CN1149506A - 一种制备微米晶体球形材料的火焰法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种喷射冶金方法，特别是涉及一种把金属、无机非金属材料制备成微米晶体球材料的技术。本发明的目的在于解决制备过程中坩埚对材料的污染问题，提高材料的品质，简化工艺流程，从而提供一种采用高速气流将原料吹送到火焰喷射器的高温燃烧区熔化，以雾状形态从高温区喷出，落入收集器中形成微米晶体球形材料，该方法简单，反应过程快，克服坩埚对原材料的污染。

Description

一种制备微米晶体球形材料的火焰法

本发明涉及一种喷射冶金方法，特别是涉及一种把金属材料、无机非金属材料制备成微米晶体球的喷射冶金技术领域。

制备球形颗粒材料在工业和科研中都有很大价值，因此，许多研究者都在探索一种更好的把某些材料制备成球形颗粒的方法，目前有人采用超声雾化制备超细粉末，如：CN1040932A所述。超声雾化方法是将原料配成水溶液，用输液泵将其注入雾化罐内，水溶液在罐内超声振子作用下，被雾化成细雾，用压缩空气将雾滴送入由电阻加热到500-1300℃的反应器(石英管)中，溶液雾滴由于高温作用下，很快蒸发，同时发生热解反应，生成陶瓷超细粉末，在粉末收集器中收集。超声雾化法制备超细粉末，局限在原料要能制成水溶液，并且样品在高温时要能分解才能制成超细粉，其粉末状还不一定是球形。该方法局限性很大，同时所需设备有输液泵、超声波发生器、超声振子、压缩空气、加热电阻炉、反应器、收集器，所以设备复杂。

另外还有一种急冷法可以获得球形颗粒，但它需要高压喷嘴、漏泡(装样品坩埚)雾化室、高速旋转的冷却锥体、粉末收集筒、真空系统、熔化样品的大功率电源，因多数部件都是非  标准加工，设备复杂，成本很高，建立整套装置周期很长，还有一个致命弱点，有些材料在高温熔化时与坩埚起反应，因此，对样品产生污染，因此所制备的球形颗粒材料品质很差。

本发明的目的在于克服已有技术的缺点和不足，为了解决制备过程中坩埚对材料的污染问题，提高所制备的微米晶体球形材料的品质，以及扩大制备微米晶体球原材料的范围，筒化工艺流程，降低设备费用，从而提供一种采用高速气流将粉末状、丝状、棒状的无机非金属材料和金属材料吹送到火焰喷射的火焰高温区内加热，原料在高温区迅速被熔化，并在高速气流作用下以雾状形态从高温区喷出，落入收集器中形成微米晶体球的火焰法。

本发明是这样实现的：

图1是本发明制备微米晶体球火焰法喷制示意图。

图面说明如下：1.氧气入口2.可燃气体入口3.气体混合室4.送料气体入口5.粉料入口6.粉料出口7.混合气体出口8.火焰高温区9.10.火焰区11.火焰喷射器

本发明的火焰法制备微米晶体球使用如图1所示的火焰喷射器(11)，喷射器内有混合气体反应室(3)，及一根送料气体管和一根送料管，它们后半部连通为一根，末端出口为粉料出口(6)，出口位置正在火焰喷射器(11)的火焰喷射的出口处。具体过程先把原料，如：无机非金属材料、金属材料做成100-200目的粉末或φ1-φ6的棒材或丝状，然后从氧气入口①及可燃气体入口(2)通入氧气及可燃气，并在混合气体出口⑦处点燃火，调到所需温度；所制备材料的熔化温度不同，一般决定于通入的可燃气的种类和随时调节氧气和可燃气在混合室内流量来决定火焰区的温度。可燃气包括乙炔、氧气等，火焰区温度在400-3500℃，然后用高速气流如：氧气，压缩空气等把原料送出火焰喷射器(11)的出料口(6)，原料从出料口(6)出来后由于受高速气流的推动继续前进，经过火焰区⑨又到火焰高温区(8)原料迅速被熔化(火焰区的温度是高于每次所制备材料的熔点温度)，变成熔体，这时高速气体就把熔体吹散成微小的熔化状态的颗粒，这些颗粒由于自身表面吹力的作用便形成球，在气体继续推动下它离开高温区便凝固结晶落入收集器成为微米晶体球形材料，实际上整个过程是在一瞬间完成的。如所制备材料是易于氧化的，则需在收集器内通入保护气体，防止材料氧化。保护气体如氮气、氢气。

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明：实施例1：

制备二氧化钛微米晶体球形材料，使用图1所示的火焰喷射器，先将氧气和乙炔气分别从气体入口(1)和(2)进入气体混合室(3)，然后在火焰喷射器出口(7)处将火点燃，通过调节气体流量使火焰达到所需熔化原料的温度2500℃，氧气和乙炔气的流量分別为400～900ml/分和400～820ml/分，乙炔压力控制在0.4-1.5大气压，氧气压力为2-5大气压。这时再把已备好的200目的二氧化钛粉末料从粉料入口(5)进如火焰喷射器内，压缩空气从送料气体入口(4)进入火焰喷射器内，气体流量为200ml/分，气压在0.5-2大气压。整个过程中随时调节压缩空气200ml/分流量将熔化的二氧化钛球形结晶吹到收集器内而形成微米晶体球形材料。实施例2：

按实施例1所用的图1所示的火焰喷射器，和制备步骤，只是采用铌酸锂φ5的棒状材料做原料，火焰高温区的温度达到2500℃，其余条件同实施例1制成铌酸锂微米晶体球形材料。实施例3：

采用的设备、工艺条件均同实施例1不同点是采用φ1的丝状铌酸钾原料，火焰高温区的温度调在3500℃，制备出铌酸钾微米晶体球形材料。实施例4：

采用工艺完全与实施例1相同，只是燃烧区温度在400℃时，制备出磷酸二氢钾微米晶体球形材料。实施例5：

工艺完全同实施例1，只是火焰高温区温度为1800℃，制备出钛酸钡微米晶体球形材料。

Claims (4)

1.一种制备微米晶体球形材料的火焰法。其特征在于：

先将氧气和可燃气通进火焰喷射器(11)的气体混合室(3)内，并在火焰喷射器气体出口(7)处点燃可燃气，并调节气体流量使火焰区温度在400-3500℃，这时把备好的φ1-φ6棒状、丝状无机非金属和金属原料或100-200目的粉末原料用高速气体从送料气体入口(4)和粉料入口(5)送入火焰喷射器内，原料被吹送到火焰高温区迅速熔化，继续通入火焰喷射器的高速气体又把雾状熔体吹到收集器内，制备过程中高速气体流量为50-400ml/分。

2.按权利要求1所述的制备微米晶体球形材料的火焰法。其特征在于：所述的无机非金属材料，金属材料包括二氧化钛、铌酸锂、铌酸钾、钛酸钡、磷酸二氢钾；

3.按权利要求1所述的制备微米晶体球形材料的火焰法。其特征在于：还包括当雾化球形材料吹到收集器时，在收集器内通过保护气体。

4.按权利要求1所述的制备微米晶体球形材料的火焰法。其特征在于：所述的可燃气体包括氧气、乙炔气体。

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