一种氮化铝粉高效生产用雾化装置及系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种氮化铝粉高效生产用雾化装置及系统，包括反应炉，所述反应炉的左上方固定连接有抽气口，所述抽气口的内部固定安装有阀门，所述反应炉的右上方固定安装有高压炉，所述高压炉的上方管道连接有坩埚，所述坩埚的上方设置有进料口，所述高压炉的右侧管道连接有气管，所述气管连通有高压氮气，所述反应炉的右侧固定安装有输气管，所述输气管与氮气连通，所述高压炉的底部开设有孔，所述反应炉的下方管道连接有收集盒，所述雾化装置及系统包括雾化控制系统，所述雾化控制系统包括下落时间计算模块、充分反应时间计算模块和冷却模块，本发明专利技术，具有提高生产效率和反应充分的特点。特点。特点。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化铝粉高效生产用雾化装置及系统


[0001]本专利技术涉及粉末生产雾化
，具体为一种氮化铝粉高效生产用雾化装置及系统。

技术介绍

[0002]氮化铝，是一种性能良好晶体材料，具有较高的热导率、机械性能好、抗折强度高、纯度高、光传输特性好，因此是一种很有前途的高功率集成电路基片和包装材料。
[0003]而现有的氮化铝粉末生产装置，实用性差，安全性低，且生产的粉末大小不一，需要二次加工，生产效率低，同时常常会发生反应不完全的情况。因此，设计提高生产效率和反应充分的一种氮化铝粉高效生产用雾化装置及系统是很有必要的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种氮化铝粉高效生产用雾化装置及系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种氮化铝粉高效生产用雾化装置及系统，包括反应炉，其特征在于：所述反应炉的左上方固定连接有抽气口，所述抽气口的内部固定安装有阀门，所述反应炉的右上方固定安装有高压炉，所述高压炉的上方管道连接有坩埚，所述坩埚的上方设置有进料口，所述高压炉的右侧管道连接有气管，所述气管连通有高压氮气，所述反应炉的右侧固定安装有输气管，所述输气管与氮气连通，所述高压炉的底部开设有孔，所述反应炉的下方管道连接有收集盒，所述坩埚与高压炉之间安装有控制阀。
[0006]根据上述技术方案，所述雾化装置及系统包括雾化控制系统，所述雾化控制系统包括下落时间计算模块、充分反应时间计算模块和冷却模块，所述下落时间计算模块包括喷洒速度计算模块和喷洒孔径输入模块，所述喷洒速度计算模块电连接有喷洒压力计算模块，所述喷洒压力计算模块电连接有高压炉气压检测模块和反应炉气压检测模块，所述高压炉气压检测模块固定安装在高压炉的进气管处；
[0007]所述下落时间计算模块用于对金属雾下落的时间进行计算，所述充分反应时间计算模块用于对铝与氮气的反应时间进行计算，所述冷却模块用于对反应后形成的金属雾进行冷却，所述喷洒速度计算模块用于根据高压炉内的气压和雾化的颗粒直径对雾化颗粒的喷洒速度进行计算，喷洒孔径输入模块用于对喷洒孔的直径进行输入，所述喷洒压力计算模块用于根据反应炉内的气压和高压炉内的气压对喷洒压力进行计算，所述高压炉气压检测模块用于对高压炉内的气压进行检测，所述反应炉气压检测模块用于对反应炉内的气压进行检测。
[0008]根据上述技术方案，所述冷却模块包括氮气输入流量测量模块和氮气浓度检测模块，所述氮气浓度检测模块包括有氮化铝称重模块，所述氮气输入流量测量模块电连接有气体流量计；
[0009]所述氮气输入流量测量模块用于对反应炉的输入氮气进行测量，所述氮气浓度检测模块用于对氮气的浓度进行检测，所述氮化铝称重模块用于对收集到的氮化铝粉进行称重。
