一种制备陶瓷粉末的装置的制作方法

本发明涉及陶瓷，尤其涉及一种制备陶瓷粉末的装置。

背景技术：

1、氮化铝(aln)陶瓷具有导热性好、带隙宽、击穿电场强度高、载流子饱和迁移率高等优异特性，因此被广泛应用于高温、高频、大功率电子器件和集成电路的制作领域作为散热基片或者衬底。高纯氮化铝纳米颗粒，是制备氮化铝陶瓷、氮化铝单晶的源材料。氮化铝纳米颗粒的纯度，颗粒直径，粒度均匀性对材料的性能影响很大。

2、制备氮化铝纳米颗粒的方法有氧化铝碳热还原法、铝粉直接氮化法、溶胶法、等离子合成法、含氮化铝键聚合物分解法、水引发固相反应法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法等等。目前工业上运用最为广泛的是氧化铝碳热还原法，业界对其研究也最为深入，这种方法制备的氮化铝纳米颗粒可以规模化生产，纯度也较高，但纳米颗粒粒度较大，且其中的含氧量过高，不能直接用于作为大尺寸氮化铝单晶制备的原料。

3、其他制备氮化铝纳米颗粒的方法也都存在纳米颗粒粒度较大、纯度不够高的问题，不能满足高要求的氮化铝单晶制备。

4、因此，需要持续改善氮化铝纳米颗粒粒度较大、纯度不够高的问题。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是提供一种制备陶瓷粉末的装置，以改善氮化铝纳米颗粒粒度较大、纯度不够高的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明技术方案提供一种制备陶瓷粉末的装置，包括：反应腔；位于反应腔顶部的等离子体发生腔，所述等离子体发生腔与反应腔相连通；位于反应腔内底部的坩埚，所述坩埚用于承载反应物料；高频电源，所述高频电源与等离子体发生腔电连接，所述高频电源用于在等离子体发生腔内生成等离子体；与反应腔相连通的沉降室；位于沉降室底部的收集罐，所述收集罐与沉降室相连通；与沉降室相连通的真空泵，所述真空泵用于使反应腔保持真空状态。

3、可选的，还包括：位于坩埚底部的升降架，所述升降架可对所述坩埚的高度进行调节。

4、可选的，所述反应腔包括第一部分和第二部分，所述第一部分与所述等离子体发生腔相连通，所述第二部分用于放置所述坩埚和反应物料，所述第一部分和第二部分可拆卸连接。

5、可选的，所述第一部分和第二部分通过紧固螺栓可拆卸连接。

6、可选的，还包括：位于第二部分侧壁的固定块，所述固定块与反应腔第二部分侧壁固定连接；与固定块相配合的丝杆，所述丝杆的转动带动所述固定块沿丝杆的延伸方向定向运动，所述丝杆与地平面垂直；与丝杆电连接的步进电机，所述步进电机控制所述丝杆转动使所述第二部分上升或下降。

7、可选的，还包括：位于第二部分侧壁的滑块，所述滑块与反应腔第二部分侧壁固定连接，所述滑块与所述固定块分别位于反应腔第二部分相对的侧壁上；与滑块相配合的导轨，所述滑块可在导轨内滑动，所述导轨与丝杆平行。

8、可选的，所述高频电源包括等离子射频电源。

9、可选的，所述等离子体的温度范围为大于3000摄氏度。

10、可选的，还包括：与等离子体发生腔相连通第一进气管和第二进气管，所述第一进气管用于向等离子体发生腔内通入反应气体，所述第二进气管用于向等离子体发生腔内通入保护气体。

11、可选的，所述反应气体包括氮气和氩气；所述保护气体包括氩气。

12、可选的，所述第一进气管上设置有第一流量计，所述第二进气管上设置有第二流量计。

13、可选的，所述坩埚的材料包括铝，所述反应物料的材料包括铝锭。

14、可选的，所述陶瓷材料为氮化铝。

15、可选的，还包括：位于等离子体发生腔外壁的第一循环冷却系统，所述第一循环冷却系统的冷却方式包括水冷。

16、可选的，还包括：与真空泵相连通的气水分离器，用于将真空泵抽取的气体和水汽的混合进行气体和水汽的分离。

17、可选的，所述沉降室与反应腔通过第一管路相连通，所述真空泵与沉降室通过第二管路相连通，所述气水分离器与真空泵通过第三管路相连通。

18、可选的，所述真空泵的种类包括水环真空泵。

19、可选的，还包括：位于坩埚外壁的第二循环冷却系统，所述第二循环冷却系统的冷却方式包括水冷。

20、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

21、本发明的技术方案，通过提供一种制备陶瓷粉末的装置，所述装置制备的氮化铝纳米颗粒粒度小、纯度高，能够满足高要求器件的原材料需要。

技术特征：

1.一种制备陶瓷粉末的装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的制备陶瓷粉末的装置，其特征在于，还包括：位于坩埚底部的升降架，所述升降架可对所述坩埚的高度进行调节。

