一種基于等離子體加熱的蒸發(fā)-納米金屬粉末工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明公開了一種蒸發(fā)-冷凝法制備納米金屬粉末工藝，特別是基于等離子體加熱的蒸發(fā)-冷凝法制備納米金屬粉末工藝。
【背景技術】
[0002]納米粉末是指尺寸范圍定義為f 10nm左右的粉末。納米金屬粉末最顯著的特點就是晶粒尺寸非常小，從而使它具有與普通塊狀金屬不同的特性。其具有表面效應、體積效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應等特性，作為粉末材料，在化學工業(yè)的催化劑、微孔材料、導電漿料原料、固體燃料推進劑的添加劑、磁記錄材料、微波吸收材料等諸多領域都具有廣闊的應用前景，使其在冶金、化工、電子、國防、航空航天等研究領域呈現(xiàn)出極其重要的應用價值。關于金屬納米粉末的制備方法一直備受人們的關注。目前的普通方法存在效率低、產率低、粉末質粒合格率低等特點，嚴重制約納米金屬粉末的應用。
[0003]為了克服上述問題，本發(fā)明設計基于等離子體加熱的w蒸發(fā)-冷凝法制備納米金屬粉末工藝。在真空蒸發(fā)室內充入低壓惰性氣體，通過等離子體加熱蒸發(fā)源的加熱作用，使待制備的金屬、合金或化合物氣化或形成等離子體，與惰性氣體原子碰撞而失去能量，然后驟冷使之凝結成納米粉體粒子。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術存在的缺陷，發(fā)明一種基于等離子體加熱的蒸發(fā)-冷凝法制備納米金屬粉末工藝。其技術方案是基于等離子體加熱的蒸發(fā)-冷凝法制備納米金屬粉末工藝，其特征是:蒸發(fā)-冷凝法是在超高真空或低壓惰性氣體氣氛氬(Ar)或氦(He)中，通過蒸發(fā)源的加熱作用，使待制備的金屬、合金或化合物汽化、升華，然后冷凝形成納米材料。
[0005]采用等離子體加熱法，具體指等離子體電弧作用下的熔池蒸發(fā)法。用等離子束加熱水冷銅坩堝中的金屬材料。等離子體加熱法可使各種金屬、碳化物、氧化物穩(wěn)定蒸發(fā)。
[0006]具體工藝:將待加工的金屬適量放于2L反應容器中，充入He惰性氣體，惰性氣體的流速適中，控制在500ml/s，控制反應器氣壓維持在(2?4kPa)。采用等離子體電弧作用下的熔池蒸發(fā)法作為熱源加熱，控制弧電壓20?30V、弧電流70?150A，使得反應器加熱熱功率8kW，溫度控制在200(TC。采用的可分離式錐筒形冷阱結構，加快冷卻速率可加大冷卻水的流速控制在500ml/s。
[0007]本發(fā)明的特點是:基于經典的蒸發(fā)-冷凝法制備納米金屬粒子工藝，采用等離子加熱方法，制備的納米粉體具有良好的力學性能、磁性能和光學特性。通過選擇相對分子質量較小的He惰性氣體，調節(jié)惰性氣體的氣體壓力和流速，對納米金屬粉末的粒度得到良好控制，表面清潔，粒度均勻，控制在f20nm范圍之內。等離子體加熱法可使各種金屬、碳化物、氧化物穩(wěn)定蒸發(fā)。通過加大加大加熱功率、提高加熱溫度，實現(xiàn)原材料的蒸發(fā)速率，并同時加快蒸氣的冷卻速率，整體提高粉體的產率，有利于向工業(yè)化推廣。
【具體實施方式】
[0008]一種基于等離子體加熱的蒸發(fā)-冷凝法制備納米金屬粉末工藝。其技術方案是基于等離子體加熱的蒸發(fā)-冷凝法制備納米金屬粉末工藝，其特征是:蒸發(fā)-冷凝法是在超高真空或低壓惰性氣體氣氛氬(Ar)或氦(He)中，通過蒸發(fā)源的加熱作用，使待制備的金屬、合金或化合物汽化、升華，然后冷凝形成納米材料。
[0009]采用等離子體加熱法，具體指等離子體電弧作用下的熔池蒸發(fā)法。用等離子束加熱水冷銅坩堝中的金屬材料。等離子體加熱法可使各種金屬、碳化物、氧化物穩(wěn)定蒸發(fā)。
[0010]具體工藝:將待加工的金屬Cu適量放于2L反應容器中，充入He惰性氣體，惰性氣體的流速適中，控制在500ml/s，控制反應器氣壓維持在(2?4kPa)。采用等離子體電弧作用下的熔池蒸發(fā)法作為熱源加熱，控制弧電壓20?30V、弧電流70?150A，使得反應器加熱熱功率8kW，溫度控制在200(TC。采用的可分離式錐筒形冷阱結構，加快冷卻速率可加大冷卻水的流速控制在500ml/s。
【主權項】
1.一種基于等離子體加熱的蒸發(fā)-冷凝法制備納米金屬粉末工藝，其特征是:蒸發(fā)-冷凝法是在超高真空或低壓惰性氣體氣氛氬(Ar)或氦(He)中，通過蒸發(fā)源的加熱作用，使待制備的金屬、合金或化合物汽化、升華，然后冷凝形成納米材料。
2.根據權利要求1所述的一種基于等離子體加熱的蒸發(fā)-冷凝法制備納米金屬粉末工藝，其特征是:蒸發(fā)源采用等離子體加熱法，具體指等離子體電弧作用下的熔池蒸發(fā)法，用等離子束加熱水冷銅坩堝中的金屬材料。
3.根據權利要求1所述的一種基于等離子體加熱的蒸發(fā)-冷凝法制備納米金屬粉末工藝，其特征是:具體工藝:將待加工的金屬適量放于2L反應容器中，充入He惰性氣體，惰性氣體的流速適中，控制在500ml/s，控制反應器氣壓維持在(2?4kPa)，采用等離子體電弧作用下的熔池蒸發(fā)法作為熱源加熱，控制弧電壓20?30V、弧電流70?150A，使得反應器加熱熱功率8kW，溫度控制在2000°C，采用的可分離式錐筒形冷阱結構，加快冷卻速率可加大冷卻水的流速控制在500ml/s。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于等離子體加熱的蒸發(fā)-冷凝法制備納米金屬粉末工藝，蒸發(fā)-冷凝法是在超高真空或低壓惰性氣體氣氛氬(Ar)或氦(He)中，通過蒸發(fā)源的加熱，使待制備的金屬、合金或化合物汽化、升華，然后冷凝形成納米材料，采用等離子體加熱法。本發(fā)明的特點是：基于經典的蒸發(fā)-冷凝法制備納米金屬粒子工藝，采用等離子加熱方法，制備的納米粉體具有良好的力學性能、磁性能和光學特性。通過選擇相對分子質量較小的He惰性氣體，調節(jié)惰性氣體的氣體壓力和流速，對納米金屬粉末的粒度得到良好控制，表面清潔，粒度均勻，通過加大加大加熱功率、提高加熱溫度，實現(xiàn)原材料的蒸發(fā)速率，提高粉體的產率，有利于向工業(yè)化推廣。
【IPC分類】B22F9-12, B82Y40-00
【公開號】CN104690281
【申請?zhí)枴緾N201310657455
【發(fā)明人】馬文超
【申請人】青島平度市舊店金礦
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2013年12月9日