一种氮化铝陶瓷烧结炉的气路系统的制作方法

1.本技术涉及氮化铝陶瓷烧结设备技术领域，特别是涉及一种氮化铝陶瓷烧结炉的气路系统。


背景技术：

2.氮化铝陶瓷具有高的热导率，相对较低的介电常数和介电损耗，与硅匹配的热膨胀系数、无毒、绝缘等一系列优异性能，被认为是新一代高性能陶瓷基片、电子封装等散热器件的首选材料。氮化铝粉末是制备氮化铝陶瓷的原料，它的性质，如纯度、粒度、氧含量及其他杂质含量对制备出的氮化铝陶瓷的热导率以及后续烧结、成型工艺有重要影响。要获得性能优良的氮化铝陶瓷材料，必须先制备出高纯度、细粒度、窄的粒度分布、性能稳定的氮化铝粉末。
3.氮化铝粉末的制备方法主要有碳热还原法。其中利用碳热还原法制备的氮化铝粉末具有纯度高、粒度细、粒度分布窄等特点，适用于流延成型、注射成型等成型工艺。现有技术中，碳热还原法制备氮化铝粉末常用石墨炉进行烧结，采用石墨做发热体、石墨碳毡做保温炉衬，此烧结炉结构，石墨高温下挥发极大，严重的影响氮化铝粉末的品质，导致氮化铝粉末品质差。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对现有技术中碳热还原法制备氮化铝粉末常用石墨炉进行烧结，采用石墨做发热体、石墨碳毡做保温炉衬，此烧结炉结构，石墨高温下挥发极大，严重的影响氮化铝粉末品质的问题，提供一种氮化铝陶瓷烧结炉的气路系统，能够解决因石墨高温挥发而影响氮化铝粉末的品质，导致氮化铝粉末品质差的问题。
5.一种氮化铝陶瓷烧结炉的气路系统，包括烧结炉体、进气总管路、出气总管路、氢气管路、氮气管路和点火燃烧器，其中：所述氢气管路的一端与所述进气总管路相连，且所述氢气管路上设置有第一流量控制阀，所述氮气管路的一端与所述进气总管路相连，且所述氮气管路上设置有第二流量控制阀，所述进气总管路与所述烧结炉体相连通，所述出气总管路的一端与所述烧结炉体相连通，另一端连接有所述点火燃烧器，且所述出气总管路上设置有气动球阀。
6.优选地，所述氮气管路上设置有第一旁路管路和第一阀门，所述第一旁路管路的两端均与所述氮气管路相连，且所述第一阀门和所述第二流量控制阀位于所述第一旁路管路的两端之间，所述第一旁路管路上设置有第二阀门。
7.优选地，所述氢气管路上设置有第二旁路管路、第三阀门和氢气加湿装置，所述第二旁路管路的两端均与所述氢气管路相连，且所述第三阀门和所述氢气加湿装置均位于所述第二旁路管路的两端之间，所述第二旁路管路上设置有第四阀门，所述第一流量控制阀位于所述第二旁路管路的出口处与所述进气总管路之间。
8.优选地，所述出气总管路上设置有油过滤装置，且所述油过滤装置位于所述点火
燃烧器与所述气动球阀之间。
9.优选地，所述出气总管路设置有第三旁路管路和低压逆止阀，所述第三旁路管路的两端均与所述出气总管路相连，所述低压逆止阀位于所述第三旁路管路的两端之间，所述第三旁路管路上设置有高压逆止阀，所述油过滤装置位于所述点火燃烧器与所述第三旁路管路的出口处之间。
10.优选地，所述气动球阀的气缸进气口与外部气源相连，所述烧结炉体内设置有气压检测装置，所述气压检测装置与所述外部气源电连接。
11.优选地，所述气缸进气口与所述烧结炉体相连通，所述气缸出气口与所述出气总管路相连，且设置有逆止阀。
12.优选地，所述点火燃烧器包括燃烧部和气体缓存部，所述出气总管路与所述气体缓存部相连，所述燃烧部与所述气体缓存部相连。
13.优选地，所述气缸进气口处设置有气体过滤装置。
14.本技术采用的技术方案能够达到以下有益效果：
