本发明涉及一种纳米金属粉生产设备，特别涉及一种制造纳米金属粉的高温蒸发设备。
背景技术：
1、随着科技的发展与时代的进步，纳米金属材料在高新技术领域的应用越来越广，尤其是纳米金属粉，广泛应用于抗菌杀病毒、医学诊断和成像、研磨抛光、3d打印、催化、功能陶瓷、电子元器件、新能源等领域；
2、纳米金属粉的制备方法较多，主要有物理气相法、电爆法、机械粉碎法、化学还原法、高温气相还原法等；其中物理气相法又称蒸发凝聚法是一种较为成熟的纳米金属粉制造方法，制造的纳米金属粉产品的粒径达到5-1000nm；正常的物理气相法的纳米金属粉生产方法是，将金属料通过高温蒸发炉进行加热高温至蒸发金属气体，然后将蒸发金属气体引入冷凝装置，采用惰性气体使金属气体骤冷凝结，从而生成颗粒细微的纳米金属粉；
3、由于常规金属蒸发需要几百至几千度的高温，因此对高温蒸发炉的耐高温的要求很高，常用的高温蒸发炉包括石墨坩埚或陶瓷坩埚、水冷壳体或陶瓷内壁金属外壳、加热装置；由于生产纳米金属粉时高温蒸发炉长时间处于高温工作状态，因此高温对坩埚与炉壳内壁的腐蚀性很大，从而导至高温蒸发炉的使用寿命很有限，正常的高温蒸发炉的使用寿命在200-300小时之间；常规的延迟高温蒸发炉使用寿命的方法1为：将陶瓷壁加厚的方法，由于增加高温蒸发炉的陶瓷壁厚会增大炉体的体积，而且还会增加高温对陶瓷壁的腐蚀速度，综合算起来对高温蒸发炉的使用寿命增加甚微；常规的延迟高温蒸发炉使用寿命的方法2为：将炉体壁做成循环水冷却壳体，由于循环水的冷却速度很快会消耗大量的加热能量，并且还影响金属蒸发的成形效果不均匀，从而导至纳米金属粉的质量差；
4、还有，由于高温蒸发炉的长时间高温工作，使等离子体的电极使用寿命很有限，正常在使用100小时后就需要更换新的电极；每次更换新电极都需要经过停机、冷却、拆卸、从新安装、再开机等繁琐工作，不仅影响生产进度，还需要技术人员重复繁琐的装卸，并且还耗费资金制造新的电极，严重的影响纳米金属粉的生产效率和生产效益；
5、因此生产纳米金属粉，迫切需要一种先进的高温蒸发炉，既有适度的冷却性能又有一定的保温性能，并且能有长时间的使用寿命和长时间持续高效温度的生产设备与系统；
6、为了解决上述刚需难题，我们积极组织技术团队，总结多年来的生产经验和实际工作教训，并结合相关技术理论，深入探索和研究，对生产纳米金属粉的高温蒸发炉、加料装置、控制系统进行了大量的设计、试验、试用、优化改进等创造性工作。
技术实现思路
1、针对背景技术所提及的技术问题，本发明提供一种制造纳米金属粉的高温蒸发设备，能够解决背景技术中提及的问题。
2、本发明解决其技术问题的技术方案是：1.采用水冷壁与陶瓷壁相结合，用以解决金属壳陶瓷内壁炉冷却效果差，金属壳水冷壁炉能效低，使用寿命短的问题；2.为了解决水冷坩埚内壁容易被高温腐蚀，使用寿命短的问题；将坩埚设计成由多个壁瓣组成的锅体，并将壁瓣设计为冷却水道结构，进一步的，为了使壁瓣能有更好的散热性能和使用寿命，在壁瓣的水道内侧设置有内衬散热片、在壁瓣的外壁设置有外邦耐高温片，进一步的在耐高温片的表面涂耐高温材料；4.为了解决水冷坩埚底壁容易被高温腐蚀，使用寿命短的问题，在坩埚底壁设有水冷通道结构；5.