[实用新型]一种用于高温气氛环境下粉体材料制备的化学气相沉积反应装置

说明书

本实用新型公开了一种用于高温气氛环境下粉体材料制备的化学气相沉积反应装置，属于粉体材料生产技术领域。该装置包括加热炉体、耐高温陶瓷炉管和内衬反应器；所述内衬反应器置于耐高温陶瓷炉管内部，所述加热炉体用于对耐高温陶瓷炉管和内衬反应器进行加热；所述内衬反应器为具有中空反应腔的圆柱状结构，所述中空反应腔为两端细中间粗的结构；所述中空反应腔内设有沟槽和/或翻料挡板结构。该反应装置可以在高温环境下实现对反应粉体的翻转搅拌，避免了常规CVD装置在反应过程中由于气氛条件不均造成的粉体分层、板结等问题。同时因为设计了分体式内衬反应器和快速装卸法兰，可实现连续装卸物料以及物料快速冷却。

技术领域

本实用新型涉及粉体材料生产技术领域，具体涉及一种用于高温气氛环境下粉体材料制备的化学气相沉积反应装置。

背景技术

为了实现单一材料无法具备的功能(如金属材料不具备轻质、柔性的特点，又如高分子材料不具备高导热、导电性特点等)，人们开发制备了各种类型的复合材料。一般来说，复合材料是在基体中添加粉体形态的功能填料制得的。因此，所添加粉体颗粒自身的质量和性质直接影响复合材料的性能。

化学气相沉积(CVD)法是一种广泛应用的材料制备方法，相比于化学合成等方式，化学气相沉积工艺更加精准可控，所制备材料具有更少缺陷和更高质量。但是，由于普通CVD装置炉管处于静止状态，反应气氛只能到达基底材料表层，只适合薄膜材料的制备。特别是在一些应用场合(如金属沉积、非金属基底上制备高质量石墨烯等)，需要反应温度达到1300℃-2000℃，但由于现有CVD装置材质和设计等问题，很难实现。

因此，研发一种能够在高温气氛环境下采用化学气相沉积装置实现一些高质量粉体材料的装置，具有重要意义。

实用新型内容

针对现有化学气相沉积设备无法在高温气氛环境下(1300℃-2000℃)实现粉体材料制备的问题，本实用新型的目的在于提供一种用于高温气氛环境下粉体材料制备的化学气相沉积反应装置，该装置通过对其结构的巧妙设计及对材质等的改进，可以在高温环境下实现对反应粉体的翻转搅拌，同时，因为设计了可推出的分体式内衬反应器和快速装卸法兰，可实现连续装卸物料以及物料快速冷却，提高了粉体生产效率。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种用于高温气氛环境下粉体材料制备的化学气相沉积反应装置，该装置包括加热炉体、耐高温陶瓷炉管和内衬反应器；所述内衬反应器置于耐高温陶瓷炉管内部，所述加热炉体设于耐高温陶瓷炉管底部，加热炉体用于对耐高温陶瓷炉管和内衬反应器进行加热；其中：所述内衬反应器为具有中空反应腔的圆柱状结构，所述中空反应腔为两端细中间粗的结构；所述中空反应腔内设有沟槽和/或翻料挡板结构。

所述沟槽为多个，均匀分布于所述内衬反应器的内壁上；所述翻料挡板设于内衬反应器内中间位置，包括若干沿内衬反应器轴向分布的条形挡板。所述沟槽或翻料挡板能够带动反应物料随炉管旋转而翻动混合；

所述耐高温炉管为陶瓷材质；所述内衬反应器的材料为石墨、氮化硼、陶瓷或耐高温金属材料。

所述内衬反应器的外径与所述耐高温陶瓷炉管内径相适应，以实现内衬反应器与耐高温陶瓷炉管的同步旋转。

所述内衬反应器为分体结构，包括以螺纹连接的反应器前段(进气)和反应器后段(出气)，该分体结构方便拆卸及填装、取出物料操作；所述内衬反应器的前段设有进气口，后段设有出气口；进气口的内径大于出气口的内径，以保证气体充满反应区。

该装置还包括齿轮传动旋转系统和可旋转密封接头，实现耐高温陶瓷炉管和内衬反应器按设定速度匀速旋转；其中：所述齿轮传动旋转系统用于使耐高温陶瓷炉管产生轴向旋转；所述可旋转密封接头通过密封法兰安装在所述耐高温陶瓷炉管的两端；可旋转密封接头与密封法兰之间设置密封圈。