15.本技术实施例公开的一种氮化铝陶瓷烧结炉的气路系统中，在烧结炉烧制氮化铝粉末的过程时，通过控制第一流量控制阀和第二流量控制阀控制通入烧结炉体内氮气和氢气的比例，其中氮气作为烧制过程中的反应气体，氢气作为烧制过程中的保护气体，通过氢气带走烧结炉体内高温挥发物质，且氢气排出后通过点火燃烧器燃烧消耗，避免氢气直接排放到大气中。通过在烧结炉体中通入氢气作为烧制过程中的保护气体，以通过流通的氢气带走烧结炉体内高温挥发物质，避免烧结炉体因高温挥发的物质影响氮化铝粉末的烧制效果，进而保证氮化铝粉末的品质。同时，通过第一流量控制阀和第二流量控制阀控制通入烧结炉体内氮气和氢气的比例，以使烧制过程中的工艺效果好，从而也能够提高氮化铝粉末的品质。
16.可见，本技术实施例公开的技术方案能够解决因石墨高温挥发而影响氮化铝粉末的品质，导致氮化铝粉末品质差的问题。
附图说明
17.图1为本技术实施例公开的一种氮化铝陶瓷烧结炉的气路系统的示意图。
18.其中：烧结炉体100、进气总管路210、出气总管路220、气动球阀221、第三旁路管路222、低压逆止阀223、高压逆止阀224、油过滤装置225、气缸226、气体过滤装置227、氢气管路300、第一流量控制阀310、第二旁路管路320、第三阀门330、氢气加湿装置340、第四阀门350、氮气管路400、第二流量控制阀410、第一旁路管路420、第一阀门430、第二阀门440、点火燃烧器500。
具体实施方式
19.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的较佳实施方式。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本技术的公开内容理解的更加透彻全面。
20.需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上
或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“底端”、“顶端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
21.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
22.请参考图1，本技术实施例公开一种氮化铝陶瓷烧结炉的气路系统，包括烧结炉体100、进气总管路210、出气总管路220、氢气管路300、氮气管路400和点火燃烧器500，其中：
23.氢气管路300的一端与进气总管路210相连，且氢气管路300上设置有第一流量控制阀310，氮气管路400的一端与进气总管路210相连，且氮气管路400上设置有第二流量控制阀410，进气总管路210与烧结炉体100相连通，出气总管路220的一端与烧结炉体100相连通，另一端连接有点火燃烧器500，且出气总管路220上设置有气动球阀221。
24.在烧结炉烧制氮化铝粉末的过程中，通过控制第一流量控制阀310和第二流量控制阀410控制通入烧结炉体100内氮气和氢气的比例，其中氮气作为烧制过程中的反应气体，氢气作为烧制过程中的保护气体，通过氢气带走烧结炉体100内高温挥发物质，且氢气排出后通过点火燃烧器500燃烧消耗，避免氢气直接排放到大气中。
25.本技术实施例公开的一种氮化铝陶瓷烧结炉的气路系统中，通过在烧结炉体100中通入氢气作为烧制过程中的保护气体，以通过流通的氢气带走烧结炉体100内高温挥发物质，避免烧结炉体100因高温挥发的物质影响氮化铝粉末的烧制效果，进而保证氮化铝粉末的品质。同时，通过第一流量控制阀310和第二流量控制阀410控制通入烧结炉体100内氮气和氢气的比例，以使烧制过程中的工艺效果好，从而也能够提高氮化铝粉末的品质。可见，本技术实施例公开的技术方案能够解决因石墨高温挥发而影响氮化铝粉末的品质，导致氮化铝粉末品质差的问题。