为了解决等离子体阴性电极容易被高温腐蚀，使用寿命短，需要经常更换，使纳米金属粉生产效率低的问题，采用冷却射流技术对等离子体阴性电极进行在线持续冷却，即在等离子体电极的内部设置射流通道、射流装置，运用高速冷媒射流对等离子体电极进行在线高效冷却，使等离子体电极能够持续长时间的承受高温的腐蚀，从而使等离子体阴性电极的使用寿命得到延长；6.为了解决金属壳水冷壁炉水腔流通效率差的问题，在水冷壳体设置集水腔；7.为了解决陶瓷壁受熔炼高温腐蚀造成使用寿命短的问题，采用再生陶瓷研磨粉末与陶瓷、硅藻土混合；8.为了解决等离子体加热温度不够均衡，使金属粉蒸发效果差的问题、高频加热因为高频加热仅限在线圈电感区，电感区外无加热作用而使金属粉蒸发效果差的问题，采用等离子体加热与高频加热同步加热的复合加热方式；9.为了解决等离子体阳性电极使用寿命短使纳米金属粉生产效率低的问题，采用循环水流对等离子体阴性电极进行在线持续冷却，即在坩埚底的内部设置循环通道，连接循环水源，从而使等离子体阳性电极及坩埚底能够持续长时间的有效工作。
3、采用上述技术方案的本发明为一种制造纳米金属粉的高温蒸发设备，包括水冷圆桶壳体、水冷半球壳体、蒸发室、冷却水进口a、连接法兰、紧固螺栓、观察通道、金属料输入通道、冷却积水腔a、冷却进水口c、等离子体阴极柱、冷却进水口d、金属蒸气通道、蒸发室内壁、惰性气体进气通道、保温壁、半球壳体冷却水通道、壳体连接陶瓷、冷却积水腔b、冷却进水口b、坩埚壁瓣、金属溶液体、高频电感线圈、支撑架、泄压口、冷却水出口a、等离子体阳极接线柱、阳极绝缘套、坩埚底、冷却水出口b、壁瓣连接陶瓷、半球壳体冷却水通道、圆桶壳体冷却水通道、陶纤复合箍、复合保温材料、阴极安装通道；
4、所述水冷圆桶壳体，为圆桶形壳体，由内外两层金属壁组成，中空为圆桶壳体冷却水通道，所述圆桶壳体冷却水通道用于冷却水或其它冷却流体通过使壳体产生冷却作用；所述圆桶壳体冷却水通道的上部设有冷却积水腔b；所述水冷圆桶壳体的上端边设有连接法兰，所述连接法兰的圈下左半周边设有1-4个冷却水进口a，所述连接法兰的圈下右半周边设有1-4个冷却进水口b；在所述圆形桶壳体的底部设有联通圆桶壳体冷却水通道的冷却水出口b和穿过内外两层金属桶壁隔离圆桶壳体冷却水通道的泄压口，还设有穿过内外两层金属桶壁的隔离圆桶壳体冷却水通道的冷却水出口a；
5、所述水冷半球壳体由内外两层金属壁组成，中空为半球壳体冷却水通道，所述半球壳体冷却水通道用于冷却水或其它冷却流体通过使壳体产生冷却作用；所述半球壳体冷却水通道的上部设有冷却积水腔a，下部设有通水口；所述冷却积水腔a的上面设有1-2个冷却进水口c、1-2个冷却进水口d；所述水冷半球壳体的下端外边设有连接法兰，所述水冷半球壳体的下端内边设有联通半球壳体冷却水通道的通水口；在所述水冷半球壳体的上中部设有安装等离子体阴极柱的阴极安装通道；所述阴极安装通道的左周边设有1-2个冷却进水口c、右周边设有1-2个冷却进水口d；在所述冷却进水口c的下部设有金属料输入通道；在所述金属料输入通道的下部设有观察通道，所述观察通道用于装置传感装置；在所述冷却进水口d的下部设有金属蒸气通道；所述金属蒸气通道的下部设有惰性气体进气通道。
