一种用于制备纳米金属的收集率高的蒸发凝聚装置的制作方法

本发明涉及新材料生产设备领域，特别涉及一种用于制备纳米金属的收集率高的蒸发凝聚装置。

背景技术：

纳米金属材料是形成纳米晶粒的金属与合金，具有晶界比例，比表面能、表面原子比例大灯特点，粒径由100nm降至5nm。在生产纳米金属的各类方法中，蒸发冷凝法是采用物理方法制备纳米粉体的一种典型方法。该法是在真空蒸发室内充入低压惰性气体，通过蒸发源的加热作用，使待制备的金属、合金或者化合物形成离子体，与惰性气体原子碰撞而失去能量，然后骤冷使之凝结成纳米粉体粒子，纳米金属粒子在冷却棒表面积聚起来后，利用刮刀将积聚的粒子挂下，通过真空室底部的漏斗进行收集。

由蒸发凝聚的生产过程可知，现有的蒸发凝聚装置在进行纳米材料收集的过程中，主要依靠刮刀作用在冷却棒表面将纳米材料刮下，采用这种收集方法时，刮刀还容易将冷却棒表面的自身材料刮下，造成冷却棒的损坏，且利用刮刀刮下时，由于真空室内还充入了惰性气体，而底部的漏斗距离真空室顶部的冷却棒还有一定的距离位置，纳米粉粒向下掉落时容易落在漏斗的外部，有时还会附着在真空室的内壁上，使得设备的收集效率降低，进而降低了现有的蒸发冷凝装置的实用性。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术的不足，提供一种用于制备纳米金属的收集率高的蒸发凝聚装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于制备纳米金属的收集率高的蒸发凝聚装置，包括底座、控制器、反应室、冷却棒、蒸发源、密封板、真空泵、输气管、升降机构、液氮管、收集机构、振动机构和两个支脚，所述控制器固定在底座的上方，所述控制器内设有plc，两个支脚分别位于反应室的两侧，所述反应室通过支脚固定在底座的上方，所述密封板通过升降机构设置在底座的上方，所述密封板盖设在反应室的下方，所述蒸发源和收集机构均设置在密封板的上方，所述真空泵固定在密封板的下方，所述输气管与反应室的底部的一侧连通，所述冷却棒固定在反应室的下方，所述液氮管的中心处设置在冷却棒内，所述液氮管的两端分别位于冷却棒的上方的两侧，所述振动机构设置在反应室的上方，所述蒸发源和真空泵均与plc电连接；

所述振动机构包括支架、振动板、弹簧和驱动组件，所述支架的形状为u形，所述支架的两端固定在反应室的上方，所述振动板的两端分别套设在支架的两端的竖直部位，所述振动板通过弹簧与支架的水平部位连接，所述弹簧处于压缩状态，所述驱动组件包括驱动单元、竖板和横板，所述驱动单元与横板的一端传动连接，所述横板的另一端通过竖板与振动板固定连接；

所述收集机构包括收集盒、托板、支撑组件和安装组件，所述收集盒通过安装组件设置在托板的上方，所述托板通过支撑组件设置在密封板的上方，所述支撑组件包括固定块、平移块、平移单元、伸缩架、滑块和滑轨，所述滑轨的形状为u形，所述滑轨的两端固定在托板的上方，所述伸缩架的顶端的两侧分别与滑块和托板铰接，所述伸缩架的底端的两侧分别与固定块和平移块铰接，所述平移单元与平移块传动连接。

作为优选，为了驱动横板向上移动，所述驱动单元包括第一电机、转盘和若干转杆，所述第一电机固定在反应室的上方，所述第一电机与plc电连接，所述第一电机与转盘传动连接，所述转杆周向均匀分布在转盘的外周。

作为优选，为了避免横板磨损，所述转杆的远离转盘的一端设有滚轮。

作为优选，为了加固横板、竖板与振动板之间的连接，所述横板、竖板与振动板为一体成型结构。

作为优选，为了带动密封板升降移动，所述升降机构包括升降板和两个升降组件，所述升降组件与支脚一一对应，所述升降板的两端分别与两个升降组件连接，所述密封板固定在升降板的上方，所述升降组件包括第二电机、丝杆和轴承，所述第二电机和轴承均固定在支脚上，所述第二电机与丝杆的底端传动连接，所述丝杆的顶端设置在轴承内，所述升降板套设在丝杆上，所述升降板的与丝杆的连接处设有与丝杆匹配的螺纹。