26.在烧结炉烧制氮化铝粉末前，需要通入氮气，以排出烧结炉体100中的其他气体，为了在烧结炉烧制氮化铝粉末前更加方便地通入氮气，在一种可选的实施例中，氮气管路400上可以设置有第一旁路管路420和第一阀门430，第一旁路管路420的两端均与氮气管路400相连，且第一阀门430和第二流量控制阀410位于第一旁路管路420的两端之间，第一旁路管路420上设置有第二阀门440。
27.在烧结炉烧制氮化铝粉末前，关闭第一流量控制阀310和第一阀门430，仅打开第二阀门440，以使大量氮气流经第一旁路管路420进入烧结炉体100内，以排出烧结炉体100中的其他气体，避免其他气体的存留影响氮化铝粉末烧制后的品质。由于第二流量控制阀410对大量氮气具有一定的阻碍作用，也就是说，因为第二流量控制阀410的存在，使得氮气在充入烧结炉体100内时缓慢，对烧结炉体100内其他气体的排出效果较差，因此通过设置第一旁路管路420，避免氮气通过第二流量控制阀410，以使大量氮气能够快速进入烧结炉体100内，从而能够较好地排走烧结炉体100内的其他气体，进而能够进一步保证氮化铝粉末烧制后的品质。
28.在烧结炉烧制氮化铝粉末的过程中，因烧结工艺不同，对通入氢气的要求也不同，
也就是说，在烧结过程中，可能需要通入干燥的氢气，也有可能需要通入湿氢，需要说明的是，对于在烧结过程中通入干燥的氢气和湿氢的时机、气量、湿度等参数，根据不同烧制工艺要求进行确定，本文中对此不做限制。为了方便烧制过程中及时调整通入干燥的氢气或者湿氢，可选地，氢气管路300上可以设置有第二旁路管路320、第三阀门330和氢气加湿装置340，第二旁路管路320的两端均与氢气管路300相连，且第三阀门330和氢气加湿装置340均位于第二旁路管路320的两端之间，第二旁路管路320上设置有第四阀门350，第一流量控制阀310位于第二旁路管路320的出口处与进气总管路210之间。
29.在烧结炉烧制氮化铝粉末的过程中，当需要通入干燥的氢气时，关闭第三阀门330，打开第四阀门350，干燥的氢气流经第二旁路管路320进入烧结炉体100内；当需要通入湿氢时，关闭第四阀门350，打开第三阀门330，氢气通过氢气加湿装置340变为湿氢后进入烧结炉体100内。可见，本系统能够极大地方便工作人员及时调整通入干燥的氢气或者湿氢，避免因不方便调整通入干燥的氢气或者湿氢而导致氮化铝粉末烧制后的品质较差，因此，本实施例能够进一步保证氮化铝粉末烧制后的品质。
30.如上文所述，氢气作为烧制过程中的保护气体，通过氢气带走烧结炉体100内高温挥发物质，且氢气排出后通过点火燃烧器500燃烧消耗，避免氢气直接排放到大气中。通过氢气带出的高温挥发物质中可能包括大量颗粒物，颗粒物会堵塞出气总管路220或者堵塞点火燃烧器500，导致点火燃烧器500无法点火燃烧排出的氢气，进而导致氢气直接排放到大气中。基于此，在一种可选的实施例中，出气总管路220上可以设置有油过滤装置225，且油过滤装置225位于点火燃烧器500与气动球阀221之间。油过滤装置225能够过滤通过氢气带出的高温挥发物质中的颗粒物，防止颗粒物直接流到出气总管路220或者堵塞点火燃烧器500，从而能够防止颗粒物堵塞出气总管路220或者堵塞点火燃烧器500，避免点火燃烧器500无法点火燃烧排出的氢气，进而能够使氢气排出后通过点火燃烧器500燃烧消耗，避免氢气直接排放到大气中。
