本發(fā)明涉及的熱解氮化硼反應(yīng)爐及使用方法，特別是涉及應(yīng)用于氮化硼制備的一種熱解氮化硼反應(yīng)爐及使用方法。

背景技術(shù)：

1、氮化硼是一種重要的高溫陶瓷材料，具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、化學(xué)惰性和電絕緣性能，在航空航天、電子、冶金等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的氮化硼制備方法主要包括氣相沉積法和熱解法，然而，這些方法在生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量一致性和原料利用率等方面仍存在一些問題。

2、近年來，使用氧化硼(b2o3)代替三氯化硼(bcl3)作為硼源來進(jìn)行熱解氮化硼的研究引起了廣泛關(guān)注，這種方法具有原料成本低、操作安全性高等優(yōu)勢，然而，使用b2o3作為前驅(qū)體也帶來了新的挑戰(zhàn)，如如何有效控制b2o3的蒸發(fā)和輸送、如何降低氧雜質(zhì)對最終產(chǎn)品的影響等。

3、中國發(fā)明專利cn102796995b公開了一種制備熱解氮化硼制品的氣相沉積爐及方法，其創(chuàng)新點(diǎn)在于爐體設(shè)計(jì)和保溫系統(tǒng)，該設(shè)計(jì)通過相變保溫層有效抑制短時(shí)升溫，提高了保溫效果，然而，該方法在原料供應(yīng)的連續(xù)性和反應(yīng)氣體的純度控制方面仍有改進(jìn)空間，特別是在使用b2o3作為前驅(qū)體時(shí)，無法有效解決氧污染問題。

4、中國發(fā)明專利cn102330068b提出了一種熱解氮化硼板材的制備方法及氣相沉積爐，其特點(diǎn)是使用旋轉(zhuǎn)傾斜模具來改善產(chǎn)品表面質(zhì)量，這種設(shè)計(jì)確實(shí)提高了產(chǎn)品的表面平整度和合格率，但在反應(yīng)溫度的精確控制和原料氣體混合均勻性方面仍有提升余地，此外，該方法主要針對bcl3為硼源的情況，不適用于b2o3前驅(qū)體系統(tǒng)。

5、以上設(shè)計(jì)通過改進(jìn)爐體結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)，在一定程度上提高了氮化硼的生產(chǎn)效率和質(zhì)量，但還存在一定的局限性，如原料利用率不高、反應(yīng)條件控制精度不足以及難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)等問題，此外，這些方法在能源效率和環(huán)境友好性方面也有待改進(jìn)，特別是在使用b2o3作為硼源時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)還在解決氧污染、b2o3蒸氣濃度控制、副產(chǎn)物(如水和一氧化碳)的處理等問題方面還存在一定的局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是在使用b2o3作為硼源時(shí)，如何解決氧污染、b2o3蒸氣濃度控制、副產(chǎn)物(如水和一氧化碳)的處理的問題。

2、為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種熱解氮化硼反應(yīng)爐及使用方法，包括控制器和蒸發(fā)室，蒸發(fā)室內(nèi)滑動(dòng)連接有載物臺，蒸發(fā)室內(nèi)壁固定連接有分離層一和分離層二，蒸發(fā)室外端固定連接有進(jìn)氣管，進(jìn)氣管一端貫穿分離層一并與分離層一內(nèi)壁連通，另一端與外部供氣系統(tǒng)相連接，進(jìn)氣管與蒸發(fā)室相切設(shè)置，進(jìn)氣管用于通入氮?dú)夂蜌錃?，蒸發(fā)室上固定連接有激光器，蒸發(fā)室頂端固定連接有依次固定連接的緩沖腔一、緩沖腔二、緩沖腔三和反應(yīng)室，激光器、緩沖腔一、緩沖腔二、緩沖腔三和反應(yīng)室均與控制器電連接，載物臺用于盛放氧化硼。

3、作為本技術(shù)的進(jìn)一步改進(jìn)，分離層一和分離層二與蒸發(fā)室內(nèi)壁之間分別形成水分匯聚室和一氧化碳匯聚室，且水分匯聚室和一氧化碳匯聚室均通過管道與外部系統(tǒng)相連接。

