专利名称：纳米金属粉生产装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种生产球形纳米金属粉的装置。
背景技术：
超微粉体(包括纳米、亚微米、微米)生产技术是随着近代科技的发展而形成的一门新技术，是材料科学的重要组成部分，在理论研究与工程应用上都具有十分重要的意义，超微粉体在粉末冶金、精细化工、电子信息等领域都有广泛的应用。目前生产纳米粉体的方法主要有化学方法和物理方法，物理方法有激光复合法、电爆法、等离子体法等。专利号为ZL 01246486.4的实用新型专利公开了一种生产纳米金属粉装置，其采用转移弧型等离子体法，特征在于内衬耐高温材料的壳体的上部安置等离子枪(转移弧型)，下部安置有装盛金属液体的坩埚，同时壳体还开口连接粒子控制器，粒子控制器另一出口连接有粒子收集器。上述生产装置的缺点是耐高温材料的坩埚和衬于壳体内的耐高温材料需要较高的成本；坩埚在高温下工作有一定的使用寿命，需定时更换坩埚，增加了生产成本；更换等离子枪的电极和坩埚时需等壳体内的温度下降至室温，使生产周期受到一定限制，影响了生产效率。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种球形纳米金属粉生产装置，其无需特殊材料的坩埚和耐高温材料，降低了生产成本；可随时更换等离子枪的电极，延长了生产周期。
本实用新型的技术方案是这样实现的纳米金属粉生产装置，包括反应釜和设在其上部的等离子枪，其特征是所述的等离子枪为非转移弧型，其内设有轴向通道；所述的反应釜设有冷却夹套，反应釜侧壁下方开有气体进口，侧壁上方有靠近等离子枪出口处的出粉口，反应釜与一过滤收集器通过管子形成内通惰性气体的循环回路。微米级粉体通过等离子枪的轴向通道到达非转移弧，由于电弧中温度高达上万度，而且不同的电流使电弧的温度发生变化，此时的粒子在经过不同温度的电弧时会发生晶体重组，因受表面张力的作用使粉粒变成球形，遇到从气体进口进入的冷气(惰性气体)而成核结晶，此过程可称为“气化聚冷”，然后由气体把金属粉带出反应釜在过滤收集器中进行气固分离。反应釜内除电弧处高温外，其它处于较低温度下，只要停止等离子枪工作，就可以更换等离子枪的电极，延长了生产周期，提高了生产效率。
所述的纳米金属粉生产装置，过滤收集器的进口通过一出粉管与反应釜的出粉口相通，过滤收集器的气相出口与反应釜的气体进口之间依次串接有风机、换热器和缓冲罐，换热器的出口与出粉管之间设有冷气输送管，从冷气输送管出来的冷气使金属粉得到充分冷却。
所述的纳米金属粉生产装置，等离子枪上端接有一粉末加料机，该粉末加料机的出口与轴向通道相通，等离子枪下方设有置于反应釜内的残渣盛放桶。
本实用新型结构简单、控制容易，具有以下有益效果1)无需坩埚和特殊保温材料，生产成本低；2)在生产过程中可随时更换等离子枪上的电极等易耗品，较大延长了生产周期，提高了生产效率；3)原料通过短暂的非转移弧，使其晶体重组，得到一定粒径的纳米粉体，此粉体粒径分布窄，结晶度高，并且成球状形；4)通过控制等离子枪的电压、电流、进料速度、气流速度可以得到不同粒径的纳米级金属粉。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
如图所示，纳米金属粉生产装置包括反应釜1、设在其上部的非转移弧型等离子枪2、过滤收集器7、依次串接在过滤收集器7的气相出口与反应釜的气体进口5之间的风机9、换热器10和缓冲罐11。等离子枪2内设轴向通道3，通道3的进口处连接粉末加料机13，该粉末加料机13的出口与轴向通道3相通，等离子枪2下方设有置于反应釜1内的残渣盛放桶14。反应釜1设有冷却夹套4，反应釜的出粉口6通过出粉管8与过滤收集器7的进口相通，换热器10的出口与出粉管8之间设有冷气输送管12。
生产过程如下反应釜的冷却夹套内通循环冷却水，开启粉末加料机，其内的微米级(2-20um)粉体借助惰性气体(工艺气体)穿过轴向通道，被送到等离子枪形成的非转移电弧15处，由于电弧中温度高达上万度，改变电流值，不同的电流使电弧的温度发生变化，此时的粒子在经过不同温度的电弧时会发生晶体重组，因受表面张力的作用使粉粒变成球形，遇到从惰性气体进口进入的冷气而成核结晶，然后由惰性气体把粒子从出粉口带出反应釜，通过出粉管中的冷气冷却后到达过滤收集器。在过滤收集器中把气固分开，从过滤收集器的气相出口出来的气体经通过风机、换热器和缓冲罐后回至反应釜的气体进口处循环使用。通过调节电弧电流和电压的大小及气体的速度可得到不同尺度的粒子，例如进粉速度3公斤每小时，电压160V，电流600A，气体速度20立方每小时，得成品粉平均粒径为400nm。
权利要求1.纳米金属粉生产装置，包括反应釜(1)和设在其上部的等离子枪(2)，其特征是所述的等离子枪(2)为非转移弧型，其内设有轴向通道(3)；所述的反应釜(1)设有冷却夹套(4)，反应釜侧壁下方开有气体进口(5)，侧壁上方有靠近等离子枪出口处的出粉口(6)，反应釜(1)与一过滤收集器(7)通过管子形成内通惰性气体的循环回路。
2.根据权利要求1所述的纳米金属粉生产装置，其特征是所述过滤收集器(7)的进口通过一出粉管(8)与反应釜的出粉口(6)相通，过滤收集器(7)的气相出口与反应釜的气体进口(5)之间依次串接有风机(9)、换热器(10)和缓冲罐(11)，换热器(10)的出口与出粉管(8)之间设有冷气输送管(12)。
3.根据权利要求1或2所述的纳米金属粉生产装置，其特征是所述的等离子枪(2)上端接有一粉末加料机(13)，该粉末加料机(13)的出口与轴向通道(3)相通，等离子枪(2)下方设有置于反应釜(1)内的残渣盛放桶(14)。
专利摘要本实用新型涉及一种生产球形纳米金属粉的装置。现有的一种生产装置需耐高温材料的坩埚和耐高温材料，生产成本高；更换等离子枪的电极和坩埚时需等壳体内的温度下降至室温，使生产周期受到一定限制，影响了生产效率。本实用新型包括反应釜和设在其上部的等离子枪，其特征是所述的等离子枪为非转移弧型，其内设有轴向通道；所述的反应釜设有冷却夹套，反应釜侧壁下方开有气体进口，侧壁上方有靠近等离子枪出口处的出粉口，反应釜与一过滤收集器通过管子形成内通惰性气体的循环回路。本实用新型结构简单、控制容易，生产成本低，在生产过程中可随时更换等离子枪上的电极等易耗品，较大延长了生产周期，提高了生产效率。
文档编号B22F9/12GK2629878SQ0325604
公开日2004年8月4日 申请日期2003年7月25日 优先权日2003年7月25日
发明者董陆顺 申请人:浙江省新昌县恒升金属纳米材料有限公司