CN218611678U - 一种氢化钛颗粒表面原位氧化成膜装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氢化钛颗粒表面原位氧化成膜装置，涉及泡沫铝材料制备设备技术领域，包括炉体，炉体上连接有炉门，炉体中部为微波室、左右两侧通过两个内壁隔成两个外腔室，微波室和外腔室通过微波通道连通，每个所述内壁外侧分别设置1个微波发生器，微波室顶部设置有红外感温器，微波室的一侧通过真空泵与外部空气连通，另一侧与设置在炉体外侧的氧气储存装置和氩气储存装置管路连通；在微波室内设置有托架。本实用新型以微波辐射的方式将热量渗透到材料内部升温，所以材料受热均匀，在氢化钛表面原位氧化成膜，形成一种壳结构的包覆层以使得氢化钛预处理工作简单、高效，且稳定的延缓了氢气的释放时间并且不引入杂质。

Description

一种氢化钛颗粒表面原位氧化成膜装置

技术领域

本实用新型属于泡沫铝材料制备设备技术领域，尤其涉及一种氢化钛颗粒表面原位氧化成膜装置。

背景技术

目前泡沫铝的大多采用熔体发泡法生产，熔体发泡工艺铝液温度较高一般为660℃-700℃，因此寻找一种与之温度匹配的发泡剂是控制泡沫铝产品质量的关键。而常用的发泡剂氢化钛（TiH2）化学性质活泼，在400℃左右就开始迅速分解释放氢气，使得氢化钛很难在熔体中得到很好的分散，造成了熔体发泡工艺的控制难度极大。

针对这一问题多数研究人员采用表面钝化方式来解决，例如中国专利02114594.6和中国专利201510699774.2采用非均匀形核成膜包覆法在氢化钛的表面进行 SiO2或者Al2O3 包覆。这些方法虽然有效延缓了发泡时间，但是整体处理工序繁琐而且都不同程度的引入了其他杂质，这些杂质在不同程度上破坏了泡沫铝组织成分，影响了泡沫铝的性能和使用。除此之外很多泡沫铝生产商通过电炉加热，对氢化钛进行表面进行氧化钝化处理，但是普通电炉的热传递效应，使得氢化钛内部和表层存在温度差，造成表层氢化钛氧化充分而内部氢化钛氧化程度较差，难以保证物料氧化的均匀性，一旦物料氧化程度不同，那么就很难保证延缓发泡所需的时间，而且这种氧化方式过程缓慢。

因此迫切需要一种能够钝化氢化钛的设备，既能稳定延缓释氢时间，同时又不引入其它杂质。

实用新型内容

本实用新型提供一种氢化钛颗粒表面原位氧化成膜装置，旨在解决现有技术中氢化钛氧预程度差、氧化不均匀导致导致生产周期长的问题。

本实用新型是这样实现的，一种氢化钛颗粒表面原位氧化成膜装置，包括炉体，所述炉体上连接有炉门，所述炉体中部为不锈钢微波室、左右两侧通过两个内壁隔成两个外腔室，微波室和外腔室通过微波通道连通，每个所述内壁外侧分别设置1个微波发生器，微波室顶部设置有红外感温器，所述微波室的一侧通过真空泵与外部空气连通，另一侧与设置在所述炉体外侧的氧气储存装置和氩气储存装置管路连通；在所述微波室内设置有托架。

可选的，所述炉体上连接有人机交互面板，所述人机交互面板内置控制芯片，所述人机交互面板与所述微波发生器、所述红外感温器、所述真空泵电路连接。

可选的，所述微波室与所述氧气储存装置、所述氩气储存装置和所述真空泵连通的管路上分别设置有控制阀A、控制阀B和泄压阀，所述控制阀A、所述控制阀B和所述泄压阀分别与所述人机交互面板连接。

可选的，所述托架的底部连接有旋转组件，所述旋转组件包括电机、传动组件，所述电机连接所述传动组件的一端，所述传动组件的另一端与所述托架的底部连接，所述托架的底部还设置有滑轮。

可选的，所述托架为分层式结构，放置有陶瓷坩埚，所述陶瓷坩埚内设置有氢化钛粉末。

可选的，所述托架有三层，分别放置有陶瓷坩埚，所述陶瓷坩埚内设置有氢化钛粉末。

可选的，所述炉体上还设置有运行状态显示灯组、电源开关和急停开关，所述运行状态显示灯组、所述电源开关和所述急停开关与分别所述人机交互面板电性连接，所述人机交互面板还与电机电连接。

