[实用新型]一种用于氮化硅粉体合成的预热及保温冷却系统

说明书

本实用新型涉及氮化硅制备领域，公开了一种用于氮化硅粉体合成的预热及保温冷却系统，包括微波等离子预热器和保温冷却器。微波等离子预热器包括氮气管道、第一喷射器、微波等离子火炬、第二喷射器、预热器壳体和盘管；第一喷射器与第二喷射器连接；微波等离子火炬设于第二喷射器内；第二喷射器与盘管连接。保温冷却器包括外壳、冷却盘管和氮气冷却内壳、冷却氮气管道和氮气制冷器；外壳分为保温段和冷却段；氮气冷却内壳设于保温段下区，冷却氮气管道与氮气冷却内壳连通；冷却盘管分别设于保温段上区、氮气冷却内壳和冷却段内。本实用新型的预热及保温冷却系统能耗低、使用寿命长，且制得的氮化硅粉体不易团聚，无需后续研磨粉碎。

技术领域

本实用新型涉及氮化硅制备领域，尤其涉及一种用于氮化硅粉体合成的预热及保温冷却系统。

背景技术

氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料。它是一种超硬物质，本身具有润滑性，并且耐磨损，为原子晶体；高温时抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000℃以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。正是由于氮化硅陶瓷具有如此优异的特性，人们常常利用它来制造轴承、气轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。

目前，国内氮化硅粉体生产主要由以下两种方法：

1、钟罩炉电热或微波加热氮气渗透法

步骤：硅粉→坩埚→通入氮气预热（约8小时1000度）→加热反应合成（约20小时1200-1300度）→保温（约10小时1000度）→冷却（约8小时80度以下）→出料（块状，共约50小时）→粉碎研磨→分级来回3-5次。这种生产工艺从投料到出粉要80小时以上，只适于小规模生产。

2、卧式粉带电热或微波加热自蔓延氮气渗透法

步骤：硅粉→长条平台→通氮气预热（约8小时1000度）→粉带一端高温触发反应，利用反应放热加温自蔓延反应合成（时间根据粉带长短约5-10小时1200-1300度）→保温（约5小时1000度）→冷却（约5小时80度以下）出料（块状，约30小时）→粉碎研磨→分级来回2-3次。这种生产工艺从投料到出粉要50小时以上，投资较大。

包括上述方法在内的现有技术存在的技术问题有：

针对预热装置：1、现有的预热装置温度高，需高温水冷却，增加了能耗。2、现有的预热装置如交直流电弧等离子火炬只有约200小时的使用寿命，不但耗材大而且影响生产。3、预热过程中，因为硅粉的大小不同，内外温度不均匀。2、现有的预热装置容易受热膨胀，膨胀后会产生密封问题。

针对保温、冷却装置：1、现有的保温、冷却装置耗能大，成本较高，无法充分利用物料资源以及热能。2、在保温冷却过程中，氮化硅粉体容易团聚，需要后续研磨粉碎。但氮化硅是超硬物质，粉碎研磨是最大难题。

为此，有必要开发出一种氮化硅粉体生产的新技术以解决上述技术问题。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于氮化硅粉体合成的预热及保温冷却系统。本实用新型的预热及保温冷却系统能耗低、使用寿命长，且制得的氮化硅粉体不易团聚，无需后续研磨粉碎。

本实用新型的具体技术方案为：一种用于氮化硅粉体合成的预热及保温冷却系统，包括微波等离子预热器和保温冷却器。

所述微波等离子预热器包括氮气管道、第一喷射器、微波等离子火炬、第二喷射器、预热器壳体和盘管；所述第一喷射器上设有硅粉添加口，所述氮气管道的出料端延伸进入第一喷射器内，第一喷射器的出料端与第二喷射器连接；所述微波等离子火炬设于第二喷射器内；所述盘管设于预热器壳体内，且第二喷射器的出料端与盘管的进料端连接，盘管的出料端延伸出预热器壳体外并与用于合成氮化硅的悬浮反应器连接。