作为优选，为了方便托板与收集盒之间拆装，所述安装组件包括若干安装单元，所述安装单元周向均匀分布在托板的外周，所述安装单元包括套环和安装架，所述套环固定在托板上，所述安装架的形状为l形，所述安装架的水平部位固定在收集盒上，所述安装架的竖直部位穿过套环。

作为优选，为了方便安装架插入套环内，所述安装架的远离收集盒的一端的形状为半球形。

作为优选，为了驱动平移块移动，所述平移单元包括第三电机、驱动杆、从动杆和滑杆，所述第三电机固定在密封板的上方，所述第三电机与plc电连接，所述第三电机与驱动杆传动连接，所述驱动杆通过从动杆与平移块铰接，所述平移块套设在滑杆上，所述滑杆的两端分别与固定块和第三电机固定连接。

作为优选，为了保证第三电机的驱动力，所述第三电机为直流伺服电机。

作为优选，为了检测反应室内的气压，所述反应室内设有气压计，所述气压计与plc电连接。

本发明的有益效果是，该用于制备纳米金属的收集率高的蒸发凝聚装置在纳米金属粉体颗粒附着在冷却棒上后，通过收集机构使得收集盒套在冷却棒上，通过振动机构使得冷却棒将表面的纳米材料抖落，既避免了纳米金属材料落在反应室内的其他位置，使得纳米材料集中落在收集盒内，提高收集率，又避免了冷却棒受损坏，同时通过升降机构降低收集盒的位置，便于收集纳米材料，提高了设备的实用性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的用于制备纳米金属的收集率高的蒸发凝聚装置的结构示意图；

图2是本发明的用于制备纳米金属的收集率高的蒸发凝聚装置的振动机构的结构示意图；

图3是图2的a部放大图；

图4是本发明的用于制备纳米金属的收集率高的蒸发凝聚装置的收集机构的结构示意图；

图中：1.底座，2.控制器，3.反应室，4.冷却棒，5.蒸发源，6.密封板，7.输气管，8.液氮管，9.支脚，10.支架，11.振动板，12.弹簧，13.竖板，14.横板，15.收集盒，16.托板，17.固定块，18.平移块，19.伸缩架，20.滑块，21.滑轨，22.第一电机，23.转盘，24.转杆，25.滚轮，26.升降板，27.第二电机，28.丝杆，29.轴承，30.套环，31.安装架，32.第三电机，33.驱动杆，34.从动杆，35.滑杆，36.气压计，37.真空泵。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，一种用于制备纳米金属的收集率高的蒸发凝聚装置，包括底座1、控制器2、反应室3、冷却棒4、蒸发源5、密封板6、真空泵37、输气管7、升降机构、液氮管8、收集机构、振动机构和两个支脚9，所述控制器2固定在底座1的上方，所述控制器2内设有plc，两个支脚9分别位于反应室3的两侧，所述反应室3通过支脚9固定在底座1的上方，所述密封板6通过升降机构设置在底座1的上方，所述密封板6盖设在反应室3的下方，所述蒸发源5和收集机构均设置在密封板6的上方，所述真空泵37固定在密封板6的下方，所述输气管7与反应室3的底部的一侧连通，所述冷却棒4固定在反应室3的下方，所述液氮管8的中心处设置在冷却棒4内，所述液氮管8的两端分别位于冷却棒4的上方的两侧，所述振动机构设置在反应室3的上方，所述蒸发源5和真空泵37均与plc电连接；

plc，即可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，其实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，一般用于数据的处理以及指令的接收和输出，用于实现中央控制。

该蒸发凝聚装置中，通过两个支脚9固定支撑反应室3，将金属原料放置在蒸发源5上后，用户可操作控制器2控制设备运行，由升降机构带动密封板6向上移动，堵住反应室3后，plc控制真空泵37启动，将反应室3内的空气抽走后，通过输气管7向反应室3内输送惰性气体，而后plc控制蒸发源5启动，使得待制备的金属气化形成等离子体，与惰性气体原子碰撞后失去能量，通过液氮管8输送液氮，对冷却棒4进行降温，使得冷却棒4保持低温状态，而失去能量后的等离子体遇到冷却棒4之后，骤冷，使之凝结成纳米粉体粒子，吸附在冷却棒4的表面，纳米粉体粒子在冷却棒4上沉积后，通过收集机构靠近冷却棒4，而后plc控制振动机构启动，敲击反应室3的顶部，使得冷却棒4振动，将积聚在表面的纳米金属粉体粒子抖落进收集机构中，而后plc控制升降机构向下移动，使得收集机构随密封板6移动至下方，方便人们收集制备的纳米金属粉体粒子，提高了设备的实用性。