可选的，所述炉门与所述炉体通过合页连接，在所述炉门上还设置有门锁。

可选的，所述炉门上开设有可视窗。

可选的，所述炉体的底部连接有可调节底座。

相对于于现有技术，本实用新型的有益效果为：本实用新型提供一种氢化钛颗粒表面原位氧化成膜装置，包括炉体，所述炉体上连接有炉门，所述炉体内部设置有微波室，所述微波室的外壁上设置有微波发生器、顶部设置有红外感温器，所述微波室的一侧通过真空泵与外部空气连通，另一侧与与设置在所述炉体外侧的氧气储存装置和氩气储存装置管路连通；在所述微波室内设置有托架。本实用新型以微波辐射的方式将热量渗透到材料内部升温，所以材料受热均匀，在氢化钛表面原位氧化成膜，形成一种壳结构的包覆层以使得氢化钛预处理稳定、高效、稳定的延缓了氢气的释放时间，并且不引入杂质。

附图说明

图1是本实用新型提供的氢化钛颗粒表面原位氧化成膜装置外部结构示意图；

图2是本实用新型提供的氢化钛颗粒表面原位氧化成膜装置炉体内部结构示意图；

图3为氧化后的氢化钛能谱图；

图4 为氧化后的氢化钛和未氧化的氢化钛释气曲线。

附图标记如下：

炉体100、运行状态显示灯组110、电源开关120、急停开关130、炉门140、门锁150、可视窗160、可调节底座170、压力表180、合页190、微波室200、微波发生器210、红外感温器220、真空泵230、泄压阀240、微波通道250、外腔室260、内壁270、外壁280、托架300、陶瓷坩埚310、滑轮320、氢化钛330、旋转组件400、电机410、传动组420、氧气储存装置500、控制阀A510、氩气储存装置600、控制阀B610。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1-2所示，氢化钛颗粒表面原位氧化成膜装置的一种实施例中，包括炉体100，炉体100上连接有炉门140，炉门140与炉体100通过合页190连接，在炉门140上还设置有门锁150。通过门锁150将炉门140锁紧，以免在工作过程中误操作带来的安全隐患。炉门140上开设有可视窗160，通过可视窗160可观察到设备工作状态以及炉体100内氢化钛表面处理程度。炉体100的底部连接有可调节底座170，可调节底座170为气动调节伸缩结构，可根据使用需求调节炉体100的高度。炉体100中部为不锈钢微波室200、左右两侧通过两个内壁270的两端与炉体前后两侧的外壁280封闭隔成两个外腔室260，这样微波室与外腔室形成分别独立的空间，微波室和外腔室之间通过微波通道250连通，微波通道自外面进入微波室的一端出口向外侧倾斜，这样可以是微波射向内壁能够获得较好地扩散效果，每个所述内壁270外侧分别设置1个微波发生器210，微波发生器总功率调节范围0-24kW，微波发生器由磁控管、波导管、散热风机组成，波导管出口设置云母片与微波室连接。微波室顶部设置有红外感温器220，微波室200的一侧与真空泵220连接，另一侧与与设置在炉体100外侧的氧气储存装置500和氩气储存装置600管路连通；在微波室200内设置有托架300，托架300的底部与动力传动机构400连接。托架300的底部连接有旋转组件400，旋转组件400包括电机410、传动组件420，电机410连接所述传动组件420的一端，传动组件420的另一端与托架300的底部连接，托架300的底部还设置有滑轮320，托架300为三层分层式结构，托架300上放置有陶瓷坩埚310，陶瓷坩埚310内置有粉末状氢化钛330。可根据使用需求选择托架300的层数，传动组件为传动轴，电机410产生动力经传动组件420（即传动轴）传动至托架300，从而带动托架300旋转，由于托架300的底部安装有滑轮320，在托架300旋转状态下滑轮320滑动，在静止状态下，滑轮320起支撑托架300的作用。

本实施例中，炉体100上连接有人机交互面板700，人机交互面板700内置控制芯片，人机交互面板700与微波发生器210、红外感温器220、真空泵230电路连接。用于接收红外感温器220探测到的微波室200内温度，以及控制微波发生器210和真空泵230。微波室200与氧气储存装置500、氩气储存装置600和真空泵230连通的管路上分别设置有控制阀A510、控制阀B610和泄压阀240，控制阀A510、控制阀B610和泄压阀240分别与人机交互面板700连接，通过人机交互面板700设定控制阀A510、控制阀B610和泄压阀240的工作参数、工作状态等。

本实施例中，炉体100上还设置有运行状态显示灯组110、电源开关120、急停开关130和压力表180，运行状态显示灯组110、电源开关120、急停开关130和压力表180与分别人机交互面板700电性连接，人机交互面板700还与电机410电连接。人机交互面板700控制运行状态显示灯组110、压力表180分别显示设备运行状态和各管路的压力值，做为一种可实施的方式，运行状态显示灯组110包括正常运行指示灯（绿色）和异常状态指示灯（红色），运行状态显示灯组110接收人机交互面板700内控制信息，显示设备运行状态并在电源开关120、急停开关130的作用下带动设备运行、停止或急停。

