專利名稱：電子分裂法制備有色金屬納米粉體材料方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬納米粉的加工工藝，具體為一種電子分裂法制備有色金屬納米粉體材料方法。
背景技術(shù)：
國際市場上的有色金屬納米粉體材料，基本上是利用化學(xué)法或者是物理化學(xué)法生產(chǎn)、加工的。化學(xué)法生產(chǎn)、加工有色金屬納米粉體材料的最大缺點(diǎn)是；能耗高、污染大、粉體顆粒難以控制、有色金屬的物理性能有所破壞、難以做到nm級別的粉體顆粒材料，基本生產(chǎn)的都在μm和準(zhǔn)nm范圍內(nèi)，真正達(dá)到nm的少之又少。所以，國際市場上有色金屬納米粉體材料的成本非常高，市場價格更是高的可怕，就納米銅粉來講；1g的價格是569美金，是國際市場上黃金的16.88美金的34倍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的制備金屬納米粉體顆粒中存在的成本高，污染環(huán)境等問題而提供了一種電子分裂法制備有色金屬納米粉體材料方法。
本發(fā)明是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種電子分裂法制備有色金屬納米粉體材料方法，在密閉的容器中連續(xù)充滿惰性氣體He，直徑1mm-10mm的有色金屬絲體材料放入密閉容器，給有色金屬絲體材料兩端導(dǎo)入80v-600v(優(yōu)選80-110V)的電壓使其在瞬間釋放出100A——5000A(優(yōu)選100A-1000A)的高電流，金屬絲熔化并形成表面光滑的球體顆粒，在惰性氣體He流出的同時有色金屬球體顆粒同時流出并進(jìn)入密閉容器中積累收集；然后表面處理，在收集有色金屬球體顆粒的同時在積累容器中充入3％-12％的氧氣作用在有色金屬顆粒表面，使其逐步形成1nm-3nm的蜂窩氧化層，而后將得到的有色金屬納米粉體材料輸入210℃-365℃的中頻爐內(nèi)，在恒溫90分鐘時充入霧點(diǎn)≤5％的惰性氣體N2(氮)，將N2氣體全面滲入到有色金屬顆粒表面的蜂窩氧化層，從而形成有色金屬顆粒防氧化保護(hù)層。
原理；利用電子、電氣理論中，短路電流無限大的基本原理。在四個充滿惰性氣體He密閉的容器中。將數(shù)根直徑1mm——10mm的有色金屬絲體材料，用定時速度快速進(jìn)入密閉容器，在密閉容器的兩端是兩個和密閉容器絕緣的電源端子，給有色金屬絲體材料兩端導(dǎo)入80v——600v的電壓的同時，利用電容器的充放電作用，在瞬間釋放出100A——5000A的高電流，使得有色金屬絲體材料中的電子和空穴高速對流、碰撞，在極端超負(fù)荷情況下瞬間熔化而爆裂。在惰性氣體He和有色金屬物理特性的雙重作用下，熔化的金屬流體在瞬間會形成表面十分光滑的球體顆粒。通過惰性氣體He流出的同時，冷卻后的有色金屬球體顆粒同時流出并進(jìn)入另外的密閉容器中積累。在積累容器中充入3％——12％的氧氣(有色金屬材料不同，氧氣的充入量是不同的)作用在有色金屬顆粒表面，逐步形成1nm——3nm的蜂窩氧化層。而后，批量將有色金屬納米粉體材料輸入210℃——365℃的中頻爐內(nèi)，在恒溫90分鐘時充入霧點(diǎn)≤5％的惰性氣體N，利用氣體參透原理，將N2氣體全面滲入到有色金屬顆粒表面的蜂窩氧化層，從而形成有色金屬顆粒防氧化保護(hù)層。