如图2-3所示，所述振动机构包括支架10、振动板11、弹簧12和驱动组件，所述支架10的形状为u形，所述支架10的两端固定在反应室3的上方，所述振动板11的两端分别套设在支架10的两端的竖直部位，所述振动板11通过弹簧12与支架10的水平部位连接，所述弹簧12处于压缩状态，所述驱动组件包括驱动单元、竖板13和横板14，所述驱动单元与横板14的一端传动连接，所述横板14的另一端通过竖板13与振动板11固定连接；

振动机构中，u形的支架10的两端固定在反应室3的上方，plc控制驱动单元启动，带动横板14向上移动，使得横板14通过竖板13带动振动板11向上移动，压缩弹簧12，而后驱动单元脱离横板14后，压缩的弹簧12为恢复形变推动振动板11向下移动，使得振动板11作用在反应室3的顶部，将冷却棒4表面堆积的纳米金属粉体粒子抖落，驱动单元保持持续运行，过一段时间后继续带动横板14上移，通过竖板13带动振动板11上移，而后驱动单元脱离横板14后，通过压缩的弹簧12向下推动振动板11，将冷却棒4表面的纳米金属粉体粒子抖落，如此持续运行，使得冷却棒4表面的纳米金属粉体粒子脱离，与传统的利用刮刀或者刮片将纳米材料刮下的方式相比，该收集方式避免了冷却棒4的损坏。

如图4所示，所述收集机构包括收集盒15、托板16、支撑组件和安装组件，所述收集盒15通过安装组件设置在托板16的上方，所述托板16通过支撑组件设置在密封板6的上方，所述支撑组件包括固定块17、平移块18、平移单元、伸缩架19、滑块20和滑轨21，所述滑轨21的形状为u形，所述滑轨21的两端固定在托板16的上方，所述伸缩架19的顶端的两侧分别与滑块20和托板16铰接，所述伸缩架19的底端的两侧分别与固定块17和平移块18铰接，所述平移单元与平移块18传动连接。

收集机构中，通过安装组件可方便将收集盒15固定安装在托板16上，在进行收集纳米金属粉体颗粒时，plc控制支撑组件中的平移单元运行，使得平移块18在密封板6的上方靠近固定块17移动，促进伸缩架19进行伸缩，伸缩架19的顶端，滑块20沿着滑轨21移动，伸缩架19的长度增加，带动收集盒15套在冷却棒4的下方，而后振动机构启动，将冷却棒4上的纳米金属粉体颗粒抖落，使得收集盒15收集这些纳米金属材料，避免这些纳米材料落在反应室3内的其他位置，从而实现了高效的收集，提高了设备的实用性。

如图3所示，所述驱动单元包括第一电机22、转盘23和若干转杆24，所述第一电机22固定在反应室3的上方，所述第一电机22与plc电连接，所述第一电机22与转盘23传动连接，所述转杆24周向均匀分布在转盘23的外周。

plc控制第一电机22启动，可带动转盘23转动，使得转杆24绕着转盘23的轴线转动，各转杆24依次作用在横板14上，随着转杆24的转动，带动横板14向上移动，当转杆24脱离横板14后，压缩的弹簧12推动振动板11向下移动，使得横板14向下移动，随着转盘23的转动，其他各个位置的转杆24依次作用在横板14上，带动横板14向上移动。

作为优选，为了避免横板14磨损，所述转杆24的远离转盘23的一端设有滚轮25。通过滚轮25避免转杆24与横板14之间接触，滚轮25在横板14的表面滚动，可减小横板14受到的摩擦和磨损，延长横板14的使用寿命。