3.如权利要求1所述的制备陶瓷粉末的装置，其特征在于，所述反应腔包括第一部分和第二部分，所述第一部分与所述等离子体发生腔相连通，所述第二部分用于放置所述坩埚和反应物料，所述第一部分和第二部分可拆卸连接。

4.如权利要求3所述的制备陶瓷粉末的装置，其特征在于，所述第一部分和第二部分通过紧固螺栓可拆卸连接。

5.如权利要求3所述的制备陶瓷粉末的装置，其特征在于，还包括：位于第二部分侧壁的固定块，所述固定块与反应腔第二部分侧壁固定连接；与固定块相配合的丝杆，所述丝杆的转动带动所述固定块沿丝杆的延伸方向定向运动，所述丝杆与地平面垂直；与丝杆电连接的步进电机，所述步进电机控制所述丝杆转动使所述第二部分上升或下降。

6.如权利要求5所述的制备陶瓷粉末的装置，其特征在于，还包括：位于第二部分侧壁的滑块，所述滑块与反应腔第二部分侧壁固定连接，所述滑块与所述固定块分别位于反应腔第二部分相对的侧壁上；与滑块相配合的导轨，所述滑块可在导轨内滑动，所述导轨与丝杆平行。

7.如权利要求1所述的制备陶瓷粉末的装置，其特征在于，所述高频电源包括等离子射频电源。

8.如权利要求1所述的制备陶瓷粉末的装置，其特征在于，所述等离子体的温度范围为大于3000摄氏度。

9.如权利要求1所述的制备陶瓷粉末的装置，其特征在于，还包括：与等离子体发生腔相连通第一进气管和第二进气管，所述第一进气管用于向等离子体发生腔内通入反应气体，所述第二进气管用于向等离子体发生腔内通入保护气体。

10.如权利要求9所述的制备陶瓷粉末的装置，其特征在于，所述反应气体包括氮气和氩气；所述保护气体包括氩气。

11.如权利要求9所述的制备陶瓷粉末的装置，其特征在于，所述第一进气管上设置有第一流量计，所述第二进气管上设置有第二流量计。

12.如权利要求10所述的制备陶瓷粉末的装置，其特征在于，所述坩埚的材料包括铝，所述反应物料的材料包括铝锭。

13.如权利要求12所述的制备陶瓷粉末的装置，其特征在于，所述陶瓷材料为氮化铝。

14.如权利要求1所述的制备陶瓷粉末的装置，其特征在于，还包括：位于等离子体发生腔外壁的第一循环冷却系统，所述第一循环冷却系统的冷却方式包括水冷。

15.如权利要求1所述的制备陶瓷粉末的装置，其特征在于，还包括：与真空泵相连通的气水分离器，用于将真空泵抽取的气体和水汽的混合进行气体和水汽的分离。

16.如权利要求15所述的制备陶瓷粉末的装置，其特征在于，所述沉降室与反应腔通过第一管路相连通，所述真空泵与沉降室通过第二管路相连通，所述气水分离器与真空泵通过第三管路相连通。

17.如权利要求1所述的制备陶瓷粉末的装置，其特征在于，所述真空泵的种类包括水环真空泵。

18.如权利要求1所述的制备陶瓷粉末的装置，其特征在于，还包括：位于坩埚外壁的第二循环冷却系统，所述第二循环冷却系统的冷却方式包括水冷。

技术总结
一种制备陶瓷粉末的装置，包括：反应腔；位于反应腔顶部的等离子体发生腔，所述等离子体发生腔与反应腔相连通；位于反应腔内底部的坩埚，所述坩埚用于承载反应物料；高频电源，所述高频电源与等离子体发生腔电连接，所述高频电源用于在等离子体发生腔内生成等离子体；与反应腔相连通的沉降室；位于沉降室底部的收集罐，所述收集罐与沉降室相连通；与沉降室相连通的真空泵，所述真空泵用于使反应腔保持真空状态。所述装置制备的氮化铝纳米颗粒粒度小、纯度高，能够满足高要求器件的原材料需要。

技术研发人员：韩刚,郭若冰,戚延龄,程兴德,韩启航
受保护的技术使用者：江苏集萃先进金属材料研究所有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13