[发明专利]制备球形氮化钛粉末的方法及设备

说明书

本发明涉及制备球形氮化钛粉末的方法及设备，具体涉及射频等离子体粉末生产技术制备球形氮化钛粉末的方法及设备。本发明解决的技术问题是提供一种制备工艺简单，球化率高的制备球形氮化钛粉末的方法。该方法以钛粉为原料，以氮气为反应气体，一步制备得到氮化钛粉末，其工艺流程短、反应时间极短，大大提高了生产效率，获得的产品无杂质污染，制备工艺简单，对原料要求较低，为实现球形氮化钛粉末的工业化生产奠定了基础。采用本发明方法制备得到的球形氮化钛粉末，球化率和氮化率都很高。制备原料不需要大量的破碎，其产物粒径小。

技术领域

本发明涉及制备球形氮化钛粉末的方法及设备，具体涉及利用射频等离子体粉末生产设备制备球形氮化钛粉末的方法。

背景技术

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。

随着对TiN研究的不断深入，制备TiN粉末的方法也越来越多。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，流动性较差，使用性能大打折扣，而且氮化率不高，氮化时间较长，粒径范围较宽，能源消耗大。到目前为止，还没有行之有效而且含盖以上问题的解决办法。

与非球形的氮化钛粉末相比，球形氮化钛的机械性能在各个方向都是一样的，在粉末冶金和3D打印中更容易获得性能优异的产品。因此，急需一种制备工艺简单，球化率高球形氮化钛的制备方法。

专利200410072553.4公开了一种反应等离子喷涂纳米晶氮化钛粉末的方法，采用等离子喷枪来进行喷涂，具体包括的主要步骤是：钛粉装入送粉器，送入混合离子气体、向反应室中通氮气，送钛粉粉末进入焰流，向盛水的容器中喷涂和收集，采用该方法，能够得到直径为30～100nm的氮化钛粉末颗粒，但是，该方法采用等离子喷枪来制备氮化钛粉末，送钛粉粉末进入焰流，向盛水的容器中喷涂和收集过程中，其能量损失大。且得到的氮化钛球形度不好，球化率需要进一步的提高。

发明内容

针对以上缺陷，本发明解决的技术问题是提供一种制备工艺简单，球化率高的制备球形氮化钛粉末的方法。

本发明制备球形氮化钛粉末的方法，采用射频等离子体设备制备得到，具体包括如下步骤：

a、起弧：以氩气为电离气体起弧，同时将氮气从射频等离子体设备的保护气体入口处通入；控制射频等离子设备的工作电压为5～15kV，功率为30～200kW，其中，电离气体流量为1～10m³/h，保护气体入口处通入的氮气流量为1～10m³/h；

b、送料：待弧稳定后，由送料装置送入钛粉，得到球形氮化钛。

优选的，a步骤中，待弧稳定后，将电离气体变为氮气。

作为优选方案，电离气体的流量为3～4m³/h，保护气体入口处通入的氮气流量为3～6m³/h。

优选的，b步骤中，钛粉的粒径为1～150μm。

优选的，所述钛粉采用振动进料，其振幅为10～80％。

本发明解决的第二个技术问题是提供一种制备球形氮化钛粉末的设备。