CN108220895A - 等离子体加热式高温供氧器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种等离子体加热式高温供氧器，涉及靶材制造领域，包括氧气瓶、氧气增压泵、等离子体加热筒、等离子喷枪和立式烧结炉，所述立式烧结炉内设置有烧结室，所述氧气瓶、氧气增压泵、等离子体加热筒和烧结室依次连通，所述等离子体加热筒内靠近入口处设置有叶片，所述叶片与电机连接，所述等离子喷枪设置于所述等离子体加热筒外侧，所述等离子喷枪与所述等离子喷涂系统连接。本发明的等离子体加热式高温供氧器，通过等离子体加热在短距离内快速将纯氧气的温度从常温加热到烧结室内的温度，保证烧结室内温场的均匀性，提高ITO靶材的性能，保证烧结靶材的致密性。
Description
技术领域
本发明涉及靶材制造领域，特别是涉及一种等离子体加热式高温供氧器。
背景技术
随着智能家居等智能设备的不断普及，显示屏的需求量越来越大，整个显示行业发展日新月异，显示屏的刚性需求也带动了下游靶材市场的日益火爆。液晶电视，智能手机的触摸屏等，这些设备都运用到了ITO靶材。铟锡氧化物(IndiumTin Oxide，以下简称ITO)是生产各类平板显示器的核心材料。目前国内通常生产ITO靶材生产主要由制粉，成型，烧结这三个环节组成。
用冷等静压制坯，纯氧气氛和1550～1650℃条件下烧结的方法是目前采用较多的烧结方法(Cold Isostatic Pressing，简称CIP，是在常温下，通常用橡胶或塑料作包套模具材料，以液体为压力介质，液体传递超高压使粉末成型，为进一步烧结，煅造或热等静压工序提供坯体。一般使用压力为100～630MPa。在低压氧气气氛气压保护下，将ITO粉体采用冷等静压压成大块陶瓷胚体，然后在0.1～0.9MPa纯氧环境中，用1500～1600℃高温烧结，可以生产密度达理论密度95％的陶瓷靶)。但是在烧结室中烧结靶材的过程中要不断的充入氧气来保证烧结靶材的致密性，由于充入的氧气为常温氧，而烧结室内为1550～1650℃的高温，并且所充入的氧气流量比较大，一直持续不断的冲击着烧结室温场均匀性，个别温度采集点处的温差有时相差近20℃，这对烧结室内温场均匀性影响很大，最终影响烧结靶材的质量和性能。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供一种等离子体加热式高温供氧器，通过等离子体加热在短距离内快速将纯氧气的温度从常温加热到烧结室内的温度，保证烧结室内温场的均匀性，提高ITO靶材的性能，保证烧结靶材的致密性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种等离子体加热式高温供氧器，包括氧气瓶、氧气增压泵、等离子体加热筒、等离子喷枪和立式烧结炉，所述立式烧结炉内设置有烧结室，所述氧气瓶、氧气增压泵、等离子体加热筒和烧结室依次连通，所述等离子体加热筒内靠近入口处设置有叶片，所述叶片与电机连接，所述等离子喷枪设置于所述等离子体加热筒外侧，所述等离子喷枪与所述等离子喷涂系统连接。
进一步地，所述烧结室内设置有两层陶瓷砖，包括上层陶瓷砖和下层陶瓷砖，所述上层陶瓷砖和所述下层陶瓷砖之间架空，所述下层陶瓷砖设置有氧气输入孔，所述等离子体加热筒通过管路与所述氧气输入孔连通，所述上层陶瓷砖用于放置胚体。
进一步地，所述等离子体加热筒两侧分别设置有双向导轨，所述等离子喷枪固定于所述双向导轨上。
进一步地，所述等离子喷涂系统包括送粉器和水冷柜，所述送粉器和所述水冷柜分别与所述等离子喷枪连接。