[0010]根据上述技术方案，所述充分反应时间计算模块与喷洒孔径输入模块和氮气浓度检测模块为电连接；
[0011]所述充分反应时间计算模块用于对物料完全反应的时间进行计算。
[0012]根据上述技术方案，所述雾化控制系统的运行步骤如下：
[0013]S1、将反应炉抽成真空，向反应炉的内部通入高纯度氮气，随后持续通入氮气；
[0014]S2、将铝粉置于坩埚内，熔融形成溶液，打开控制阀，同时对高压炉内部通入氩气，使液态铝向反应炉喷洒雾化的铝进行氮化铝的生产；
[0015]S3、将高压炉的喷洒孔直径进行录入，将数据传输给喷洒孔径输入模块；
[0016]S4、根据喷洒孔的直径和氮气的浓度，通过充分反应时间计算模块对充分反应的时间进行计算，同时物料的反应是在输气管的上方进行，当金属雾下落到输气管时，会受到气流的吹拂进行降温，而温度降低物料就不会发生反应；
[0017]S5、随后根据反应炉内输气管的位置高度以及反应炉内部的气压，对喷洒压力进行控制，从而使物料的喷洒速度变慢，使物料完全反应；
[0018]S6、根据物料的流速求出其流量，从而对氮气的损耗进行实时计算，从而对氮气的输入量进行实时控制，使氮气的浓度保持稳定；
[0019]S7、利用氮气浓度检测仪对反应炉内的氮气浓度进行检测，从而对反应炉的氮气浓度进行实时检测，当氮气浓度低于设定值时，进行报警；
[0020]S8、反应结束后，打开阀门，将内部的剩余氮气抽出，进行循环利用。
[0021]根据上述技术方案，所述S4包括如下步骤：
[0022]S41、利用氮气浓度检测仪对反应炉的氮气浓度进行检测，使氮气浓度为生产浓度的最大值，随后进行物料反应测试并计时；
[0023]S42、将该时间段内生产的氮化铝进行称重，同时对该时间段内的氮气浓度变化进行记录；
[0024]S43、利用充分反应时间计算模块，根据氮气的浓度的变化和该时间段内生产的氮化铝质量，对反应时间进行计算。
[0025]根据上述技术方案，所述S43中，根据氮气的浓度变化和反应炉内的体积以及浓度发生变化的时间计算出充分反应所需要的时间，反应速率V可以通过V＝ΔC/T计算得出，ΔC为浓度差，T为计时得出的时间，随后根据生产时的实时浓度变化求出反应时间t，反应时间t：
[0026][0027]式中，v为反应速率，ΔC为生产时的实时浓度变化。
[0028]根据上述技术方案，所述S5中，先根据反应时间t和输气管与高压炉之间的高度h，根据加速度公式h＝1/2gt^2+vt，能够得出初始速度v，随后根据伯努利定理P/ρ+gh+1/2v^2＝c得出压强P，从而根据压强P对高压炉内的气压进行控制，高压炉的气压P
高
为：
[0029]P
高
＝P+P
反
[0030]式中，P为压强差，P
反
为反应炉内的恒定压强。
[0031]根据上述技术方案，所述S6中，根据物料的流速v和喷洒孔的孔径和数量，计算出物料的流量，随后根据物料的流量对氮气的消耗进行计算，根据化学反应式2Al+N2→
2AlN，单位时间内氮气损耗质量Q为：
[0032][0033]式中，r为喷洒孔的孔径，ρ为铝的密度，n为单位时间喷射的数量，随后可以根据氮气的损耗质量Q，对反应炉的内部通入同等质量的氮气，使反应炉内部的氮气浓度保持稳定，当氮气的浓度增高时，反应炉内的气压会升高，这时还不停向反应炉通入氮气，会影响生产安全，容易发生生产事故，而当氮气的浓度降低时，金属雾与氮气的反应速率会下降，从而发生反应不完全的情况，影响产品质量。
[0034]根据上述技术方案，所述S8包括如下步骤：
[0035]S81、将抽气设备与抽气口连接，随后打开阀门并启动抽气设备进行抽气；
[0036]S82、将抽出的氮气进行除杂、过滤，同时将除杂后的氮气进行保存，进行二次利用。
