高纯度氮化铝粉末加工设备和加工工艺的制作方法

1.本发明涉及氮化铝制备技术领域，具体的说是高纯度氮化铝粉末加工设备和加工工艺。


背景技术：

2.氮化铝的最高可稳定能够达到2200℃，其室温强度高，且强度随温度的升高下降较慢。导热性好，热膨胀系数小，是良好的耐热冲击材料。目前，氮化铝的制备方法主要包括铝粉直接氮化法、氧化铝碳热还原法和自蔓延法，其中氧化铝碳热还原法制备的氮化铝具有粒度分布均匀、纯度高、成型和烧结性能都很好的优点，因此被广泛应用。采用氧化铝碳热还原法制备氮化铝时，为了加快反应的正向进行，常常要在燃烧合成器中加入过量的碳，需要在后端工艺中进行去除。目前，主要采用马弗炉等燃烧设备作为合成器，将氧化铝粉末和碳粉共同放在燃烧合成器中燃烧，原料需要事先混合，为便于进料，在燃烧合成器内部会形成小堆，导致燃烧时间长，并且很容易出现燃烧不彻底的情况，导致制备出的氮化铝粉末的纯度下降。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种高纯度氮化铝粉末加工设备和加工工，能够在原料燃烧过程中搅动原料，使原料能够充分混合，并且充分与气体接触，从而保证能够彻底燃烧，进而提升加工出的氮化铝粉末的纯度。
4.为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：高纯度氮化铝粉末加工设备，包括用于供原料燃烧的炉体，所述炉体中转动设置有用于搅动原料的搅动机构，所述搅动机构包括转动设置在所述炉体中的回转轴，所述回转轴固定连接有多个与所述回转轴相互平行的搅动杆，并且所述搅动杆与所述回转轴之间留有距离，所述回转轴的一端伸出所述炉体后连接有用于驱动所述回转轴转动的驱动组件。
5.优选的，所述炉体垂直设置，所述回转轴垂直设置在所述炉体中，所述炉体的底部固定设置有用于承载所述回转轴的底座，所述回转轴的上端向上伸出所述炉体后与所述驱动组件相连接。
6.优选的，所述驱动组件包括驱动电机、主动轮和从动轮，所述驱动电机驱动所述主动轮，所述从动轮固定套设在所述回转轴上，所述主动轮和所述从动轮通过传动带传动连接。
7.优选的，多个所述搅动杆沿所述回转轴的圆周方向均匀分布，所述搅动杆与所述回转轴之间通过多个连接杆固定连接，多个所述连接杆沿所述回转轴的长度方向均匀分布，并且相邻的两个所述连接杆之间留有距离。
8.优选的，所述炉体的外壁上固定连接有至少两个用于存储氮气的过渡气罐，所有所述过渡气罐共同连通有氮气气源，所述过渡气罐连通有多个输气管，并且所述输气管与
所述炉体相连通。
9.优选的，所述输气管上依次设置有控制阀和单向阀，其中所述控制阀靠近所述过渡气罐，所述单向阀靠近所述炉体，并且所述单向阀的导通方向为从所述过渡气罐到所述炉体。
10.优选的，所述炉体的外壁上固定设置有至少两个隔温层，所述过渡气罐对应固定设置在所述隔温层。
11.优选的，所述炉体的顶部连通有排气管，所述排气管中可拆卸设置有至少两个过滤组件，所述过滤组件包括多层过滤网，所述排气管内部固定设置有用于承载所述过滤网的定位环。
12.优选的，所述排气管上开设有多个与所述过滤组件相对应的通孔，所述过滤组件还包括与所有所述过滤网均固定连接的密封板，所述密封板将所述通孔封闭，所述密封板固定连接有盖板，所述盖板通过多个螺栓与所述排气管相连接。
13.一种高纯度氮化铝粉末加工工艺，基于上述的高纯度氮化铝粉末加工设备，所述方法包括如下步骤：s1、将原料添加到所述炉体中；s2、燃烧原料；s3、在燃烧过程中利用所述驱动组件驱动所述回转轴转动，所述回转轴带动所述搅动杆搅动所述原料。
14.本发明能够在原料燃烧过程中搅动原料，使原料能够充分混合，并且充分与气体接触，从而保证能够彻底燃烧，进而提升加工出的氮化铝粉末的纯度。
附图说明
15.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1是设备的整体结构示意图；图2是输气管的结构示意图；图3是排气管的结构示意图。
