為原子晶體；高溫時抗氧化。而且它還能抵抗冷熱沖擊，在空氣中加熱到1000℃以上，急劇冷卻再急劇加熱，也不會碎裂。正是由于氮化硅陶瓷具有如此優(yōu)異的特性，人們常常利用它來制造軸承、氣輪機葉片、機械密封環(huán)、永久性模具等機械構(gòu)件。

目前，國內(nèi)氮化硅粉體生產(chǎn)主要由以下兩種方法：

1、鐘罩爐電熱或微波加熱氮氣滲透法

步驟：硅粉→坩堝→通入氮氣預(yù)熱(約8小時1000度)→加熱反應(yīng)合成(約20小時1200-1300度)→保溫(約10小時1000度)→冷卻(約8小時80度以下)→出料(塊狀，共約50小時)→粉碎研磨→分級來回3-5次。這種生產(chǎn)工藝從投料到出粉要80小時以上，只適于小規(guī)模生產(chǎn)。

2、臥式粉帶電熱或微波加熱自蔓延氮氣滲透法

步驟：硅粉→長條平臺→通氮氣預(yù)熱(約8小時1000度)→粉帶一端高溫觸發(fā)反應(yīng)，利用反應(yīng)放熱加溫自蔓延反應(yīng)合成(時間根據(jù)粉帶長短約5-10小時1200-1300度)→保溫(約5小時1000度)→冷卻(約5小時80度以下)出料(塊狀，約30小時)→粉碎研磨→分級來回2-3次。這種生產(chǎn)工藝從投料到出粉要50小時以上，投資較大。

上述生產(chǎn)方法的技術(shù)難度在于：

1、溫度控制難：反應(yīng)合成時段的狀態(tài)：反應(yīng)(吸熱)→合成(放熱)→反應(yīng)(吸熱)→合成(放熱)，表層可降溫，中間無法降溫。

2、團(tuán)聚結(jié)塊：硅粉堆放高溫反應(yīng)合成，合成后團(tuán)聚成塊，氮化硅是超硬物質(zhì)，粉碎研磨是最大難題。

如果不能解決上述難點，便會造成以下技術(shù)問題：

1、溫度低了反應(yīng)不完全，導(dǎo)致純度低(含硅)，溫度過高又會產(chǎn)生熱屏障而反應(yīng)停止，影響純度，同時氮化硅分子晶相變β相(不可燒結(jié)不可逆)。

2、團(tuán)聚成塊：粉碎研磨中磨料、容器內(nèi)襯磨損大，雜質(zhì)帶入。

3、間歇性生產(chǎn)：設(shè)備利用低、產(chǎn)能低。

4、生產(chǎn)管理難：設(shè)備多、廠房大、環(huán)節(jié)多、工藝多、投資大。

5、配套設(shè)施多：吸粉塵、防靜電、隔振動、消噪音等輔助設(shè)施。

為此，有必要開發(fā)出一種氮化硅粉體生產(chǎn)的新技術(shù)以解決上述技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種氮化硅粉體生產(chǎn)線。本發(fā)明生產(chǎn)線能耗低、使用壽命長，且制得的氮化硅粉體純度高、粒徑細(xì)、a相含量高、產(chǎn)量高、出產(chǎn)快。

本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：一種氮化硅粉體生產(chǎn)線，包括供料單元、反應(yīng)單元、收料單元和循環(huán)水冷單元。

所述供料單元包括硅粉投料機構(gòu)、氮氣制備增壓裝置和微波等離子預(yù)熱器；所述硅粉投料機構(gòu)與氮氣制備增壓裝置分別與微波等離子預(yù)熱器連通并分別提供硅粉和氮氣，氮氣制備增壓裝置還與硅粉投料機構(gòu)連通為其輸送氮氣以提供壓力。