一种球形TiC粉的等离子体制备方法及该方法制备的球形TiC粉与流程

本发明涉及金属粉末制备技术领域，特别涉一种球形tic粉的等离子体制备方法及该方法制备的球形tic粉。

背景技术：

tic熔点高、碗度高、化学稳定性好，主要用来制造金属陶瓷，耐热合金和硬质合金。还可以用碳化tic来制备的复相复合料在机械加工、冶金矿产、航天领域、聚变堆等领域有着广泛的应用。

在粉末冶金领域，球形tic由于其流动性好，粒度分布均匀，使得在进行复合混料且涂层等领域有很大的开发和应用。目前球形碳化tic粉末的制备方法还是以传统工艺为主，但是其杂质多，球化率较低。

射频等离子粉体球化技术具有温度高、污染少、气氛可调可控，操作简单等优点。由于tic粉熔点高，但是质量氢，在一般射频等离子技术时为了确保等离子体炬的起弧和稳定，其中气和边气流量较大，导致粉末在熔融时会出现严重的汽化现象且被大量的吹散，附着在腔壁和细粉末收集罐中，使其收率得很低，且多次生产之后，会有大量的粉末粘接在等离子体炬上，导致功率的不稳定，粘在墙壁上，导致冷却效果和传热效果严重下降，损坏设备。

为此，需要提供一种球化率高、制备过程中不易汽化且不被吹散到设备内壁上的球形tic粉的制备方法。

技术实现要素：

为解决是上述技术问题，本发明是这样实现的：

一种球形tic粉的等离子体制备方法，包括以下步骤：

1)选取粒径为40um至200um的tic粉颗粒；

2)进行等离子点火；

3)点火成功后，调整控制反应容器内气压和气体流量，建立稳定的氩气-氢气等离子体，使得tic粉颗粒熔融时不会出现汽化且不被吹散到设备内壁上；

4)氩气携带tic粉颗粒进入等离子体，制得熔融的tic液滴；

5)熔融的tic液滴冷却固化，即制得球形tic粉。

优选地，步骤2)等离子点火的操作参数为：栅流控制在0.2a至0.3a；中气氩气流量为5l/min至40l/min；边气氩气流量为20l/min至80l/min。

本发明边气是氢气和氩气两种气体，两者综合作用维持等离子体炬，而且氢气有传热的作用，达到更好的制备效果。

优选地，步骤3)所述的用于熔融tic粉颗粒的等离子体射频功率为5kw至40kw。

优选地，步骤3)调整控制反应容器内气压和气体流量具体包括：将反应容器内气压调为5psia至20psia，中气氩气流量调为5l/min至20l/min，边气氩气流量调为20l/min至40l/min，边气氢气流量为0l/min至30l/min。

优选地，步骤4)携带tic粉颗粒所用氩气的流量为1l/min至11l/min。

优选地，步骤4)tic粉颗粒进入等离子体的加料速率为1kg/h至10kg/h。

优选地，步骤5)熔融的tic液滴在冷却仓中冷却固化，冷却仓为通循环水进行冷却的设备或者装置。

优选地，所述的冷却仓为熔融的tic液滴提供50℃至80℃的温度环境。

一种球形tic粉，该球形tic粉由上述任一所述的球形tic粉的等离子体制备方法制备而成。

本发明具有如下优点：tic粉球化率高、制备过程中不易汽化且不被吹散到设备内壁上，且能够有效的控制颗粒的分散性，使其不相互碰撞粘接，获得高的收得率。

附图说明

图1气体流量与容器内气压之间的关系图；

图2等离子体制备球形tic粉的装置示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

实施例1

本发明调整控制反应容器内气压和气体流量，主要是基于气体流量和反应容器内气压两个参数(如图1所示)进行综合调节。发明人经过研究发现，传统做法在建立等离子体以后，没有调整控制反应容器内气压和气体流量，而直接进行球化制备，这样容易导致tic粉球易汽化且容易被吹散到设备内壁上。发明人创造性的在等离子体点火以后，又综合容器内气压和气体流量进行调节，使得tic粉球不易汽化且不被吹散到设备内壁上。

实施例2

实验装置的示意图如图2所示，由以下几部分构成，等离子体反应器系统，即等离子体发生器，用于产生激励电磁场；等离子体炬，内部通有边气氩气和边气氢气和中气氩气；送粉系统和加料枪；真空腔体；用水冷却，不锈钢收料装置，尾气排放系统。上述装置，仅仅是本发明的一种装置模型，并不限定此一种制备装置，凡是利用本发明制备球形tic粉原理的装置，均是本发明要保护的范围。

实施例3

一种球形tic粉的等离子体制备方法，包括以下步骤：

1)选取粒径为40um至50um的tic粉颗粒；

2)进行等离子点火；等离子点火的操作参数为：栅流控制在0.2a至0.3a；中气氩气流量为5l/min；边气氩气流量为20l/min；

3)点火成功后，调整控制反应容器内气压和气体流量具体包括：将反应容器内气压调为5psia，中气氩气流量调为5l/min，边气氩气流量调为20l/min，边气氢气流量为30l/min；建立稳定的氩气-氢气等离子体，射频功率为5kw，使得tic粉颗粒熔融时不会出现汽化且不被吹散到设备内壁上；

