本發明屬于粉末冶金領域，具體涉及一種粉體材料表面涂層熱解碳方法和裝置。

背景技術：

通過氣相沉積法在材料進行涂層表面沉積是一種提高材料性能的新技術。特別是在球床式高溫氣冷堆中，會用到陶瓷型燃料元件，這種燃料元件為粒狀，需要在其表面包覆熱解碳層。包覆熱解碳層的粉體材料能夠很好的阻擋反應產物逸出。現有的粉體材料表面涂層熱解碳裝置通常將粉體材料盛放在坩堝中，或者直接置于反應釜(3)底部，與反應氣體反應不充分，熱解碳沉積效果不好。

技術實現要素：

本發明的目的在于：提供一種反應迅速、沉積效果好的粉體材料表面涂層熱解碳方法和裝置。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：

一種粉體材料表面涂層熱解碳生產裝置，包括豎直設置的爐體、豎直設置的反應釜和發熱裝置，所述爐體上設置有與真空系統相連的抽氣管道，爐體上還設有與保護氣體供應裝置相連的保護氣體進氣管，所述抽氣管道上設置有抽氣管閥，所述爐體內設有保溫層，所述保溫層圍成加熱腔，所述反應釜為柱狀，所述反應釜插入所述加熱腔中，所述發熱裝置設置在所述反應釜外壁與所述保溫層之間，所述反應釜的下端設有反應氣體進氣管，所述反應氣體進氣管的另一端伸出所述爐體，所述反應氣體進氣管上設有與反應氣體供應裝置相連的反應氣體進氣閥，所述反應釜的頂端進料管，所述進料管上設有進料口，所述反應釜上還設置有尾氣管和所述尾氣管上設有尾氣出口閥。

進一步地，在本發明一種優選實施方式中，所述爐體上還設有用于爐內超壓時泄壓的安全閥，所述安全閥設置在所述抽氣管閥與所述爐體之間。

進一步地，在本發明一種優選實施方式中，所述進料口下方的所述進料管上設有活動堵頭。

進一步地，在本發明一種優選實施方式中，所述加熱腔內還設有不少于一個的熱電偶。

進一步地，在本發明一種優選實施方式中，所述爐體上還設有至少一個紅外測溫儀，所述紅外測溫儀的測量端與加熱腔相通。

進一步地，在本發明一種優選實施方式中，還包括出料管，所述出料管豎直設置在所述反應釜的下端，出料管的一端與所述反應釜的下端連接，出料管的另一端設有接料盒，所述出料管上，接料盒的前端還設有出料控制閥。

進一步地，在本發明一種優選實施方式中，所述反應氣體進氣管豎直設置在所述反應釜的下端，所述反應氣體進氣管上設有三通接頭，所述三通接頭的水平出口與所述反應氣體進氣閥相連，所述三通接頭的豎直出口設有出料控制閥，所述出料控制閥的出口處設有接料盒。

另一方面，本發明提供了一種基于上述任意方案中的生產裝置的粉體材料表面涂層熱解碳生產方法，具體包括以下步驟：

A、將爐體抽到工藝指定真空度；

B、發熱裝置發熱到工藝指定溫度；

C、反應氣體進氣閥開啟，反應氣體從反應氣體進氣管進入反應釜；

D、開啟尾氣出口閥，反應氣體經過反應釜后從尾氣管排出；

E、保護氣體通過保護氣體進氣管進入爐體內，將爐體內和反應釜內的氣壓穩定在工藝設定值；

F、開啟進料口，將粉體材料放入反應釜中；

G、關閉進料口，粉體材料在反應釜中受到反應氣體的沖撞作用，在反應釜中懸浮、翻滾，直至充分被涂層；

H、停止加熱，繼續供應反應氣體，待溫度降至預設值，停止通入反應氣體，粉體材料掉落在反應釜底部。

本發明的粉體材料表面涂層熱解碳生產裝置，包括豎直設置的爐體、豎直設置的反應釜和發熱裝置，柱狀的反應釜的下端設有反應氣體進氣管，通過反應釜下端反應氣體進氣管吹入的反應氣體將粉體材料托舉起來，粉體材料在反應釜中實現懸浮和翻滾，能夠明顯提升表面涂層熱解碳沉積速度，沉積效果也更好。第二方面，本發明還提供了一種基于上述生產裝置的粉體材料表面涂層熱解碳生產方法。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是為了更好地理解本發明，而不應該理解為對本發明的限制。對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發明粉體材料表面涂層熱解碳生產裝置的一種優選實施方式的結構示意圖；