氢化钛颗粒表面原位氧化成膜装置工作过程如下：

脱氢：在陶瓷坩埚中装入1kg氢化钛，分层放置于可旋转托架上，关闭炉门打开真空泵，控制压力不大于0.1MPa，打开氩气控制阀通入氩气，设定温度为360℃，微波频率为2GHz，功率为12kW，此时托架转速为6r/min，20min后停止加热，关闭真空泵。

氧化：关闭氩气控制阀，打开氧气控制阀，通入氧气含量为50%的O2/Ar混合气体，设定温度在400℃，打开微波发生器，该过程控制压力为0.2MPa，30min后关闭加热，关闭氧气再次切换氩气，降温后，打开泄压阀降压至标准大气压，取出物料关闭气体，使用超声波振动筛筛分100-300目备用。

图3为氢化钛预处理后的能谱，物料中已经有氧元素的存在，证明了氢化钛脱氢氧化这一过程的进行，并且同时证明了没有其它杂质的存在。为了检验氢化钛的处理效果，模拟熔体发泡过程中氢化钛反应状态，将预处理的氢化钛在660℃发泡温度下受热进行释氢试验，其结果如图4，经氧化后（b）氢化钛与未处理的（a）释放时间明显延缓了4min以上，在5min是出现拐点，释氢量开始上升，推迟的4-5min足以满足熔体发泡法中发泡剂在熔体中的分散。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种氢化钛颗粒表面原位氧化成膜装置，包括炉体（100），所述炉体（100）上连接有炉门（140），其特征在于，所述炉体（100）中部为不锈钢微波室（200）、左右两侧通过两个内壁（270）隔成两个外腔室（260），微波室和外腔室通过微波通道（250）连通，每个所述内壁（270）外侧分别设置1个微波发生器（210），微波室顶部设置有红外感温器（220），所述微波室（200）的一侧通过真空泵（230）与外部空气连通，另一侧与设置在所述炉体（100）外侧的氧气储存装置（500）和氩气储存装置（600）管路连通；在所述微波室（200）内设置有托架（300）。

2.如权利要求1所述的氢化钛颗粒表面原位氧化成膜装置，其特征在于，所述炉体（100）上连接有人机交互面板（700），所述人机交互面板（700）内置控制芯片，所述人机交互面板（700）与所述微波发生器（210）、所述红外感温器（220）、所述真空泵（230）电路连接。

3.如权利要求2所述的氢化钛颗粒表面原位氧化成膜装置，其特征在于，所述微波室（200）与所述氧气储存装置（500）、所述氩气储存装置（600）和所述真空泵（230）连通的管路上分别设置有控制阀A(510)、控制阀B（610）和泄压阀（240），所述控制阀A(510)、所述控制阀B（610）和所述泄压阀（240）分别与所述人机交互面板（700）连接。

4.如权利要求1所述的氢化钛颗粒表面原位氧化成膜装置，其特征在于，所述托架（300）的底部连接有旋转组件（400），所述旋转组件（400）包括电机（410）、传动组件（420），所述电机（410）连接所述传动组件（420）的一端，所述传动组件（420）的另一端与所述托架（300）的底部连接，所述托架（300）的底部还设置有滑轮（320）。

5.如权利要求3所述的氢化钛颗粒表面原位氧化成膜装置，其特征在于，所述托架（300）为分层式结构，所述托架（300）上放置有陶瓷坩埚（310），所述陶瓷坩埚（310）内盛装有氢化钛（330）。

6.如权利要求5所述的氢化钛颗粒表面原位氧化成膜装置，其特征在于，所述托架（300）有三层，分别放置有陶瓷坩埚（310），所述陶瓷坩埚（310）内设置有粉末状氢化钛（330）。

7.如权利要求5所述的氢化钛颗粒表面原位氧化成膜装置，其特征在于，所述炉体（100）上还设置有运行状态显示灯组（110）、电源开关（120）、急停开关（130）和压力表（180），所述运行状态显示灯组（110）、所述电源开关（120）、急停开关（130）和压力表（180）与分别所述人机交互面板（700）电性连接，所述人机交互面板（700）还与电机（410）电连接。

8.如权利要求1所述的氢化钛颗粒表面原位氧化成膜装置，其特征在于，所述炉门（140）与所述炉体（100）通过合页（190）连接，在所述炉门（140）上还设置有门锁（150）。

9.如权利要求8所述的氢化钛颗粒表面原位氧化成膜装置，其特征在于，所述炉门（140）上开设有可视窗（160）。

10.如权利要求1所述的氢化钛颗粒表面原位氧化成膜装置，其特征在于，所述炉体（100）的底部连接有可调节底座（170）。

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