进一步地，所述等离子体加热筒为圆筒状，所述等离子体加热筒的筒壁由三部分组成，从外到里依次为刚性壁、粘结层和氧阻挡层。
进一步地，所述等离子体加热筒的长度为所述等离子体加热筒半径的1.5倍。
进一步地，所述刚性壁为钨铜合金刚性壁。
进一步地，所述叶片为铝合金叶片。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明的等离子体加热式高温供氧器，通过高速旋转的叶片将层流氧气转变为旋转的紊流氧气，使得受热更加均匀，在等离子体火焰加热作用下在短距离内快速将氧气的温度从常温加热到烧结室内的温度，解决了所充入的常温氧气不断冲击烧结室，破坏其温场均匀性的问题，有利于提高ITO靶材的性能，保证烧结靶材的致密性。同时，本发明中烧结室内设置有架空的两层陶瓷砖，由下层陶瓷砖的氧气输入孔输入氧气，氧气输出时上层陶瓷砖对其有阻挡作用，避免氧气对烧结室内部温场直接冲击，有效遏制烧结室内部温场被冲击。
附图说明
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。
图1为本发明等离子体加热式高温供氧器的工作示意图；
图2为本发明等离子体加热式高温供氧器的结构示意图；
图3为本发明陶瓷砖的结构示意图；
图4为本发明等离子体加热筒的结构示意图。
附图标记说明：1、氧气瓶；2、氧气增压器；3、等离子体加热筒；4、叶片；5、等离子喷枪；6、送粉器；7、水冷柜；8、立式烧结炉；9、烧结室；10、上层陶瓷砖；11、下层陶瓷砖；12、氧气输入孔；31、氧流动区；32、氧阻挡层；33、粘结层；34、刚性壁。
具体实施方式
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。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1、2所示，本实施例提供一种等离子体加热式高温供氧器，包括氧气瓶1、氧气增压泵2、等离子体加热筒3、等离子喷枪5和立式烧结炉8，立式烧结炉8内设置有烧结室9，氧气瓶1、氧气增压泵2、等离子体加热筒3和烧结室9依次连通，等离子体加热筒3内靠近入口处设置有叶片4，叶片4与电机连接，电机用于驱动叶片4高速旋转，等离子喷枪5设置于等离子体加热筒3外侧，等离子喷枪5与等离子喷涂系统连接。
等离子体加热筒3两侧分别设置有双向导轨，等离子喷枪5固定于双向导轨上，两个等离子喷枪5在等离子体加热筒3两侧对其加热。等离子喷涂系统包括送粉器6和水冷柜7，送粉器6和水冷柜7分别与等离子喷枪5连接，送粉器6为等离子喷枪5供粉，水冷柜7对等离子喷枪5进行冷却。
如图3所示，烧结室9内设置有两层陶瓷砖，包括上层陶瓷砖10和下层陶瓷砖11，上层陶瓷砖10和下层陶瓷砖11之间架空，下层陶瓷砖11设置有氧气输入孔12，等离子体加热筒3通过管路与氧气输入孔12连通，上层陶瓷砖10用于放置胚体。
等离子体加热筒3为圆筒状，如图4所示，等离子体加热筒3的筒壁由三部分组成，从外到里依次为刚性壁34、粘结层33和氧阻挡层32，中间区域为氧流动区31，刚性34为钨铜合金刚性壁。等离子体加热区设置为短距离即可，将等离子体加热筒3的长度设置为等离子体加热筒3半径的1.5倍。
于本具体实施例中，氧气瓶1所供用的氧气是纯度为99.995％的高纯氧，通过氧气增压泵2后可增压至20～40MP。叶片4为铝合金叶片，叶片4的转速达1000转/每分钟。
具体工作过程为：