圖2是本發明粉體材料表面涂層熱解碳生產方法的一種優選實施方式的結構示意圖；

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。

請參考圖1，本實施例提供一種粉體材料表面涂層熱解碳生產裝置，包括豎直設置的爐體1、豎直設置的反應釜3和發熱裝置18，爐體1上設置有與真空系統6相連的抽氣管道4，爐體1上還設有與保護氣體供應裝置相連的保護氣體進氣管17，抽氣管道4上設置有抽氣管閥4，爐體1內設有保溫層2，保溫層2圍成加熱腔，反應釜3為柱狀，反應釜3插入加熱腔中，發熱裝置18設置在反應釜3外壁與保溫層2之間，反應釜3的下端設有反應氣體進氣管20，反應氣體進氣管20的另一端伸出爐體1，反應氣體進氣管20上設有與反應氣體供應裝置相連的反應氣體進氣閥12，反應釜3的頂端進料管，進料管上設有進料口7，反應釜3上還設置有尾氣管10和尾氣管10上設有尾氣出口閥9。

使用過程中，先通過真空系統6將爐體1抽到工藝指定真空度，然后打開發熱裝置18提升加熱腔內的溫度至工藝指定溫度，打開反應氣體進氣閥12，反應氣體從反應氣體進氣管20進入反應釜3，將尾氣出口閥9打開，通入反應釜3中的反應氣體經過反應釜3后從尾氣管10排出。通入反應氣體的同時，保護氣體通過保護氣體進氣管17進入爐體1內，爐體1內的氣壓和反應釜3中的氣壓逐漸升高，控制通入保護氣體的壓力略小于反應氣體，將爐體1內和反應釜3內的氣壓穩定在工藝設定值。開啟進料口7，將粉體材料放入反應釜3中，然后迅速關閉進料口7，粉體材料在反應釜3中受到反應氣體的沖撞作用，在反應釜3中懸浮、翻滾，直至充分被涂層。停止加熱，繼續供應反應氣體，待溫度降至預設值，停止通入反應氣體，粉體材料掉落在反應釜3底部。

通過反應釜3下端反應氣體進氣管20吹入的反應氣體將粉體材料托舉起來，粉體材料在反應釜3中實現懸浮和翻滾，能夠明顯提升表面涂層熱解碳沉積速度，沉積效果也更好。

為了保障生產裝置的安全性，爐體1上還設有用于爐內超壓時泄壓的安全閥16，安全閥16設置在抽氣管閥4與爐體1之間。安全閥16用于爐內超壓時即時釋放壓力，確保爐內部超壓，保障使用安全。

由于在進料過程中會導致反應釜3暫時性失壓，優選地，在進料口7下方的進料管上設有活動堵頭8。進料后，活動堵頭8可以迅速將反應釜3封閉，確保反應釜3中的氣流穩定。

為了實現加熱腔內溫度的精確監控，優選地，在加熱腔內還設有不少于一個的熱電偶11。爐體1上還設有至少一個紅外測溫儀14，紅外測溫儀14的測量端與加熱腔相通。

在本發明的優選實施方式中，還包括出料管14，出料管14豎直設置在反應釜3的下端，出料管14的一端與反應釜3的下端連接，出料管14的另一端設有接料盒15，出料管14上，接料盒15的前端還設有出料控制閥19。反應完畢之后，打開出料控制閥19，涂層好的粉體材料落到反應釜3的底部，經由出料管14和出料控制閥19后落到接料盒15中。

此外，還可以將反應氣體進氣管20作為出料管14，進氣管豎直設置在反應釜3的下端，反應氣體進氣管20上設有三通接頭13，三通接頭13的水平出口與反應氣體進氣閥12相連，三通接頭13的豎直出口設有出料控制閥19，出料控制閥19的出口處設有接料盒15。

設備工作過程中，關閉出料控制閥19，打開反應氣體進氣閥12進氣，進氣管承擔進氣功能。反應完畢之后，關閉反應氣體進氣閥12，打開出料控制閥19，涂層好的粉體材料經由進氣管落入接料盒15中。此時進氣管承擔出料的功能。

另一方面，請參考圖2，本發明提供了一種基于上述任意方案中的生產裝置的粉體材料表面涂層熱解碳生產方法，具體包括以下步驟：

A、將爐體1抽到工藝指定真空度；

B、發熱裝置18發熱到工藝指定溫度；

C、反應氣體進氣閥12開啟，反應氣體從反應氣體進氣管20進入反應釜3；

D、開啟尾氣出口閥9，反應氣體經過反應釜3后從尾氣管10排出；

E、保護氣體通過保護氣體進氣管17進入爐體1內，將爐體1內和反應釜3內的氣壓穩定在工藝設定值；

F、，開啟進料口7，將粉體材料放入反應釜3中；

G、關閉進料口7，粉體材料在反應釜3中受到反應氣體的沖撞作用，在反應釜3中懸浮、翻滾，直至充分被涂層；

H、停止加熱，繼續供應反應氣體，待溫度降至預設值，停止通入反應氣體，粉體材料掉落在反應釜3底部。

以上所述僅僅是本申請的具體實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本申請原理的前提下所做出的無須創造性勞動的改進都視為本申請的保護范圍。