31.在烧结炉冷却过程中，烧结炉体100温度下降，可能导致烧结炉体100内气压下降，可能发生倒吸的现象，为避免倒吸现象的出现，可选地，出气总管路220可以设置有第三旁路管路222和低压逆止阀223，第三旁路管路222的两端均与出气总管路220相连，低压逆止阀223位于第三旁路管路222的两端之间，第三旁路管路222上设置有高压逆止阀224，油过滤装置225位于点火燃烧器500与第三旁路管路222的出口处之间。在烧结炉正常烧制过程中，烧结炉体100内的气体流经低压逆止阀223，当低压逆止阀223堵塞或者烧结炉体100内的气压较大时，烧结炉体100内的一部分或者全部气体流经高压逆止阀224。且低压逆止阀223和高压逆止阀224均具有逆止作用，能够防止烧结炉出现倒吸的现象，同时，通过低压逆止阀223和高压逆止阀224并联，一者堵塞时另一者可以正常工作，以使烧结炉体100内的气体能够正常排出，防止烧结炉体100内憋压而导致烧结炉体100内气压较高，避免因气压较高而影响氮化铝粉末烧制后的品质。
32.为保持烧结炉体100内的气压稳定，可选地，气动球阀221的气缸226进气口与外部气源相连，烧结炉体100内设置有气压检测装置，气压检测装置与外部气源电连接。当气压检测装置检测到烧结炉体100内的气压超过预设值时，外部气源通过气缸226驱动气动球阀221开启，以释放烧结炉体100内的气体，当气压检测装置检测到烧结炉体100内的气压低于预设值时，外部气源通过气缸226驱动气动球阀221关闭。上述过程能够使烧结炉体100内的
气压稳定，以使氮化铝粉末在稳定为环境中烧制，从而保证其品质。
33.在另一种可选的实施例中，气缸226进气口可以与烧结炉体100相连通，气缸226出气口与出气总管路220相连，当烧结炉体100内气压较高时，烧结炉体100内的气体推动气缸226运动，以打开气动球阀221，释放烧结炉体100内的气体，当烧结炉体100内气压变低时，烧结炉体100内的气体推不动气缸226运动，使得气动球阀221关闭，本过程通过烧结炉体100内的气体取代外部气源，降低气路系统的成本费用，也能够简化气路系统，以使气路系统高效可靠。同时本过程也能够使烧结炉体100内的气压稳定，以使氮化铝粉末在稳定为环境中烧制，从而保证其品质。
34.进一步地，气缸226进气口设置有逆止阀，避免出气总管路220中的气体进入气缸226出气口，影响气动球阀221正常工作，提高气路系统的稳定性和可靠性。
35.如上文所述，通过氢气带出的高温挥发物质中可能包括大量颗粒物，为避免烧结炉体100内的气体推动气缸226过程中颗粒物堵塞气缸226，导致气动球阀221损坏，基于此，可选地，气缸226进气口处可以设置有气体过滤装置227，气体过滤装置227能够过滤通过氢气带出的高温挥发物质中的颗粒物，防止因颗粒物堵塞气缸226而导致气动球阀221损坏，提高气路系统的稳定性和可靠性。
36.上文中，在烧结炉体100内气压变低时，均会关闭气动球阀221，使得点火燃烧器500失去氢气来源，在点火燃烧器500处燃烧的火焰熄灭，在烧结炉体100内气压变高时，气动球阀221开启，烧结炉体100内氢气流出，需要在点火燃烧器500处点火燃烧，如此往复，点火燃烧器500需要多次点火，导致点火燃烧器500较容易疲劳损坏。基于此，在一种可选的实施例中，点火燃烧器500可以包括燃烧部和气体缓存部，出气总管路220与气体缓存部相连，燃烧部与气体缓存部相连。
37.在烧结炉体100内气压变低时，气体缓存部中缓存的氢气能够继续供点火燃烧器500燃烧，在烧结炉体100内气压变高时，烧结炉体100内氢气流入气体缓存部，以补充氢气。此过程中通过气体缓存部缓存的氢气供点火燃烧器500继续燃烧，防止点火燃烧器500因多次点火而较容易疲劳损坏，提高气路系统的稳定性和可靠性。
38.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
39.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。