17.附图标记：1-炉体，2-底座，3-回转轴，4-保护套，5-连接杆，6-搅动杆，7-隔温层，8-过渡气罐，9-输气管，10-排气管，11-从动轮，12-传动带，13-主动轮，14-驱动驱动电机，15-控制阀，16-单向阀，17-定位环，18-过滤网，19-密封板，20-盖板，21-螺栓。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.请参阅图1至3，图1是设备的整体结构示意图，图2是输气管的结构示意图，图3是
排气管的结构示意图。
20.高纯度氮化铝粉末加工设备，包括用于供原料燃烧的炉体1，炉体1中转动设置有用于搅动原料的搅动机构，搅动机构包括转动设置在炉体1中的回转轴3，回转轴3固定连接有多个与回转轴3相互平行的搅动杆6，并且搅动杆6与回转轴3之间留有距离，回转轴3的一端伸出炉体1后连接有用于驱动回转轴3转动的驱动组件。
21.在使用时，将原料添加到炉体1中，通过燃烧还原的方式制造氮化铝，其原理为现有技术，在此不再再赘述。原料在燃烧过程中，利用驱动组件驱动搅动机构搅动原料，具体地说是利用驱动组件驱动回转轴3转动，回转轴3转动带动所有的搅动杆6同步转动，利用搅动杆6搅动炉体1中的原料，使原料能够充分混合并且与气体接触，从而保证能够彻底反应，提升加工出的氮化铝粉末的纯度。
22.本发明能够在原料燃烧过程中搅动原料，使原料能够充分混合，并且充分与气体接触，从而保证能够彻底燃烧，进而提升加工出的氮化铝粉末的纯度。
23.炉体1和回转轴3具体的设置方式为：炉体1垂直设置，回转轴3垂直设置在炉体1中，炉体1的底部固定设置有用于承载回转轴3的底座2，回转轴3的上端向上伸出炉体1后与驱动组件相连接。将回转轴3和搅动杆6均垂直设置，可以使所有搅动杆6在随回转轴3转动的过程中受力均与，提升转动过程的稳定性，减少产生的振动，避免振动造成炉体1晃动，提升设备的稳定性。
24.驱动组件的具体结构为：驱动组件包括驱动电机14、主动轮13和从动轮11，驱动电机14驱动主动轮13，从动轮11固定套设在回转轴3上，主动轮13和从动轮11通过传动带12传动连接。驱动电机14和传动带12均应当有支架支撑，属于常规手段，图中未示出。
25.为了进一步提升搅动杆6转动过程中的稳定性，进而提升设备的稳定性，保证能够实现使原料充分均匀混合的效果，多个搅动杆6沿回转轴3的圆周方向均匀分布，搅动杆6与回转轴3之间通过多个连接杆5固定连接，多个连接杆5沿回转轴3的长度方向均匀分布，并且相邻的两个连接杆5之间留有距离。
26.在碳还原法燃烧合成氮化铝粉末的过程中，需要向炉体1中通入氮气，并且需要精确控制氮气的通入量，为此，炉体1的外壁上固定连接有至少两个用于存储氮气的过渡气罐8，所有过渡气罐8共同连通有氮气气源，过渡气罐8连通有多个输气管9，并且输气管9与炉体1相连通。过渡气罐8和相连通的所有输气管9组成一个氮气导流组件，两个氮气导流组件互为备用，当其中一个氮气导流组件出现故障时，可以切换另外一个氮气导流组件，从而保证能够持续地将氮气气源的氮气输送到炉体1中参与反应，提升加工效率，并且保证氮化铝粉末的纯度，避免因为氮气中断造成反应错误，产生大量杂质。
27.为了实现对氮气的精确控制，输气管9上依次设置有控制阀15和单向阀16，其中控制阀15靠近过渡气罐8，单向阀16靠近炉体1，并且单向阀16的导通方向为从过渡气罐8到炉体1。控制阀15可以采用电磁阀，用于控制氮气的供应量，单向阀16用于防止炉体1中的气体反向进入到输气管9中。
28.为了避免炉体1的热量对过渡气罐8中的氮气产生影响，导致氮气膨胀，进而影响对氮气供应量的控制精度，炉体1的外壁上固定设置有至少两个隔温层7，过渡气罐8对应固定设置在隔温层7。隔温层7可以避免炉体1的热量传递到过渡气罐8中。
29.在利用碳还原燃烧合成制备氮化铝粉末的过程中，碳粉需要过量加入，在反应完
