本实用新型属于钛合金粉末的制备领域，具体的说涉及一种制备球形TiN粉的设备。
背景技术：
Ti在800℃或以上时会与氮气反应生成TiN。金属化合物TiN具有许多优良的物理及化学性能，它抗腐蚀性、抗磨损性及抗氧化性都非常优良，具有较高的熔点(3205℃)和硬度1990(×9.8N/mm2)。TiN沉积在首饰和灯具上既可以达到美观效果，又能增强耐磨性能，是代替目前广泛使用的WC的潜在材料，可以大大降低材料应用的成本。TiN化合物具有较高的生物兼容性，在临床医学和口腔医学方面也具有很高的应用价值。此外TiN也可用作制造坩埚、切削刀具、添加剂等。TiN粉末的应用广度和深度与它所拥有的优异性能极不相称，有待人们研究开发，可以预示，氮化钛粉末将会成为世纪新材料。传统的TiN粉末制备方法，如：金属钛粉氮化法、二氧化钛碳热还原氮化法、气相法等得到的TiN粉末形状不规则，未具有较好的球形度，流动性较差，机械性能不均匀，使用性能大打折扣。而且传统的制备方法氮化率不高，氮化时间较长，粒径范围较宽，能源消耗大。
等离子体发生器又称等离子炬，它是利用外加电场或高频感应电场使气体导电，利用气体与电弧接触使气体电离产生一种高温、离子化和传导性的等离子体的装置。由于电离气体的导电性，使电弧能量迅速转移并变成气体的热能，形成一种高温气体射流(温度达5500℃以上)和高强度热源。等离子体球化的原理就是利用离子体高热效应，将送入到热等离子体的棒材或形状不规则的粉末熔融，并被等离子射流高速冲击分散雾化，再快速冷却，使熔滴因表面张力而急速收缩形成球形极佳的球状粉末。利用高频感应电场使气体导电的等离子炬称为高频等离子炬，它由于具有无电极污染、弧区大、温度相对均匀、能提供纯净热源，材料处理快，尤其在高熔点粉末球化方面展现出独特的优势。
目前，出现了一种利用等离子雾化制备球形钛粉的方法，例如中国发明专利申请CN103769594A公开了一种等离子雾化制备高纯球形超细/纳米粉末的装备，用于雾化制备出超细/纳米金属或者陶瓷粉末。其包括送料装置、雾化塔、安装在雾化塔的对称等离子体炬、真空系统、粉末收集装置以及后续与之相连的气粉分离系统和气体净化循环系统。原材料经过送料装置送入对称等离子体炬的等离子焦点区(等离子射流焦点区)，原材料被雾化成超细液滴或气雾状，超细液滴或气雾状与连续通入雾化塔的常温氩气进行热交换冷却凝固成球形粉末。上述装备也可以用来制备球形TiN，制备方法为：等离子炬的电离气体口采用先通入氩气起弧，起弧稳定后再关闭氩气通入氮气，氮气被电离起弧产生等离子射流，送料装置把Ti原料送入等离子体射流区，原料在高温下熔融雾化的同时与电离气体氮气反应生成TiN，从雾化仓冷却口通入冷却气体或冷却水使熔融的TiN迅速冷却形成球形TiN粉末。用上述装备在制备球形TiN时存在这样的问题：由于原料经等离子炬熔融雾化后需要迅速冷却至800°C以下以获得颗粒度小、球形好的TiN粉末，熔融的Ti来不及充分与氮气反应，原料氮化率较低。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种提高Ti的氮化率的制备球形TiN粉的设备。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种制备球形TiN粉的设备，包括雾化仓、与雾化仓连接的等离子炬、向等离子炬送料的送料装置、气粉分离装置、与气粉分离装置连接的抽气装置和收粉仓二，所述雾化仓底部连接有收粉仓一，所述雾化仓仓壁连接有排气管，所述排气管与气粉分离装置连接；所述收粉仓一和收粉仓二均设有加热装置。
进一步的，所述加热装置为电热丝，所述收粉仓一和收粉仓二的壳体均为内外双层结构，所述加热丝设置在内外壳体之间。
进一步的，所述排气管呈倒V型。
进一步的，所述等离子炬为高频等离子炬。
进一步的，所述高频等离子炬包括配气座、送料管、中管和放电管；所述配气座设有电离气体入口和保护气体入口，所述送料管、中管和放电管依次由内到外同轴安装在配气座中心，所述放电管外设有电感线圈，所述中管的腔体为电离气体通道，所述放电管与中管之间腔体为保护气体通道，所述电离气体入口与电离气体通道相通；所述保护气体入口与保护气体通道相通；所述送料管贯穿配气座并与送料装置连接。
进一步的，所述送料装置为气体送料装置。
进一步的，还包括混气阀，所述混气阀与电离气体入口连接。
进一步的，所述收粉仓一与雾化仓之间、收粉仓二与气粉分离装置之间均设有蝶阀。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的一种制备球形TiN粉的设备，可采用钛或氢化钛为原料，收粉仓一和收粉仓二均设有加热装置，冷却后的未充分反应的球形原料粉进入收粉仓后继续与氮气反应，反应更充分，提高了原料的氮化率。同时，收粉仓一用于收集颗粒稍大的TiN粉，收粉仓二用于收集较细的TiN粉，从而实现TiN粉的粗细分选。等离子炬为高频等离子炬，高频等离子炬中心设有送料管，制备出的球形TiN粉颗粒细，无杂质污染。本实用新型的一种制备球形TiN粉的设备，大大提高了制备TiN的效率，制备工艺简单，对原料要求较低，球化率和氮化率都有所提高。
