一种等离子体氮化铝粉末制备设备

本技术涉及等离子体材料制备，具体而言，涉及一种等离子体氮化铝粉末制备设备。

背景技术：

1、氮化铝(aln)是新型人工合成陶瓷材料，优势包括且不限于硬度高、耐火性良好以及高温化学性能稳定，而氮化铝产品的制备需要用到氮化铝粉末。高质量的氮化铝粉末能够制作出致密性好并且表面光滑的氮化铝产品，可以更好的满足目前对于形状复杂且尺寸精度较高的氮化铝产品需求，故高质量氮化铝粉末制备工艺是近年的研究热点。

2、目前制备aln粉体的方法主要有碳热还原法、直接氮化法、自蔓延烧结法、化学气相沉积法和等离子体法。相比于其它方法，等离子体法被认为是合成纳米级aln粉体的先进工艺，其原理是将铝粉通过载气送粉或重力送粉等方式送入等离子体反应器中，铝粉在高温等离子体环境下与高能量的氮离子反应生成aln纳米颗粒。

3、但是，现有的湍流等离子体合成aln粉体的设备由于冷却装置冷却效率低，aln粉体容易在收集后结成块，这不便于进行后续使用。

技术实现思路

1、本实用新型公开了一种等离子体氮化铝粉末制备设备，以改善上述的问题。

2、本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：

3、基于上述的目的，本实用新型公开了一种等离子体氮化铝粉末制备设备，包括：

4、层流等离子体发生装置；

5、送粉装置；

6、反应装置，所述层流等离子体发生装置和所述送粉装置均与所述反应装置连通；

7、冷却装置，所述冷却装置包括冷却器和多层冷却管路，冷却器包括第一冷却腔，所述第一冷却腔的一端与所述反应器连通，每层所述冷却管路均包括多根横向管和多根纵向管，多根所述横向管和多根所述纵向管垂直设置，多层所述冷却管路沿所述第一冷却腔的延伸方向间隔设置，且多层所述冷却管路错开设置；

8、排气部件，所述排气部件安装于所述冷却器，且所述排气部件与所述第一冷却腔连通；以及

9、收集部件，所述收集部件与所述第一冷却腔的另一端连通。

10、可选地：相邻的两根所述横向管之间的间隔距离沿所述纵向管向下的方向逐渐增大。

11、可选地：所述反应装置包括反应器和外壳，所述外壳包裹于所述反应器外，所述外壳与所述反应器之间形成第二冷却腔，所述反应器上设置有第一入口、第二入口和物料出口，所述层流等离子体发生装置通过所述第一入口与所述反应器连通，所述送粉装置通过所述第二入口与所述反应器连通，所述第一冷却腔与所述物料出口连通。

12、可选地：所述反应装置还包括冷却水水管，所述冷却水水管位于所述第二冷却腔内，且所述冷却水水管绕设于所述反应器外。

13、可选地：所述冷却装置还包括横向刮料管和纵向刮料管，所述横向刮料管套设于所述横向管外，且所述横向刮料管与所述冷却器滑动连接，所述纵向刮料管套设于所述纵向管外，且所述纵向刮料管与所述冷却器滑动连接。

14、可选地：所述冷却装置还包括第一弹性件和第二弹性件，所述第一弹性件套设于所述横向刮料管外，所述第一弹性件的两端分别与所述冷却器和所述横向刮料管连接，所述第一弹性件令所述横向刮料管具有朝向所述反应器外移动的趋势；所述第二弹性件套设于所述纵向刮料管外，所述第二弹性件的两端分别与所述冷却器和所述纵向刮料管连接，所述第二弹性件令所述纵向刮料管具有朝向所述反应器外移动的趋势。

15、可选地：所述横向刮料管的两端分别设置有第一抵接块，其中一个所述第一抵接块抵接于所述第一弹性件，另一个所述抵接块与所述冷却器的内壁抵接配合；所述纵向刮料管的两端分别设置有第二抵接块，其中一个所述第二抵接块抵接于所述第二弹性件，另一个所述抵接块与所述冷却器的内壁抵接配合。

16、可选地：所述冷却管路还包括第一控制杆和第二控制杆，多根所述横向管均与所述第一控制杆连接，多根所述纵向管均与所述第二控制杆连接。

17、可选地：所述横向管与所述冷却器固定连接，所述纵向管与所述冷却器固定连接。

18、可选地：所述反应器的横截面呈圆形，所述冷却器包括进料端、冷却端和出料端，所述进料端和所述出料端的横截面均呈圆形，且所述进料端的直径大于所述出料端的直径，所述进料端的直径大于所述反应器的直径，所述出料端的直径小于或者等于所述反应器的直径，所述冷却端位于所述进料端和所述出料端之间，且所述冷却端的横截面呈矩形。

19、与现有技术相比，本实用新型实现的有益效果是：

20、本实用新型公开的等离子体氮化铝粉末制备设备设计了一种冷却装置，其具有更高的冷却效率，保证氮化铝粉末在进入收集部件前均已冷却至合适的温度，从而避免氮化铝粉末在收集部件内凝结成块，以便于进行后续的使用。