4、作為本技術(shù)的再進(jìn)一步改進(jìn)，分離層一和分離層二分別用多層sod分子篩膜和多層naa(lta)分子篩膜制成，sod分子篩膜用于分離水分，naa(lta)分子篩膜用于分離一氧化碳。

5、作為本技術(shù)的更進(jìn)一步改進(jìn)，蒸發(fā)室外壁固定連接有隔熱層，進(jìn)氣管外端固定連接有預(yù)熱線圈，預(yù)熱線圈與控制器電連接。

6、作為本技術(shù)的又一種改進(jìn)，緩沖腔一、緩沖腔二和緩沖腔三均包括內(nèi)管，內(nèi)管外壁固定連接有線圈，線圈外壁與隔熱層固定連接，內(nèi)管上固定連接有電磁閥，線圈和電磁閥均與控制器電連接。

7、作為本技術(shù)的又一種改進(jìn)的補(bǔ)充，反應(yīng)室包括球形反應(yīng)腔，且球形反應(yīng)腔外壁固定連接有氨氣管，氨氣管與球形反應(yīng)腔相切設(shè)置，球形反應(yīng)腔頂端固定連接有出料管，出料管與沉積室相連，反應(yīng)室外壁纏繞有發(fā)熱線圈，且發(fā)熱線圈與控制器電連接。

8、作為本技術(shù)的又一種改進(jìn)的補(bǔ)充，進(jìn)氣管為螺旋結(jié)構(gòu)，蒸發(fā)室底端固定連接有底座，且底座上轉(zhuǎn)動(dòng)連接有平衡桿。

9、作為本技術(shù)的再一種改進(jìn)，平衡桿一端與載物臺底端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，平衡桿另一端轉(zhuǎn)動(dòng)連接有配重。

10、一種熱解氮化硼反應(yīng)爐的使用方法，包括以下步驟；

11、s1、預(yù)備階段：將氧化硼放置在載物臺上，通過平衡桿和配重調(diào)節(jié)氧化硼的位置，使其處于激光器的最佳加熱位置，啟動(dòng)控制器，開始系統(tǒng)預(yù)熱；

12、s2、氣體輸入和預(yù)混合：通過螺旋結(jié)構(gòu)的進(jìn)氣管輸入氮?dú)夂蜌錃猓菪Y(jié)構(gòu)促進(jìn)氮?dú)夂蜌錃獾某浞只旌?，混合氣體被進(jìn)氣管外的預(yù)熱線圈加熱，進(jìn)氣管與蒸發(fā)室相切設(shè)置，確保預(yù)熱和混合的氣體能與b2o3氣體充分混合反應(yīng)；

13、s3、氧化硼蒸發(fā)：激光器開始加熱載物臺上的氧化硼，隨著氧化硼被消耗，平衡桿的配重下移，使剩余的氧化硼上移，保持在最佳加熱位置，氧化硼蒸發(fā)，形成氣態(tài)b2o3，氣態(tài)b2o3與預(yù)熱的氮?dú)夂蜌錃饣旌衔镌谡舭l(fā)室中充分混合；

14、s4、水分離：混合氣體經(jīng)過分離層一(sod分子篩膜)，水分子被分離并收集在水分匯聚室，然后通過管道排出；

15、s5、一氧化碳分離：氣體繼續(xù)經(jīng)過分離層二(naa(lta)分子篩膜)，一氧化碳被分離并收集在一氧化碳匯聚室，然后通過管道排出。

16、s6、緩沖過程：凈化后的氣體依次進(jìn)入緩沖腔一、緩沖腔二和緩沖腔三，每個(gè)緩沖腔的內(nèi)管外部都有線圈進(jìn)行加熱，電磁閥控制氣體流量，確保穩(wěn)定的氣體供應(yīng)，緩沖腔系統(tǒng)平滑了氣體濃度和流量的波動(dòng)；