附图说明
图1是本实用新型的制备球形TiN粉的设备的结构示意图；
图2是高频等离子炬结构示意图；
图中所示：1.等离子炬，2.雾化仓，3.送料装置，4.蝶阀，5.收粉仓一，6.混气阀，7.收粉仓二，8.气粉分离装置，9.抽气装置，10.排气管，11.保护气体入口，12.电离气体入口，13.送料管，14.中管，15.放电管，16.电感线圈，17.配气座，18.等离子射流，21.冷却气体口，51.电热丝。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
如图1所示，一种制备球形TiN粉的设备，包括雾化仓2、与雾化仓2连接的等离子炬1、向等离子炬1送料的送料装置3、气粉分离装置8、与气粉分离装置8连接的抽气装置9和收粉仓二7，所述雾化仓2底部连接有收粉仓一5，所述雾化仓2仓壁连接有排气管10，所述排气管10与气粉分离装置8连接；所述收粉仓一5和收粉仓二7均设有加热装置。
等离子炬1可选直流等离子炬或高频等离子炬等，等离子炬1可为一个或多个。等离子炬1与雾化仓2连接，即等离子炬1可安装在雾化仓2内，也可以是等离子炬1射流口直接连通雾化仓2。气粉分离装置8可以选旋风分离器，布袋除尘器等，优选旋风分离器。抽气装置9可以选气泵、风机等，雾化仓2底部连接有收粉仓一5，用于收集颗粒较大的球形TiN粉。图1中，雾化仓2底部呈锥形设置，收粉仓一5位于雾化仓1下方，以便于粉料的收集。雾化仓2仓壁连接有排气管10，雾化仓2与气粉分离装置8通过排气管10连通，排气管10呈倒V型。排气管10呈倒V型，可防止TiN粉沉积在管道中。设备工作时，原料由送料装置3送入等离子炬1，原料熔融雾化并与氮气反应，从雾化仓冷却气体口21通入冷却氮气快速冷却，制的球形TiN粉。较大TiN粉下沉进入收粉仓一5中，较细的TiN粉经排气管10进入到气粉分离装置8分离后由收粉仓二7收集。通过上述方式，可实现对TiN粉的粗细分选。收粉仓一5和收粉仓二7均设有加热装置，通过加热装置加热保持粉仓一5和收粉仓二7温度等于或高于800℃，从而使从雾化仓2球化后冷却的未反应的原料进入收粉仓后，在收料仓中能再次与氮气反应生成TiN，从而提高原料氮化率。加热装置可以为鼓风机，利用鼓风机对保温室5壳体鼓人高温气体加热，也可选电热丝，利用电加热。
采用鼓风机对收粉仓壳体鼓人高温气体加热，会产生大量废气，优选的，加热装置为电热丝51，收粉仓一和收粉仓二壳体均为内外双层结构，加热丝51设置在内外壳体之间。收粉仓壳体为内外双层结构，加热丝51设置在内外壳体之间，可防止收粉仓内的粉末附着在电热丝51上。
由于高频等离子炬具有无电极污染、弧区大、温度相对均匀、能提供纯净热源，材料处理快，尤其在高熔点粉末球化方面展现出独特的优势。优选的，等离子炬为高频等离子炬。
如图2所示的一种高频等离子炬结构示意图，图中：高频等离子炬包括配气座17、送料管13、中管14和放电管15；配气座17设有电离气体入口12和保护气体入口11，所述送料管13、中管14和放电管15依次由内到外同轴安装在配气座17中心，送料管13管穿配气座17，放电管15外设有电感线圈16，中管14的腔体为电离气体通道，放电管15与中管14之间的腔体为保护气体通道，电离气体入口12与电离气体通道相通；保护气体入口11与保护气体通道相通；送料管13与送料装置3连接。送料管13设置在高频等离子炬中心，有利于原料送达等离子体弧芯部高温区，利于原料的融洽和球化，也利于原料与氮气反应，提高原料氮化率。通过调节电离气体的进气量，可调节等离子射流的焓值和喷射强度，从而实现不同效果熔融和球化效果。保护气体入口11可通入氮气，在高频等离子炬放电管14管壁形成一层冷气膜，对放电管14进行冷却和防止受热熔融的原料和TiN粘附在放电管14内壁上。
采用粉状原料制备球形TiN粉得到的TiN球形度更好，氮化率更高，优选的所述送料装置3为气体送料装置。气体送料装置，送料均匀，送料不易起团，原料粉能被充分分散开。
制备球形TiN的粉也可以采用氮气与氩气的混合气体引弧的方法，可选的，一种制备球形TiN粉的设备还包括混气阀6，所述混气阀6与电离气体入口12连接。混气阀6再与氮气气源设备和氩气气源设备连接，混气阀6混合氮气后氩气后通入等离子炬中产生等离子体，原料与等离子体中的氮气反应生成熔融的TiN。
为了控制收粉仓内粉料的收集量，收粉仓一5与雾化仓2之间、收粉仓二7与气粉分离装置8之间均设有蝶阀4。