[发明专利]一种气液混合高压雾化制备化合物粉末材料的装置及方法

说明书

本发明公开了一种气液混合高压雾化制备化合物粉末材料的装置及方法，所述源金属液化设备位于气液混合高压雾化筛选系统的上方，所述气液混合高压雾化筛选系统连接至位于其侧边的球形反应炉，所述球形反应炉内连接反应气体，所述晶粒碎化处理器位于球形反应炉的内胆的上部与底部，所述气循环冷却设备位于球形反应炉的下方，所述化合物粉末分类器位于气循环冷却设备的尾部，所述精细粉末静化沉积系统位于化合物粉末分类器之后。本发明具有效率高、成本低和环境影响小的优点，所制成的化合物粉末材料则具有纯度高和颗粒小、均匀等特性，有效解决了合成难熔化合物粉末材料的问题。

技术领域

本发明涉及一种粉末冶金技术，尤其涉及的是一种气液混合高压雾化制备化合物粉末材料的装置及方法。

背景技术

难熔的化合物材料，因其特有的物理特征与工作特性，在各种领域都有广泛用途，如汽车，冶金，电子，化学工业等。以氮化合物为例，氮化硼(BN)可用作耐高温的润滑剂，切割工具和坩埚材料等；氮化钛(TiN)是一种有极高硬度的陶瓷材料，经常用作涂层材料；氮化铝(AlN)因其无毒不导电并具有与铜相当的热导率，是光电器件封装中最理想的绝缘、散热材料；氮化镓(GaN)基合金是蓝色激光器及高亮度LED器件的主要材料。

由于化合物材料具有超高熔点、超高硬度和极低延展性的特性，不能采用传统工艺进行加工，只能采用粉末冶金等方法。在难熔化合物材料的加工制造中，粉末的制备是整个产业链的关键。已知的难熔化合物粉末的生产方法包括：碳热还原法、自蔓延燃烧法、机械研磨法及溶胶凝胶法等。这些加工方法除成本高外，所生产的难熔化合物粉末还含有来自原材料、处理工具及容器的严重污染与杂质等。

传统的气雾化方法已广泛应用于生产单质金属粉末制备。该方法利用氮气、氩气等高压气源作为雾化剂，将熔化的金属破碎成为细小的金属液滴，这些细小的金属液滴进一步凝结为细小的固体单质金属粉末。

由于难熔化合物具有极高熔点以及高温下容易分解和不导电的特性，虽然传统、单一的气雾化法广泛使用于金属粉末的生产，但因其生成的金属液滴或颗粒较大，很难合成反应完全的、充分的难熔化合物粉末材料。

气雾化法，操作简单、成本低，适于批量化生产。对液态金属，采用多级雾化或气、液混合高压雾化，使液态金属成为微细的液滴或颗粒，通过颗粒筛选，将微细的金属液滴或颗粒与反应气体进行反应，通过粉末晶粒碎化、球形化处理等手段，易于生成反应完全的、充分的难熔化合物粉末材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：如何制备难熔化合物粉末材料，提供了一种气液混合高压雾化制备化合物粉末材料的装置及方法。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明的一种气液混合高压雾化制备化合物粉末材料的装置，包括源金属液化设备、气液混合高压雾化筛选系统、球形反应炉、晶粒碎化处理器、气循环冷却设备、化合物粉末颗粒分类器、精细粉末静化沉积系统；

所述源金属液化设备位于气液混合高压雾化筛选系统的上方，源金属经过加热、液化后进入气液混合高压雾化筛选系统，形成雾化的金属液滴，微细的金属液滴在驱动气流的带动下，进入球形反应炉，而较大的金属液滴则下落至气液混合高压雾化筛选系统的底部，回收、重新雾化，所述气液混合高压雾化筛选系统连接至位于其侧边的球形反应炉，所述球形反应炉内连接反应气体，微细的金属液滴进入球形反应炉内与反应气体一起反应转化成化合物晶粒或颗粒，所述晶粒碎化处理器位于球形反应炉的内胆的上部与底部，导入的反应气体沿着球形反应炉的内壁上下吹扫，所述气循环冷却设备位于球形反应炉的下方，较小的化合物晶粒或颗粒在压力的驱动下进入气循环冷却设备，较大的颗粒滞留在球形反应炉内继续碎化后排出，化合物晶粒或颗粒冷却、凝固后形成化合物粉末，所述化合物粉末分类器位于气循环冷却设备的尾部，所述精细粉末静化沉积系统位于化合物粉末分类器之后，冷却后的化合物粉末通过筛分、静电吸附后进行大小分类收集，精细或超细微的化合物粉末进入精细粉末静化沉积系统进行处理、收集。