6、所述坩埚壁瓣与坩埚底、壁瓣连接陶瓷、陶纤复合箍组成锅状结构，装置在水冷圆桶壳体中；所述坩埚底上装置n个坩埚壁瓣，所述坩埚壁瓣与坩埚壁瓣间隔围成锥形桶状，所述坩埚壁瓣的间隔距离为8-32mm，在所述坩埚壁瓣的间隔里设有壁瓣连接陶瓷，所述壁瓣连接陶瓷由填充陶泥经过风干、高温燃烧而成；在n个坩埚壁瓣与n个壁瓣连接陶瓷组合围成锥形桶状，外围设有两个陶纤复合箍紧固，其中一个陶纤复合箍设置在n个坩埚壁瓣与坩埚底连接的外围处；一个设置在n个坩埚壁瓣与n个壁瓣连接陶瓷的外围中上部；所述陶纤复合箍起到稳固坩埚底与n个坩埚壁瓣、n个壁瓣连接陶瓷成锥桶的作用；所述陶纤复合箍为陶瓷纤维复合材料。
7、所述坩埚壁瓣包括弧壁通道、外弧壁、内弧壁、侧壁、连接栓、内衬散热片、内邦耐温片、耐高温涂层；其特征在于：所述外弧壁、内弧壁与两个侧壁组合成四壁弧形管，在所述内弧壁的内侧设有内衬散热片、外侧设有内邦耐温片；所述内弧壁中设有连接栓连接内衬散热片、内邦耐温片，所述连接栓使内衬散热片、内弧壁、内邦耐温片连接为一体；所述内邦耐温片的表面涂有耐高温涂层；
8、所述坩埚壁瓣的作用：由于采用多种耐高温材料组成特殊的水冷结构，具备一定的耐高温性能，所述多个坩埚壁瓣组成的坩埚，耐高温，使用寿命长；所述坩埚壁瓣的弧壁通道起到冷却抗高温作用；所述内衬散热片起到将内弧壁的热能快速传散到冷却水中的作用；所述内邦耐温片起到耐高温保护内弧壁的作用，从而使坩埚壁瓣的使用寿命延长；所述耐高温涂层起到耐高温保护内邦耐温片的作用，从而使内邦耐温片更耐用，起到进一步保护坩埚壁瓣的内弧壁作用，进一步的延长坩埚壁瓣的使用寿命；所述连接栓起到将内衬散热片、内弧壁、内邦耐温片连接一体的作用，从而进一步保障内衬散热片的散热性能稳定和内邦耐温片的耐热性能稳定；从而稳定坩埚壁瓣的使用性能和使用寿命。
9、所述坩埚底包括陶瓷上圈层、冷却通道口、耐高温导电涂层b、陶瓷内圈骨架、等离子体阳性电极、陶瓷中圆盘、陶瓷底圈盘、陶瓷体冷却通道、冷却陶瓷管、冷却陶瓷管道、导体连接孔、空心陶瓷柱、外陶瓷壁、陶瓷齿隔；其特征在于：所述陶瓷上圈层外周边设有多个陶瓷齿隔，所述多个陶瓷齿隔与外陶瓷壁连接；所述多个陶瓷齿隔与陶瓷上圈层、外陶瓷壁组成冷却通道口；所述陶瓷上圈层、陶瓷内圈骨架、陶瓷中圆盘组成凹陷的盘腔，在所述凹陷的盘腔里设有等离子体阳性电极，所述等离子体阳性电极为圆盘形导电体，等离子体阳性电极的上面设有耐高温导电涂层b；所述外陶瓷壁、陶瓷底圈盘与陶瓷齿隔、陶瓷内圈骨架、陶瓷中圆盘组成双层空壳结构，使外陶瓷壁与陶瓷内圈骨架形成陶瓷体冷却通道，陶瓷底圈盘与陶瓷中圆盘形成陶瓷体冷却通道；所述陶瓷底圈盘中下设有冷却陶瓷管，所述冷却陶瓷管中有冷却陶瓷管道；所述冷却陶瓷管道与陶瓷体冷却通道、冷却通道口相联通；所述陶瓷中圆盘与陶瓷底圈盘之间设有空心陶瓷柱，所述空心陶瓷柱中设有导体连接孔。
10、所述等离子体阳性电极为钨、铜的合金。
11、所述耐高温导电涂层b为石墨烯、铜、银、钨、碳复合涂层。所述耐高温导电涂层b为石墨烯、碳化硅、氮化铝、钨、碳的复合涂层。
12、所述坩埚底的作用为与多个坩埚壁瓣组合连通水冷通道，构成循环水冷坩埚底：所述冷却陶瓷管道与陶瓷体冷却通道、冷却通道口相联通，能使冷却水流经坩埚底内部，从而使等离子体阳性电极被冷却水冷却而增强了耐热性能，从而使等离子体阳性电极能够抵抗高温的腐蚀，从而提高坩埚底的使用寿命；所述耐高温导电涂层b能够进一步的提高等离子体阳性电极的耐高温性能和电性能，从而提高坩埚底使用寿命和加热性能。