1)打开氧气瓶1的阀门，在内部压力作用下，高纯氧气不断的流入到氧气增压泵2中，经过氧气增压泵2后高纯氧气被压缩，以极高的流速流出，此时流出的氧气为层流，径直向前喷射流出；
2)高速氧气喷射流出后在短距离飞行后遇到等离子体加热筒3内的叶片4，开启电机，在叶片4的高速旋转作用下将喷射而来的层流氧气变为旋转的紊流，不断旋转的氧气紊流流进等离子体加热区，旋转的氧气紊流使得受热更加均匀，等离子喷枪5在等离子体加热筒3两侧加热，在高温等离子体火焰的加热下常温紊流氧气迅速升温；
3)在紊流氧气飞行过程中，经由短距离的等离子体火焰加热，不断迅速升温，最后达到烧结室9中的温度，接近烧结室9温度的高温紊流氧气流进烧结室9内，并不影响其温场均匀性，稳定烧结靶材，有利于提高ITO靶材的性能，保证烧结靶材的致密性。同时，等离子体加热筒3中输出的高温紊流氧气由下层陶瓷砖11的氧气输入孔12进入烧结室9中，氧气输出时上层陶瓷砖10对其有一定阻挡作用，避免氧气对烧结室9内部温场直接冲击，有效遏制烧结室9内部温场被冲击，进一步稳定烧结室9的内部温场。
由此可见，本发明的等离子体加热式高温供氧器，通过高速旋转的叶片4将层流氧气转变为旋转的紊流氧气，使得受热更加均匀，在等离子体火焰加热作用下在短距离内快速将氧气的温度从常温加热到烧结室9内的温度，解决了所充入的常温氧气不断冲击烧结室9，破坏其温场均匀性的问题，有利于提高ITO靶材的性能，保证烧结靶材的致密性。同时，本发明中烧结室9内设置有架空的两层陶瓷砖，由下层陶瓷砖11的氧气输入孔12输入氧气，氧气输出时上层陶瓷砖10对其有阻挡作用，避免氧气对烧结室9内部温场直接冲击，有效遏制烧结室9内部温场被冲击。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种等离子体加热式高温供氧器，其特征在于，包括氧气瓶、氧气增压泵、等离子体加热筒、等离子喷枪和立式烧结炉，所述立式烧结炉内设置有烧结室，所述氧气瓶、氧气增压泵、等离子体加热筒和烧结室依次连通，所述等离子体加热筒内靠近入口处设置有叶片，所述叶片与电机连接，所述等离子喷枪设置于所述等离子体加热筒外侧，所述等离子喷枪与所述等离子喷涂系统连接。
2.根据权利要求1所述的等离子体加热式高温供氧器，其特征在于，所述烧结室内设置有两层陶瓷砖，包括上层陶瓷砖和下层陶瓷砖，所述上层陶瓷砖和所述下层陶瓷砖之间架空，所述下层陶瓷砖设置有氧气输入孔，所述等离子体加热筒通过管路与所述氧气输入孔连通，所述上层陶瓷砖用于放置胚体。
3.根据权利要求1所述的等离子体加热式高温供氧器，其特征在于，所述等离子体加热筒两侧分别设置有双向导轨，所述等离子喷枪固定于所述双向导轨上。
4.根据权利要求3所述的等离子体加热式高温供氧器，其特征在于，所述等离子喷涂系统包括送粉器和水冷柜，所述送粉器和所述水冷柜分别与所述等离子喷枪连接。
5.根据权利要求1所述的等离子体加热式高温供氧器，其特征在于，所述等离子体加热筒为圆筒状，所述等离子体加热筒的筒壁由三部分组成，从外到里依次为刚性壁、粘结层和氧阻挡层。
6.根据权利要求5所述的等离子体加热式高温供氧器，其特征在于，所述等离子体加热筒的长度为所述等离子体加热筒半径的1.5倍。
7.根据权利要求5所述的等离子体加热式高温供氧器，其特征在于，所述刚性壁为钨铜合金刚性壁。
8.根据权利要求1所述的等离子体加热式高温供氧器，其特征在于，所述叶片为铝合金叶片。
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