一种陶瓷粉末制备方法技术

一种陶瓷粉末制备方法，包括：在所述第一通气后，进行第二通气，继续向所述等离子体发生腔内通入所述第一气体，同时向所述等离子体发生腔内通入反应气体，并采用射频等离子电源对所述第一气体、所述反应气体进行解离，形成混合气体等离子体；提供固态原料，所述固态原料包括两种以上的单质金属；在形成所述混合气体等离子体之后，将固态原料送至所述等离子发生腔，所述固态原料在所述等离子体发生腔气化形成气态原料，所述气态原料与解离后的反应气体在所述反应腔内发生反应，生成过程产物；通过冷凝所述过程产物，获取陶瓷粉末，利于提高产品的均匀性和纯度，有利于提高陶瓷粉末的化学成分上的均一性。学成分上的均一性。学成分上的均一性。

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷粉末制备方法


[0001]本专利技术涉及材料及制造
，尤其是涉及一种陶瓷粉末制备方法。

技术介绍

[0002]生活中常见的陶瓷材料通常是不透明的，因为陶瓷是一种无机多晶材料，由于陶瓷内部存在大量的气孔和杂质等缺陷，对入射到陶瓷内部的光线造成散射和折射损耗，从而使得入射光线无法穿过陶瓷。透明镁铝尖晶石陶瓷是近年来研究较多的新型陶瓷，作为一种既有良好透光性又有优异力学性能的先进陶瓷材料，以其特有的优异性能而成为航天航空、交通照明、电子仪表、各种观察探测窗口等
中的基础材料和关键材料。
[0003]制备透明镁铝尖晶石陶瓷对陶瓷粉末的纯度要求很高，需要粒度达到纳米粉的级别，以达到足够高的烧结密度。同时，透明镁铝尖晶石陶瓷的透光性，要求晶界上没有气泡，因为气孔和不纯物，会对光产生散射，影响其透明度。
[0004]镁铝尖晶石粉料的制备方法很多，主要有高温固相法、溶液
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固相法、溶胶
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凝胶法、超临界流体法、共沉淀法和放电等离子烧结法等。目前制备镁铝尖晶石陶瓷粉末大部分工艺复杂，流程长，有副产物产生，难以制备出细粒径高纯度的粉末。
[0005]总之，现有的陶瓷粉末制备方法有待进一步提高。