13、所述等离子体阴极柱包括阴极柱体、液腔室、液流孔、耐高温导电涂层c、微型水泵、吸水管、射水管；其特征在于：所述阴极柱体的体外设有耐高温导电涂层c，所述阴极柱体的体内设有可容纳液体的液腔室与流通液体的液流孔；所述液腔室与2个液流孔可流通冷却水或冷却液体；在所述液腔室与2个液流孔的上部装置有微型水泵，所述微型水泵设有吸水管、射水管，所述射水管在液腔室的空间里，所述吸水管与冷却进水口d连接通水；
14、所述阴极柱体为钨、铜、银、碳的材料复合而成。
15、所述耐高温导电涂层c为石墨烯、铜、银、钨、碳复合涂层。所述耐高温导电涂层c为石墨烯、碳化硅、钼、钨、碳的复合涂层。
16、所述等离子体阴极柱特征的作用：所述等离子体阴极柱的液腔室与液流孔起到让冷却水流通的作用，所述微型水泵与吸水管、射水管的作用在于让水流高速流通，从而高效冷却阴极柱体的作用；所述耐高温导电涂层c的作用在于进一步增加等离子体阴极柱的耐高温和导电性能，从而提高了等离子体阴极柱的有效工作时间和使用寿命；
17、所述等离子体阴极柱特征作用达到的有益效果：能达到增强放电性能，节约电能，降低阴极柱体更换成本，延长阴极柱体使用寿命，提高纳米金属粉生产效率的有益效果。
18、本发明的有益效果是：1.由于本发明采用水冷壁与陶瓷壁相结合的炉体结构，从而使本发明在生产纳米金属粉时能够达到节约电能，提高产品质量和生产效率的目的，能够给生产企业带来降低生产成本，提高经济效益的有益效果；给社会带来降低环境污染和节约能源的有益效果；2.由于本发明将坩埚设计成由多个壁瓣组成的锅体，并将壁瓣设计为冷却水道结构，并且在壁瓣的水道内侧设置有内衬散热片、在壁瓣的外壁设置有外邦耐高温片，进一步的在耐高温片的表面涂耐高温材料，从而使坩埚性能稳定，使用寿命长，能够给生产企业带来降低生产成本，提高经济效益的有益效果；3.由于本发明将坩埚底壁设有水冷通道结构，从而使坩埚底增加冷却性能，减少坩埚底维护费用，提高坩埚底使用寿命；能够给生产企业带来降低生产成本，提高经济效益的有益效果；4.由于所述耐高温导电涂层c的作用在于耐高温，导电性能好；所述液腔室与液流孔起到让冷却水流通的作用，所述微型水泵与吸水管、射水管的作用在于让水流高速流通，从而高效冷却阴极柱的作用；从而延长阴极柱的使用寿命，降低更换效率；达到增强放电性能，节约电能，降低阴极柱体更换成本，延长阴极柱体使用寿命，提高纳米金属粉生产效率和产品质量的有益效果；5.由于所述半球壳体冷却水流道设有冷却积水腔a、圆筒壳体冷却水流道设有冷却积水腔b的作用，能有效的将集聚的水均匀的分布给半球壳体冷却水流道、圆筒壳体冷却水流道，从而使半球壳体冷却水流道、圆筒壳体冷却水流道的冷却效率高，有利于金属蒸气的蒸发，从而促进纳米金属粉的生产质量；提高本发明的使用寿命，降低生产成本的有益效果；6.由于所述保温壁采用再生陶瓷研磨粉末与陶瓷、硅藻土复合而成；从而使保温壁更耐高温，使用寿命长，方便拆解；所述复合保温材料的比陶瓷更耐高温、透气，使用寿命长，方便拆解，方便重复利用；又由于所述复合保温材料由70-150目的陶瓷土颗粒、60-200目的再生陶瓷颗粒、150-300目硅藻土颗粒搅拌混合而成；从而使复合保温材料的有更好的耐高温性能，并能够延长本发明的使用寿命，降低生产成本提高生产效率的有益效果；并且能够起到节约能源，降低环境污染的有益效果；7.由于采用采用等离子体加热与高频加热相结合的加热方式，使本发明的在生产纳米金属粉时的蒸发气体分布均匀、颗粒大小均匀；从而使纳米金属粉的产品质量稳定，生产效率高的有益效果。