17、s7、反應(yīng)過程：穩(wěn)定的氣體混合物進(jìn)入球形反應(yīng)腔(反應(yīng)室)，反應(yīng)室外壁纏繞有發(fā)熱線圈，對反應(yīng)室進(jìn)行加熱，確保反應(yīng)溫度的穩(wěn)定性，通過切線設(shè)置的氨氣管輸入氨氣，與b2o3氣體充分混合，在高溫條件下，b2o3和nh3發(fā)生反應(yīng)，生成氮化硼；

18、s8、產(chǎn)品輸出：反應(yīng)產(chǎn)物通過出料管輸送到沉積室，在那里氮化硼沉積形成薄膜或粉末；

19、s9、連續(xù)操作：整個(gè)過程中，控制器持續(xù)監(jiān)控和調(diào)節(jié)各個(gè)部分的溫度、壓力和氣體流量，隔熱層確保整個(gè)系統(tǒng)的溫度穩(wěn)定性，平衡桿機(jī)構(gòu)確保氧化硼始終保持在最佳加熱位置，實(shí)現(xiàn)連續(xù)穩(wěn)定的原料供應(yīng)。

20、綜上所述，本技術(shù)具有以下有益效果：

21、1.高效精準(zhǔn)的反應(yīng)環(huán)境控制，螺旋進(jìn)氣管設(shè)計(jì)結(jié)合激光加熱系統(tǒng)和多點(diǎn)溫控裝置，實(shí)現(xiàn)了氣體的高效預(yù)熱、混合及精確溫度控制，球形反應(yīng)腔和切線式氨氣注入優(yōu)化了反應(yīng)條件，多級緩沖腔和電磁閥系統(tǒng)確保了氣體濃度和流量的穩(wěn)定性，這些設(shè)計(jì)共同創(chuàng)造了一個(gè)高度可控的反應(yīng)環(huán)境，顯著提高了氮化硼的轉(zhuǎn)化率、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

22、2.智能化原料供應(yīng)和雜質(zhì)分離，平衡桿和配重機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了氧化硼位置的自動(dòng)調(diào)節(jié)，確保原料始終處于最佳加熱位置，sod和naa(lta)分子篩膜組成的多級分離系統(tǒng)有效去除水分和一氧化碳等雜質(zhì)，這種智能化設(shè)計(jì)不僅提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，還保證了反應(yīng)氣體的高純度，進(jìn)而提升了產(chǎn)品質(zhì)量的一致性和穩(wěn)定性。

23、3.全方位自動(dòng)化管理系統(tǒng)，高度集成的控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對溫度、壓力、氣體流量等參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和調(diào)節(jié)，模塊化設(shè)計(jì)便于維護(hù)和升級，這不僅提高了生產(chǎn)過程的可控性和可重復(fù)性，還減少了人為操作誤差，提升了整體生產(chǎn)效率和安全性，同時(shí)，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集功能為工藝優(yōu)化提供了可靠支持，有利于長期的技術(shù)改進(jìn)。

24、4.能源和資源利用，高效的隔熱設(shè)計(jì)和熱管理系統(tǒng)顯著減少了熱損失，提高了能源利用效率，副產(chǎn)物(如水和一氧化碳)的有效分離和收集不僅提高了主產(chǎn)品純度，還為副產(chǎn)物的潛在利用創(chuàng)造了條件，這種設(shè)計(jì)降低了生產(chǎn)成本，提高了資源利用率，使整個(gè)生產(chǎn)過程更加經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

25、5.適應(yīng)性強(qiáng)的工業(yè)化生產(chǎn)能力，系統(tǒng)設(shè)計(jì)允許連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，特別適合大規(guī)模、長時(shí)間的工業(yè)化應(yīng)用，能夠生產(chǎn)氮化硼薄膜或粉末，具有良好的市場適應(yīng)性，高度的自動(dòng)化和安全性設(shè)計(jì)減少了操作風(fēng)險(xiǎn)，提高了生產(chǎn)可靠性，這些特性使得該設(shè)備在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，也具備了應(yīng)對不同市場需求和規(guī)?；a(chǎn)的能力，為氮化硼的工業(yè)化應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。