成后需要将碳粉燃烧掉，该过程中以及燃烧合成的过程中都会造成固体粉末中的部分杂质升华后在排气管10中凝华，进而掉落会炉体1中污染氮化铝粉末，导致氮化铝粉末的纯度降低，为了避免这种情况，炉体1的顶部连通有排气管10，排气管10中可拆卸设置有至少两个过滤组件，过滤组件包括多层过滤网18，排气管10内部固定设置有用于承载过滤网18的定位环17。过滤组件可以将凝华出的固体粉末杂质过滤掉，避免对氮化铝粉末造成污染。
30.过滤组件具体的设置方式为：排气管10上开设有多个与过滤组件相对应的通孔，过滤组件还包括与所有过滤网18均固定连接的密封板19，密封板19将通孔封闭，密封板19固定连接有盖板20，盖板20通过多个螺栓21与排气管10相连接。通过该设置方式，过滤组件在长期使用堵塞后可以单独进行更换，无需频繁停机，可以有效提升加工效率。
31.在本发明一个具体的实施方式中，高纯度氮化铝粉末加工设备，包括用于供原料燃烧的炉体1，炉体1中转动设置有用于搅动原料的搅动机构，搅动机构包括转动设置在炉体1中的回转轴3，回转轴3固定连接有多个与回转轴3相互平行的搅动杆6，并且搅动杆6与回转轴3之间留有距离，炉体1垂直设置，回转轴3垂直设置在炉体1中，炉体1的底部固定设置有用于承载回转轴3的底座2，回转轴3的上端向上伸出炉体1后与驱动组件相连接，将回转轴3和搅动杆6均垂直设置，可以使所有搅动杆6在随回转轴3转动的过程中受力均与，提升转动过程的稳定性，减少产生的振动，避免振动造成炉体1晃动，提升设备的稳定性，多个搅动杆6沿回转轴3的圆周方向均匀分布，搅动杆6与回转轴3之间通过多个连接杆5固定连接，多个连接杆5沿回转轴3的长度方向均匀分布，并且相邻的两个连接杆5之间留有距离，从而进一步提升搅动杆6转动过程中的稳定性，进而提升设备的稳定性，保证能够实现使原料充分均匀混合的效果，回转轴3的一端伸出炉体1后连接有用于驱动回转轴3转动的驱动组件，驱动组件包括驱动电机14、主动轮13和从动轮11，驱动电机14驱动主动轮13，从动轮11固定套设在回转轴3上，主动轮13和从动轮11通过传动带12传动连接，炉体1的外壁上固定连接有至少两个用于存储氮气的过渡气罐8，所有过渡气罐8共同连通有氮气气源，过渡气罐8连通有多个输气管9，并且输气管9与炉体1相连通，过渡气罐8和相连通的所有输气管9组成一个氮气导流组件，两个氮气导流组件互为备用，当其中一个氮气导流组件出现故障时，可以切换另外一个氮气导流组件，从而保证能够持续地将氮气气源的氮气输送到炉体1中参与反应，提升加工效率，并且保证氮化铝粉末的纯度，避免因为氮气中断造成反应错误，产生大量杂质，炉体1的外壁上固定设置有至少两个隔温层7，过渡气罐8对应固定设置在隔温层7，隔温层7可以避免炉体1的热量传递到过渡气罐8中，避免炉体1的热量对过渡气罐8中的氮气产生影响，导致氮气膨胀，进而影响对氮气供应量的控制精度，炉体1的顶部连通有排气管10，排气管10中可拆卸设置有至少两个过滤组件，过滤组件包括多层过滤网18，排气管10内部固定设置有用于承载过滤网18的定位环17，过滤组件可以将凝华出的固体粉末杂质过滤掉，避免对氮化铝粉末造成污染，排气管10上开设有多个与过滤组件相对应的通孔，过滤组件还包括与所有过滤网18均固定连接的密封板19，密封板19将通孔封闭，密封板19固定连接有盖板20，盖板20通过多个螺栓21与排气管10相连接，。通过该设置方式，过滤组件在长期使用堵塞后可以单独进行更换，无需频繁停机，可以有效提升加工效率。
32.本发明还提供一种高纯度氮化铝粉末加工工艺，基于上述的高纯度氮化铝粉末加工设备，方法包括s1至s3。
33.s1、将原料添加到炉体1中。在添加原料时，需要使原料在炉体1中均匀分布。
34.s2、燃烧原料。
35.s3、在燃烧过程中利用驱动组件驱动回转轴3转动，回转轴3带动搅动杆6搅动原料，从而利用搅动杆6搅动原料，使原料充分混合，并且充分与气体接触，使反应更加彻底，有效提升制备出的氮化铝粉末的纯度。
36.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