作为优选，利用一体成型结构稳固的特点，为了加固横板14、竖板13与振动板11之间的连接，所述横板14、竖板13与振动板11为一体成型结构。

如图1所示，所述升降机构包括升降板26和两个升降组件，所述升降组件与支脚9一一对应，所述升降板26的两端分别与两个升降组件连接，所述密封板6固定在升降板26的上方，所述升降组件包括第二电机27、丝杆28和轴承29，所述第二电机27和轴承29均固定在支脚9上，所述第二电机27与丝杆28的底端传动连接，所述丝杆28的顶端设置在轴承29内，所述升降板26套设在丝杆28上，所述升降板26的与丝杆28的连接处设有与丝杆28匹配的螺纹。

plc控制两个升降组件中的第二电机27同时启动，带动丝杆28在轴承29的支撑作用下旋转，丝杆28通过螺纹作用在升降板26上，使得升降板26沿着丝杆28的轴线方向进行升降移动，进而带动密封板6进行升降。

作为优选，为了方便托板16与收集盒15之间拆装，所述安装组件包括若干安装单元，所述安装单元周向均匀分布在托板16的外周，所述安装单元包括套环30和安装架31，所述套环30固定在托板16上，所述安装架31的形状为l形，所述安装架31的水平部位固定在收集盒15上，所述安装架31的竖直部位穿过套环30。将收集盒15外周的安装架31的竖直部位穿过固定在托板16上的套环30上，并将收集盒15抵靠在托板16上，可完成收集盒15与托板16之间的连接，而将收集盒15向上移动，使得安装架31脱离套环30，可取下收集盒15，完成收集盒15与托板16之间的分离。

作为优选，为了方便安装架31插入套环30内，所述安装架31的远离收集盒15的一端的形状为半球形。采用半球形的设计，减小了安装架31的远离收集盒15的一端的尺寸，方便安装架31插入套环30内。

如图4所示，所述平移单元包括第三电机32、驱动杆33、从动杆34和滑杆35，所述第三电机32固定在密封板6的上方，所述第三电机32与plc电连接，所述第三电机32与驱动杆33传动连接，所述驱动杆33通过从动杆34与平移块18铰接，所述平移块18套设在滑杆35上，所述滑杆35的两端分别与固定块17和第三电机32固定连接。

plc控制第三电机32启动，带动驱动杆33转动，驱动杆33通过从动杆34作用在平移块18上，使得平移块18沿着固定在第三电机32和固定块17之间的滑杆35的轴线进行平稳的移动。

作为优选，利用直流伺服电机驱动力强的特点，为了保证第三电机32的驱动力，所述第三电机32为直流伺服电机。

作为优选，为了检测反应室3内的气压，所述反应室3内设有气压计36，所述气压计36与plc电连接。通过气压计36检测反应室3内的气压，并将气压数据传递给plc，便于plc根据气压数据进行相应的操作，在抽真空的时候，plc控制真空泵37启动，直至气压数据为零，plc控制真空泵37停止运行，再通过输气管7输送惰性气体。

该蒸发凝聚装置在运行时，通过蒸发源5作用在金属上，使得待制备的金属气化形成等离子体，与惰性气体原子碰撞后失去能量，通过液氮管8输送液氮，对冷却棒4进行降温，使得冷却棒4保持低温状态，而失去能量后的等离子体遇到冷却棒4之后，骤冷，使之凝结成纳米粉体粒子，吸附在冷却棒4的表面，纳米粉体粒子在冷却棒4上沉积后，由平移单元作用在平移块18上，使得收集盒15套在冷却棒4的下方后，plc控制驱动组件启动，通过各个转杆24依次作用在振动板11上，配合压缩的弹簧12，使得振动板11向下敲击反应室3，进而使冷却棒4抖动，将表面的纳米金属粉体颗粒抖落在收集盒15内，避免落在反应室3内的其他位置，而后升降组件带动密封板6向下移动，降低收集盒15的高度，便于取下收集盒15，收集内部的纳米金属材料，如此提高了纳米金属材料的收集率，进而提高了设备的实用性。

与现有技术相比，该用于制备纳米金属的收集率高的蒸发凝聚装置在纳米金属粉体颗粒附着在冷却棒4上后，通过收集机构使得收集盒15套在冷却棒4上，通过振动机构使得冷却棒4将表面的纳米材料抖落，既避免了纳米金属材料落在反应室3内的其他位置，使得纳米材料集中落在收集盒15内，提高收集率，又避免了冷却棒4受损坏，同时通过升降机构降低收集盒15的位置，便于收集纳米材料，提高了设备的实用性。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。