技术实现思路

[0006]本专利技术解决的技术问题是提供一种陶瓷粉末制备方法，以改善陶瓷粉末的性能。
[0007]为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案提供陶瓷粉末制备方法，包括：提供等离子体装置，所述等离子体装置包括：射频等离子电源，反应腔以及位于反应腔顶部的等离子体发生腔，且所述等离子体发生腔与反应腔连通；进行第一通气，向所述等离子体发生腔内通入第一气体，并采用射频等离子电源对所述第一气体进行解离；在所述第一通气后，进行第二通气，继续向所述等离子体发生腔内通入所述第一气体，同时向所述等离子体发生腔内通入反应气体，并采用射频等离子电源对所述第一气体、所述反应气体进行解离，形成混合气体等离子体；提供固态原料，所述固态原料包括两种以上的单质金属；在形成所述混合气体等离子体之后，将固态原料送至所述等离子发生腔，所述固态原料在所述等离子体发生腔气化形成气态原料，所述气态原料与解离后的反应气体在所述反应腔内发生反应，生成过程产物；通过冷凝所述过程产物，获取陶瓷粉末。
[0008]可选的，所述等离子体发生腔具有主进气口和边进气口，所述边进气口相对于所述主进气口位于所述等离子体发生腔边缘；所述陶瓷粉末制备方法还包括：在所述第一通气阶段，所述第一气体自所述主进气口和所述边进气口通入；在所述第二通气阶段，所述主进气口内的第一气体的流量不变，自所述边进气口以设定降速通入所述第一气体，同时自所述边进气口通入所述反应气体。
[0009]可选的，所述第一通气阶段的工艺参数包括：电源输出功率范围为30kW至60kW，所述反应腔的气压范围为50kPa至80kPa，所述第一气体的流量范围为3m3/h至10m3/h；所述第
二通气阶段的工艺参数包括：电源输出功率范围为40kW至100kW，所述反应腔的气压范围为80kPa至110kPa，所述第一气体流量范围为3m3/h至4m3/h，所述反应气体的流量范围为2m3/h至6m3/h。
[0010]可选的，所述第一气体包括氩气，所述反应气体包括氧气。
[0011]可选的，所述混合气体等离子体中，氧气的体积占总气体体积的比例范围为5％至85％。
[0012]可选的，所述固态原料包括金属铝和金属镁。
[0013]可选的，所述固态原料中铝元素和镁元素的摩尔比例值范围为1：1.81至1：2.17。
[0014]可选的，所述固态原料的形态包括粉体、丝材、线材、棒材、管材的一者或多者。
[0015]可选的，所述固态原料为铝镁合金。
[0016]可选的，所述陶瓷粉末的材料为铝镁尖晶石；所述陶瓷粉末为球形粉末；除镁单质、铝单质金属外，所述陶瓷粉末的纯度大于或等于99.999％；所述陶瓷粉末的粒径分布：D50范围为20纳米至300纳米，其中，D90与D50的比值小于3，D10与D50比值大于0.3。
[0017]可选的，将固态原料送至所述等离子发生腔的速度为1kg/h至15kg/h。
[0018]可选的，所述固态原料的纯度为大于或等于99.999％。
[0019]可选的，所述将固态原料送入所述等离子发生腔中的方法包括：自所述等离子发生腔外部通过送料装置添加至所述等离子发生腔的内部或者预置在所述等离子发生腔中。
[0020]可选的，混合气体等离子体的气源纯度范围为大于或等于99.999％。
[0021]与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：
[0022]本专利技术技术方案提供的陶瓷粉末制备方法中，固态原料送至所述等离子体发生腔，所述固态原料在所述等离子体发生腔气化形成气态原料，所述气态原料与解离后的反应气体在所述反应腔内发生反应，生成过程产物，通过冷凝所述过程产物，获取陶瓷粉末。一方面，采用射频等离子电源形成高温等离子体，不存在电极的二次污染，射频等离子体火焰可使原料充分加热、反应室气氛可控，利于提高产品的均匀性和纯度；另一方面，在反应腔内产生稳定的热等离子体，有利于控制产品的均匀性；再者，将反应气体解离作为等离子体用于提供反应热源，同时也作为反应气体与原料反应形成过程产物，工艺过程简单，没有副产物；此外，所述固态原料包括两种以上的单质金属，可以将固态原料中各单质金属之间的摩尔比例值设定与目标陶瓷粉末中各金属元素间的摩尔比值一致，可以获取具有标准化学计量的目标陶瓷粉末，有利于提高陶瓷粉末的化学成分上的均一性。
[0023]进一步，所述混合气体等离子体中，氧气的体积占总气体体积的比例范围为5％至85％，控制氧等离子体的含量，有利于控制反应过程速率，且防止生成的陶瓷粉末成分中的化学计量比偏离目标。
[0024]进一步，所述第二通气阶段中，将电源的功率范围控制在40kW至100kW，有利于将等离子体的能量密度控制在合理范围内，防止不同种类金属原子在等离子体炬中挥发或团聚。
附图说明
[0025]图1是本专利技术一实施例中陶瓷粉末制备方法的流程图；
[0026]图2是本专利技术一实施例中陶瓷粉末设备的结构示意图。
具体实施方式
[0027]如
技术介绍
所述，目前制备镁铝尖晶石陶瓷粉末大部分工艺复杂，流程长，有副产物产生，难以制备出细粒径高纯度的粉末，现有的陶瓷粉末制备方法有待进一步提高。
[0028]为了解决上述问题，本专利技术技术方案提供的一种陶瓷粉末制备方法，固态原料送至所述等离子体发生腔，所述固态原料在所述等离子体发生腔气化形成气态原料，所述气态原料与解离后的反应气体在所述反应腔内发生反应，生成过程产物，通过冷凝所述过程产物，获取陶瓷粉末。一方面，采用射频等离子电源形成高温等离子体，不存在电极的二次污染，射频等离子体火焰可使原料充分加热、反应室气氛可控，利于提高产品的均匀性和纯度；另一方面，在反应腔内产生稳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷粉末制备方法，其特征在于，包括：提供等离子体装置，所述等离子体装置包括：射频等离子电源，反应腔以及位于反应腔顶部的等离子体发生腔，且所述等离子体发生腔与反应腔连通；进行第一通气，向所述等离子体发生腔内通入第一气体，并采用射频等离子电源对所述第一气体进行解离；在所述第一通气后，进行第二通气，继续向所述等离子体发生腔内通入所述第一气体，同时向所述等离子体发生腔内通入反应气体，并采用射频等离子电源对所述第一气体、所述反应气体进行解离，形成混合气体等离子体；提供固态原料，所述固态原料包括两种以上的单质金属；在形成所述混合气体等离子体之后，将固态原料送至所述等离子发生腔，所述固态原料在所述等离子体发生腔气化形成气态原料，所述气态原料与解离后的反应气体在所述反应腔内发生反应，生成过程产物；通过冷凝所述过程产物，获取陶瓷粉末。2.如权利要求1所述的陶瓷粉末制备方法，其特征在于，所述等离子体发生腔具有主进气口和边进气口，所述边进气口相对于所述主进气口位于所述等离子体发生腔边缘；所述陶瓷粉末制备方法还包括：在所述第一通气阶段，所述第一气体自所述主进气口和所述边进气口通入；在所述第二通气阶段，所述主进气口内的第一气体的流量不变，自所述边进气口以设定降速通入所述第一气体，同时自所述边进气口通入所述反应气体。3.如权利要求1所述的陶瓷粉末制备方法，其特征在于，所述第一通气阶段的工艺参数包括：电源输出功率范围为30kW至60kW，所述反应腔的气压范围为50kPa至80kPa，所述第一气体的流量范围为3m3/h至10m3/h；所述第二通气阶段的工艺参数包括：电源输出功率范围为40kW至100kW，所述反应腔的气压范围为80kPa至110kPa，所述第一气体流量范围为3m3/h至4m3/h，所述反应气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩启航，韩刚，李学问，程兴德，戚延龄，郭若冰，
申请(专利权)人：江苏集萃先进金属材料研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：