4)氩气携带tic粉颗粒进入等离子体，携带tic粉颗粒所用氩气的流量为1l/min，tic粉颗粒进入等离子体的加料速率为1kg/h，制得熔融的tic液滴；

5)熔融的tic液滴在80℃的冷却仓中冷却固化，即制得球形tic粉。

一种球形tic粉，该球形tic粉由上述所述的球形tic粉的等离子体制备方法制备而成。

实施例4

一种球形tic粉的等离子体制备方法，包括以下步骤：

1)选取粒径为85um至95um的tic粉颗粒；

2)进行等离子点火；等离子点火的操作参数为：栅流控制在0.2a至0.3a；中气氩气流量为15l/min；边气氩气流量为30l/min；

3)点火成功后，调整控制反应容器内气压和气体流量具体包括：将反应容器内气压调为8psia，中气氩气流量调为7l/min，边气氩气流量调为24l/min，边气氢气流量为23l/min；建立稳定的氩气-氢气等离子体，射频功率为14kw，使得tic粉颗粒熔融时不会出现汽化且不被吹散到设备内壁上；

4)氩气携带tic粉颗粒进入等离子体，携带tic粉颗粒所用氩气的流量为3l/min，tic粉颗粒进入等离子体的加料速率为3kg/h，制得熔融的tic液滴；

5)熔融的tic液滴在70℃的冷却仓中冷却固化，即制得球形tic粉。

一种球形tic粉，该球形tic粉由上述所述的球形tic粉的等离子体制备方法制备而成。

实施例5

一种球形tic粉的等离子体制备方法，包括以下步骤：

1)选取粒径为115um至125um的tic粉颗粒；

2)进行等离子点火；等离子点火的操作参数为：栅流控制在0.2a至0.3a；中气氩气流量为25l/min；边气氩气流量为45l/min；

3)点火成功后，调整控制反应容器内气压和气体流量具体包括：将反应容器内气压调为12psia，中气氩气流量调为12l/min，边气氩气流量调为29l/min，边气氢气流量为15l/min；建立稳定的氩气-氢气等离子体，射频功率为26kw，使得tic粉颗粒熔融时不会出现汽化且不被吹散到设备内壁上；

4)氩气携带tic粉颗粒进入等离子体，携带tic粉颗粒所用氩气的流量为5l/min，tic粉颗粒进入等离子体的加料速率为5kg/h，制得熔融的tic液滴；

5)熔融的tic液滴在60℃的冷却仓中冷却固化，即制得球形tic粉。

一种球形tic粉，该球形tic粉由上述所述的球形tic粉的等离子体制备方法制备而成。

实施例6

一种球形tic粉的等离子体制备方法，包括以下步骤：

1)选取粒径为150um至160um的tic粉颗粒；

2)进行等离子点火；等离子点火的操作参数为：栅流控制在0.2a至0.3a；中气氩气流量为32l/min；边气氩气流量为65l/min；

3)点火成功后，调整控制反应容器内气压和气体流量具体包括：将反应容器内气压调为16psia，中气氩气流量调为16l/min，边气氩气流量调为33l/min，边气氢气流量为8l/min；建立稳定的氩气-氢气等离子体，射频功率为33kw，使得tic粉颗粒熔融时不会出现汽化且不被吹散到设备内壁上；

4)氩气携带tic粉颗粒进入等离子体，携带tic粉颗粒所用氩气的流量为8l/min，tic粉颗粒进入等离子体的加料速率为7kg/h，制得熔融的tic液滴；

5)熔融的tic液滴在50℃的冷却仓中冷却固化，即制得球形tic粉。

一种球形tic粉，该球形tic粉由上述所述的球形tic粉的等离子体制备方法制备而成。

实施例7

一种球形tic粉的等离子体制备方法，包括以下步骤：

1)选取粒径为190um至200um的tic粉颗粒；

2)进行等离子点火；等离子点火的操作参数为：栅流控制在0.2a至0.3a；中气氩气流量为40l/min；边气氩气流量为80l/min；

3)点火成功后，调整控制反应容器内气压和气体流量具体包括：将反应容器内气压调为20psia，中气氩气流量调为20l/min，边气氩气流量调为40l/min，边气氢气流量为0l/min；建立稳定的氩气-氢气等离子体，射频功率为40kw，使得tic粉颗粒熔融时不会出现汽化且不被吹散到设备内壁上；

4)氩气携带tic粉颗粒进入等离子体，携带tic粉颗粒所用氩气的流量为11l/min，tic粉颗粒进入等离子体的加料速率为10kg/h，制得熔融的tic液滴；

5)熔融的tic液滴在65℃的冷却仓中冷却固化，即制得球形tic粉。

一种球形tic粉，该球形tic粉由上述所述的球形tic粉的等离子体制备方法制备而成。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。