技术特征：

1.一种等离子体氮化铝粉末制备设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的等离子体氮化铝粉末制备设备，其特征在于，相邻的两根所述横向管(341)之间的间隔距离沿所述纵向管(342)向下的方向逐渐增大。

3.根据权利要求1所述的等离子体氮化铝粉末制备设备，其特征在于，所述反应装置(200)包括反应器(220)和外壳(210)，所述外壳(210)包裹于所述反应器(220)外，所述外壳(210)与所述反应器(220)之间形成第二冷却腔(240)，所述反应器(220)上设置有第一入口、第二入口和物料出口，所述层流等离子体发生装置(100)通过所述第一入口与所述反应器(220)连通，所述送粉装置通过所述第二入口与所述反应器(220)连通，所述第一冷却腔(370)与所述物料出口连通。

4.根据权利要求3所述的等离子体氮化铝粉末制备设备，其特征在于，所述反应装置(200)还包括冷却水水管(230)，所述冷却水水管(230)位于所述第二冷却腔(240)内，且所述冷却水水管(230)绕设于所述反应器(220)外。

5.根据权利要求3所述的等离子体氮化铝粉末制备设备，其特征在于，所述冷却装置(300)还包括横向刮料管(361)和纵向刮料管(362)，所述横向刮料管(361)套设于所述横向管(341)外，且所述横向刮料管(361)与所述冷却器(380)滑动连接，所述纵向刮料管(362)套设于所述纵向管(342)外，且所述纵向刮料管(362)与所述冷却器(380)滑动连接。

6.根据权利要求5所述的等离子体氮化铝粉末制备设备，其特征在于，所述冷却装置(300)还包括第一弹性件(391)和第二弹性件(392)，所述第一弹性件(391)套设于所述横向刮料管(361)外，所述第一弹性件(391)的两端分别与所述冷却器(380)和所述横向刮料管(361)连接，所述第一弹性件(391)令所述横向刮料管(361)具有朝向所述反应器(220)外移动的趋势；所述第二弹性件(392)套设于所述纵向刮料管(362)外，所述第二弹性件(392)的两端分别与所述冷却器(380)和所述纵向刮料管(362)连接，所述第二弹性件(392)令所述纵向刮料管(362)具有朝向所述反应器(220)外移动的趋势。

7.根据权利要求6所述的等离子体氮化铝粉末制备设备，其特征在于，所述横向刮料管(361)的两端分别设置有第一抵接块(3411)，其中一个所述第一抵接块(3411)抵接于所述第一弹性件(391)，另一个所述抵接块与所述冷却器(380)的内壁抵接配合；所述纵向刮料管(362)的两端分别设置有第二抵接块(3421)，其中一个所述第二抵接块(3421)抵接于所述第二弹性件(392)，另一个所述抵接块与所述冷却器(380)的内壁抵接配合。

8.根据权利要求7所述的等离子体氮化铝粉末制备设备，其特征在于，所述冷却管路(340)还包括第一控制杆(351)和第二控制杆(352)，多根所述横向管(341)均与所述第一控制杆(351)连接，多根所述纵向管(342)均与所述第二控制杆(352)连接。

9.根据权利要求1所述的等离子体氮化铝粉末制备设备，其特征在于，所述横向管(341)与所述冷却器(380)固定连接，所述纵向管(342)与所述冷却器(380)固定连接。

10.根据权利要求3所述的等离子体氮化铝粉末制备设备，其特征在于，所述反应器(220)的横截面呈圆形，所述冷却器(380)包括进料端(310)、冷却端(320)和出料端(330)，所述进料端(310)和所述出料端(330)的横截面均呈圆形，且所述进料端(310)的直径大于所述出料端(330)的直径，所述进料端(310)的直径大于所述反应器(220)的直径，所述出料端(330)的直径小于或者等于所述反应器(220)的直径，所述冷却端(320)位于所述进料端(310)和所述出料端(330)之间，且所述冷却端(320)的横截面呈矩形。

技术总结
本申请公开了一种等离子体氮化铝粉末制备设备，属于等离子体材料制备技术领域，其包括层流等离子体发生装置、送粉装置、反应装置、冷却装置、排气部件和收集部件。层流等离子体发生装置和送粉装置均与反应装置连通，反应装置的出口与冷却装置的入口连通。冷却装置内设置有多层冷却管路，多层冷却管路交错设置，提升冷却效率，以便于进行收集。排气部件用于排出气体，保证冷却装置保持在一定压力范围内，收集部件用于收集冷却后的氮化铝粉末。本技术公开的等离子体氮化铝粉末制备设备设计了一种冷却装置，其具有更高的冷却效率，保证氮化铝粉末在进入收集部件前均已冷却至合适的温度，从而避免氮化铝粉末在收集部件内凝结成块。

技术研发人员：曹修全,张洁梅,徐浩铭,钟袁,付江涛,孙怀毅,伍芮漪
受保护的技术使用者：宜宾四川轻化工大学产业技术研究院
技术研发日：20230228
技术公布日：2024/1/13