[0037]与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术，通过生产时最大的氮气浓度为试验环境，先对氮化铝的反应速率进行计算，从而获得氮化铝的反应时间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化铝粉高效生产用雾化装置及系统，包括反应炉(1)，其特征在于：所述反应炉(1)的左上方固定连接有抽气口(3)，所述抽气口(3)的内部固定安装有阀门(4)，所述反应炉(1)的右上方固定安装有高压炉(5)，所述高压炉(5)的上方管道连接有坩埚(2)，所述坩埚(2)的上方设置有进料口，所述高压炉(5)的右侧管道连接有气管，所述气管连通有高压氮气，所述反应炉(1)的右侧固定安装有输气管(6)，所述输气管(6)与氮气连通，所述高压炉(5)的底部开设有孔，所述反应炉(1)的下方管道连接有收集盒(7)，所述坩埚(2)与高压炉(5)之间安装有控制阀。2.根据权利要求1所述的一种氮化铝粉高效生产用雾化装置及系统，其特征在于：所述雾化装置及系统包括雾化控制系统，所述雾化控制系统包括下落时间计算模块、充分反应时间计算模块和冷却模块，所述下落时间计算模块包括喷洒速度计算模块和喷洒孔径输入模块，所述喷洒速度计算模块电连接有喷洒压力计算模块，所述喷洒压力计算模块电连接有高压炉气压检测模块和反应炉气压检测模块，所述高压炉气压检测模块固定安装在高压炉(5)的进气管处；所述下落时间计算模块用于对金属雾下落的时间进行计算，所述充分反应时间计算模块用于对铝与氮气的反应时间进行计算，所述冷却模块用于对反应后形成的金属雾进行冷却，所述喷洒速度计算模块用于根据高压炉(5)内的气压和雾化的颗粒直径对雾化颗粒的喷洒速度进行计算，喷洒孔径输入模块用于对喷洒孔的直径进行输入，所述喷洒压力计算模块用于根据反应炉(1)内的气压和高压炉(5)内的气压对喷洒压力进行计算，所述高压炉气压检测模块用于对高压炉内的气压进行检测，所述反应炉气压检测模块用于对反应炉内的气压进行检测。3.根据权利要求2所述的一种氮化铝粉高效生产用雾化装置及系统，其特征在于：所述冷却模块包括氮气输入流量测量模块和氮气浓度检测模块，所述氮气浓度检测模块包括有氮化铝称重模块，所述氮气输入流量测量模块电连接有气体流量计；所述氮气输入流量测量模块用于对反应炉(1)的输入氮气进行测量，所述氮气浓度检测模块用于对氮气的浓度进行检测，所述氮化铝称重模块用于对收集到的氮化铝粉进行称重。4.根据权利要求3所述的一种氮化铝粉高效生产用雾化装置及系统，其特征在于：所述充分反应时间计算模块与喷洒孔径输入模块和氮气浓度检测模块为电连接；所述充分反应时间计算模块用于对物料完全反应的时间进行计算。5.根据权利要求4所述的一种氮化铝粉高效生产用雾化装置及系统，其特征在于：所述雾化控制系统的运行步骤如下：S1、将反应炉(1)抽出真空，向反应炉(1)的内部通入高纯度氮气，随后持续通入氮气；S2、将铝粉置于坩埚内，熔融形成溶液，打开控制阀，同时对高压炉(5)内部通入氩气，使液态铝向反应炉喷洒雾化的铝进行氮化铝的生产；S3、将高压炉(5)的喷洒孔直径进行录入，将数据传输给喷洒孔径输入模块；S4、根据喷洒孔的直径和氮气的浓度，通过充分反应时间计算模块对充分反应的时间进行计算，同时物料的反应是在输气管(6)的上方进行，当金属雾下落到输气管(6)时，会受到气流的吹拂进行降温，而温度降低物料就不会发生反应；S5、随后...

【专利技术属性】
技术研发人员：严金鸽，谢一德，
申请(专利权)人：江苏悟晴电子新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：