[发明专利]一种流化床制备TiN、TiC、TiCN涂层的系统及方法

摘要

本发明公开了一种流化床制备TiN、TiC、TiCN涂层的系统及方法。在预反应流化床内含钛粉体原料经过预处理后并转移到沉积流化床内，随后在沉积流化床内的基体上均匀沉积TiN、TiC、TiCN涂层。本发明制备TiN、TiC、TiCN涂层具有以下优势：(1)由于流化床工艺良好的传热、传质特性，实现了预处理过程的定向还原和精确控制，高效地获得了有效前驱体；(2)显著降低了以价格低廉的TiCl4为原料制备TiN、TiC、TiCN涂层的温度，并提高了原料利用率；(3)涂层基体形状不受限制，特别适用于在复杂形状的零件上均匀包覆TiN、TiC、TiCN涂层；(4)工艺简单、设备经济可以实现大规模批量化制备TiN、TiC、TiCN涂层，具有良好的经济效益和社会效益。

主权项

1.一种流化床制备TiN、TiC、TiCN涂层的系统，其特征在于，所述系统包括：粉体加料装置(1)、预反应流化床(2)、沉积流化床(3)、TiCl₄回收利用装置(4)、基底(5)；所述粉体加料装置(1)包括粉体储罐(1‑1)、螺旋加料器(1‑2)；所述预反应流化床(2)包括TiCl₄蒸发器(2‑1)、预反应流化床主体(2‑2)、预反应流化床旋风分离器(2‑3)、预反应流化床排料器(2‑4)、细粉回收储罐(2‑5)、高温除尘器(2‑6)、加热装置(2‑7)；所述沉积流化床(3)包括沉积流化床主体(3‑1)、沉积流化床旋风分离器(3‑2)、剩余粉体回收储罐(3‑3)；所述TiCl₄回收利用装置(4)包括TiCl₄冷凝器(4‑1)、TiCl₄回收储罐(4‑2)；所述粉体储罐(1‑1)的底部出料口与所述螺旋加料器(1‑2)进口相连；所述螺旋加料器(1‑2)出口与所述预反应流化床主体(2‑2)的进料口通过管道相连；所述TiCl₄蒸发器(2‑1)配有所述加热装置(2‑7)；所述TiCl₄蒸发器(2‑1)进气口与惰性流化气体管道通过管道相连；所述TiCl₄蒸发器(2‑1)出气口与所述预反应流化床主体(2‑2)底部进气口通过管道相连；所述预反应流化床主体(2‑2)顶部出气口与所述预反应流化床旋风分离器(2‑3)进气口通过管道相连；所述预反应流化床旋风分离器(2‑3)出气口与所述高温除尘器(2‑6)进气口通过管道相连；所述高温除尘器(2‑6)出气口与所述TiCl₄冷凝器(4‑1)的进气口通过管道相连；所述预反应流化床旋风分离器(2‑3)底部出料口与所述细粉回收储罐(2‑5)进料口通过管道相连；所述高温除尘器(2‑6)底部出料口与所述细粉回收储罐(2‑5)进料口通过管道相连；所述细粉回收储罐(2‑5)出料口与所述预反应流化床排料器(2‑4)的进料口通过管道相连；所述预反应流化床主体(2‑2)出料口与所述预反应流化床排料器(2‑4)的进料口通过管道相连；所述预反应流化床排料器(2‑4)的底部进气口与惰性流化气体管道通过管道相连；所述预反应流化床排料器(2‑4)的出料口与所述沉积流化床主体(3‑1)的进料口相连；所述沉积流化床主体(3‑1)底部进气口与惰性流化气体管道通过管道相连；所述沉积流化床主体(3‑1)顶部出气口与所述沉积流化床旋风分离器(3‑2)进气口通过管道相连；所述沉积流化床主体(3‑1)出料口与所述剩余粉体回收储罐(3‑3)通过管道相连；所述沉积流化床主体(3‑1)上部进气口与氮源气体管道、碳源气体主管道通过管道相连；所述沉积流化床旋风分离器(3‑2)底部出料口与所述剩余粉体回收储罐(3‑3)通过管道相连；所述沉积流化床旋风分离器(3‑2)顶部出气口与所述TiCl₄冷凝器(4‑1)进气口通过管道相连；所述TiCl₄冷凝器(4‑1)底部TiCl₄出口与所述TiCl₄回收罐(4‑2)通过管道相连；所述TiCl₄冷凝器(4‑1)顶部出气口尾气经尾气处理后，回收利用；所述基底(5)悬挂于所述沉积流化床主体(3‑1)内部上部。