通過，韓國科學(xué)院納米綜合FAB中心、韓國原子力研究所、美國NOG納米材料檢測中心、中國·中南大學(xué)CMR檢測中心、中國·中山大學(xué)納米材料重點(diǎn)試驗(yàn)室的檢測“電子分裂法”生產(chǎn)加工的有色金屬納米粉體顆粒材料的17項(xiàng)指標(biāo)中，主要的7項(xiàng)指標(biāo)超過了國際市場上的同類產(chǎn)品，特別是抗氧化時間和粉體材料氧化率比美國、日本、俄羅斯、韓國的同類產(chǎn)品平均分別高出69小時和低51.7％。而且生產(chǎn)成本低、能耗小、無污染、顆粒形狀好、比表面積大、流動性好等明顯優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明技術(shù)優(yōu)勢，“電子分裂法”生產(chǎn)、加工有色金屬納米粉體顆粒材料的技術(shù)優(yōu)勢如下1、生產(chǎn)成本低。綜合成本只有美國、韓國同類產(chǎn)品的1/3。2、能耗小。綜合能耗為俄羅斯、日本、美國的41％。3、顆粒形狀好。粉體材料的顆粒全部為球體形狀。4、流動性(50/s)比美國、德國、日本平均高出11g。5、松裝密度(g/cm3)比美國、德國平均少0.012g。6、比表面積(m2/g)比美國、德國、俄羅斯、韓國、日本高出2.35％。7、抗氧化時間(H)比國際同類產(chǎn)品平均高出69H。8、氧化率(％)比國際同類產(chǎn)品平均低51.7％。10、顆粒分布廣，俄羅斯、韓國、美國的同類產(chǎn)品顆粒分布一般在35nm——152nm之間?！坝猩饘匐娮臃至逊ā鄙a(chǎn)的納米粉體顆粒可以做到10nm——1μm之間。11、“有色金屬電子分裂法”工藝用途十分廣泛，可以生產(chǎn)加工幾乎全部的有色金屬納米、微米粉體材料。而且還可以生產(chǎn)加工黑色金屬粉體材料。


圖1為本發(fā)明生產(chǎn)的納米銅粉15萬倍電鏡照片具體實(shí)施方式
實(shí)施例1一種電子分裂法制備有色金屬納米粉體材料方法，
在密閉的容器中連續(xù)充滿惰性氣體He，直徑1mm的有色金屬絲體材料放入密閉容器，給有色金屬絲體材料兩端導(dǎo)入80v的電壓使其在瞬間釋放出100A的高電流，金屬絲熔化并形成表面光滑的球體顆粒，在惰性氣體He流出的同時有色金屬球體顆粒同時流出并進(jìn)入密閉容器中積累收集，然后表面處理，在收集有色金屬球體顆粒的同時在積累容器中充入3％的氧氣作用在有色金屬顆粒表面，使逐步形成1nm的蜂窩氧化層，而后將得到的有色金屬納米粉體材料輸入210℃的中頻爐內(nèi)，在恒溫90分鐘時充入霧點(diǎn)≤5％的惰性氣體N2(氮)，將N2氣體全面滲入到有色金屬顆粒表面的蜂窩氧化層，從而形成有色金屬顆粒防氧化保護(hù)層。
本發(fā)明所述的有色金屬為銅、鋁、鎂、鈦、鋅等有色金屬。
實(shí)施例2一種電子分裂法制備有色金屬納米粉體材料方法，在密閉的容器中連續(xù)充滿惰性氣體He，直徑2mm的有色金屬絲體材料放入密閉容器，給有色金屬絲體材料兩端導(dǎo)入110v的電壓使其在瞬間釋放出1000A的高電流，金屬絲熔化并形成表面光滑的球體顆粒，在惰性氣體He流出的同時有色金屬球體顆粒同時流出并進(jìn)入密閉容器中積累收集；然后表面處理，在收集有色金屬球體顆粒的同時在積累容器中充入5％的氧氣作用在有色金屬顆粒表面，使逐步形成3nm的蜂窩氧化層，而后將得到的有色金屬納米粉體材料輸入270℃的中頻爐內(nèi)，在恒溫90分鐘時充入霧點(diǎn)≤5％的惰性氣體N2(氮)，將N2氣體全面滲入到有色金屬顆粒表面的蜂窩氧化層，從而形成有色金屬顆粒防氧化保護(hù)層。
實(shí)施例3一種電子分裂法制備有色金屬銅納米粉體材料方法，
在密閉的容器中連續(xù)充滿惰性氣體He，直徑7mm的有色金屬絲體材料放入密閉容器，給有色金屬銅絲體材料兩端導(dǎo)入400v的電壓使其在瞬間釋放出2500A的高電流，銅金屬絲熔化并形成表面光滑的球體顆粒，在惰性氣體He流出的同時有色金屬銅球體顆粒同時流出并進(jìn)入密閉容器中積累收集；然后表面處理，在收集有色金屬銅球體顆粒的同時在積累容器中充入10％的氧氣作用在有色金屬銅顆粒表面，使逐步形成2nm的蜂窩氧化層，而后將得到的有色金屬銅納米粉體材料輸入320℃的中頻爐內(nèi)，在恒溫90分鐘時充入霧點(diǎn)≤5％的惰性氣體N2(氮)，將N2氣體全面滲入到有色金屬銅顆粒表面的蜂窩氧化層，從而形成有色金屬銅顆粒防氧化保護(hù)層。