37.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.高纯度氮化铝粉末加工设备，其特征在于：包括用于供原料燃烧的炉体（1），所述炉体（1）中转动设置有用于搅动原料的搅动机构，所述搅动机构包括转动设置在所述炉体（1）中的回转轴（3），所述回转轴（3）固定连接有多个与所述回转轴（3）相互平行的搅动杆（6），并且所述搅动杆（6）与所述回转轴（3）之间留有距离，所述回转轴（3）的一端伸出所述炉体（1）后连接有用于驱动所述回转轴（3）转动的驱动组件。2.如权利要求1所述的高纯度氮化铝粉末加工设备，其特征在于：所述炉体（1）垂直设置，所述回转轴（3）垂直设置在所述炉体（1）中，所述炉体（1）的底部固定设置有用于承载所述回转轴（3）的底座（2），所述回转轴（3）的上端向上伸出所述炉体（1）后与所述驱动组件相连接。3.如权利要求2所述的高纯度氮化铝粉末加工设备，其特征在于：所述驱动组件包括驱动电机（14）、主动轮（13）和从动轮（11），所述驱动电机（14）驱动所述主动轮（13），所述从动轮（11）固定套设在所述回转轴（3）上，所述主动轮（13）和所述从动轮（11）通过传动带（12）传动连接。4.如权利要求1所述的高纯度氮化铝粉末加工设备，其特征在于：多个所述搅动杆（6）沿所述回转轴（3）的圆周方向均匀分布，所述搅动杆（6）与所述回转轴（3）之间通过多个连接杆（5）固定连接，多个所述连接杆（5）沿所述回转轴（3）的长度方向均匀分布，并且相邻的两个所述连接杆（5）之间留有距离。5.如权利要求1所述的高纯度氮化铝粉末加工设备，其特征在于：所述炉体（1）的外壁上固定连接有至少两个用于存储氮气的过渡气罐（8），所有所述过渡气罐（8）共同连通有氮气气源，所述过渡气罐（8）连通有多个输气管（9），并且所述输气管（9）与所述炉体（1）相连通。6.如权利要求5所述的高纯度氮化铝粉末加工设备，其特征在于：所述输气管（9）上依次设置有控制阀（15）和单向阀（16），其中所述控制阀（15）靠近所述过渡气罐（8），所述单向阀（16）靠近所述炉体（1），并且所述单向阀（16）的导通方向为从所述过渡气罐（8）到所述炉体（1）。7.如权利要求5所述的高纯度氮化铝粉末加工设备，其特征在于：所述炉体（1）的外壁上固定设置有至少两个隔温层（7），所述过渡气罐（8）对应固定设置在所述隔温层（7）。8.如权利要求1所述的高纯度氮化铝粉末加工设备，其特征在于：所述炉体（1）的顶部连通有排气管（10），所述排气管（10）中可拆卸设置有至少两个过滤组件，所述过滤组件包括多层过滤网（18），所述排气管（10）内部固定设置有用于承载所述过滤网（18）的定位环（17）。9.如权利要求8所述的高纯度氮化铝粉末加工设备，其特征在于：所述排气管（10）上开设有多个与所述过滤组件相对应的通孔，所述过滤组件还包括与所有所述过滤网（18）均固定连接的密封板（19），所述密封板（19）将所述通孔封闭，所述密封板（19）固定连接有盖板（20），所述盖板（20）通过多个螺栓（21）与所述排气管（10）相连接。10.一种高纯度氮化铝粉末加工工艺，基于如权利要求1所述的高纯度氮化铝粉末加工设备，其特征在于：所述方法包括如下步骤：s1、将原料添加到所述炉体（1）中；s2、燃烧原料；
s3、在燃烧过程中利用所述驱动组件驱动所述回转轴（3）转动，所述回转轴（3）带动所述搅动杆（6）搅动所述原料。

技术总结
高纯度氮化铝粉末加工设备，包括用于供原料燃烧的炉体，所述炉体中转动设置有用于搅动原料的搅动机构，所述搅动机构包括转动设置在所述炉体中的回转轴，所述回转轴固定连接有多个与所述回转轴相互平行的搅动杆，并且所述搅动杆与所述回转轴之间留有距离，所述回转轴的一端伸出所述炉体后连接有用于驱动所述回转轴转动的驱动组件。本发明提供一种高纯度氮化铝粉末加工设备和加工工，能够在原料燃烧过程中搅动原料，使原料能够充分混合，并且充分与气体接触，从而保证能够彻底燃烧，进而提升加工出的氮化铝粉末的纯度。工出的氮化铝粉末的纯度。工出的氮化铝粉末的纯度。


技术研发人员：黄文思 林坤岩 施纯锡 冯家伟
受保护的技术使用者：福建华清电子材料科技有限公司
技术研发日：2023.03.25
技术公布日：2023/7/7