實(shí)施例4，一種電子分裂法制備有色金屬納米粉體材料方法，在密閉的容器中連續(xù)充滿惰性氣體He，直徑10mm的有色金屬絲體材料放入密閉容器，給有色金屬絲體材料兩端導(dǎo)入600v的電壓使其在瞬間釋放出5000A的高電流，金屬絲熔化并形成表面光滑的球體顆粒，在惰性氣體He流出的同時有色金屬球體顆粒同時流出并進(jìn)入密閉容器中積累收集；然后表面處理，在收集有色金屬球體顆粒的同時在積累容器中充入12％的氧氣作用在有色金屬顆粒表面，使逐步形成3nm的蜂窩氧化層，而后將得到的有色金屬納米粉體材料輸入365℃的中頻爐內(nèi)，在恒溫90分鐘時充入霧點(diǎn)≤5％的惰性氣體N2(氮)，將N2氣體全面參入到有色金屬顆粒表面的蜂窩氧化層，從而形成有色金屬顆粒防氧化保護(hù)層。
本發(fā)明所述的有色金屬為銅、鋁、鎂、鈦、鋅等有色金屬。
權(quán)利要求
1.一種電子分裂法制備有色金屬納米粉體材料方法，其特征是在密閉的容器中連續(xù)充滿惰性氣體He，直徑1mm-10mm的有色金屬絲體材料放入密閉容器，給有色金屬絲體材料兩端導(dǎo)入80v-600v的電壓使其在瞬間釋放出100A--5000A的高電流，金屬絲熔化并形成表面光滑的球體顆粒，在惰性氣體He流出的同時有色金屬球體顆粒同時流出并進(jìn)入密閉容器中積累收集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子分裂法制備有色金屬納米粉體材料方法，其特征是在收集有色金屬球體顆粒的同時在積累容器中充入3％-12％的氧氣作用在有色金屬顆粒表面，使其逐步形成1nm-3nm的蜂窩氧化層，而后將得到的有色金屬納米粉體材料輸入210℃-365℃的中頻爐內(nèi)，在恒溫90分鐘時充入霧點(diǎn)≤5％的氣體N2(氮)，將N2氣體全面滲入到有色金屬顆粒表面的蜂窩氧化層，從而形成有色金屬顆粒防氧化保護(hù)層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子分裂法制備有色金屬納米粉體材料方法，其特征是有色金屬為.銅、鋁、鎂、鈦、鋅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電子分裂法制備有色金屬納米粉體材料方法，其特征是給有色金屬絲體材料兩端導(dǎo)入80v-110v的電壓使其在瞬間釋放出100A-1000A的高電流。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬納米粉的加工工藝，具體為一種電子分裂法制備有色金屬納米粉體材料方法。解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的制備金屬納米粉體顆粒中存在的成本高，污染環(huán)境等問題。主要步驟是將有色金屬絲在惰性氣體的環(huán)境下導(dǎo)通高電流，使其融化分裂而形成高質(zhì)量的金屬納米級粉體顆粒。本發(fā)明生產(chǎn)成本低、能耗小、無污染、得到的產(chǎn)品具有顆粒形狀好、比表面積大、流動性好等明顯優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號B22F9/14GK1962134SQ20061016205
公開日2007年5月16日 申請日期2006年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月11日
發(fā)明者王惠民 申請人:王惠民