CN104690281A - 一种基于等离子体加热的蒸发-纳米金属粉末工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于等离子体加热的蒸发-冷凝法制备纳米金属粉末工艺，蒸发-冷凝法是在超高真空或低压惰性气体气氛氩(Ar)或氦(He)中，通过蒸发源的加热，使待制备的金属、合金或化合物汽化、升华，然后冷凝形成纳米材料，采用等离子体加热法。本发明的特点是：基于经典的蒸发-冷凝法制备纳米金属粒子工艺，采用等离子加热方法，制备的纳米粉体具有良好的力学性能、磁性能和光学特性。通过选择相对分子质量较小的He惰性气体，调节惰性气体的气体压力和流速，对纳米金属粉末的粒度得到良好控制，表面清洁，粒度均匀，通过加大加大加热功率、提高加热温度，实现原材料的蒸发速率，提高粉体的产率，有利于向工业化推广。
Description
技术领域
本发明公开了一种蒸发-冷凝法制备纳米金属粉末工艺，特别是基于等离子体加热的蒸发-冷凝法制备纳米金属粉末工艺。
背景技术
纳米粉末是指尺寸范围定义为1~ 100nm左右的粉末。纳米金属粉末最显著的特点就是晶粒尺寸非常小，从而使它具有与普通块状金属不同的特性。其具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应等特性，作为粉末材料，在化学工业的催化剂、微孔材料、导电浆料原料、固体燃料推进剂的添加剂、磁记录材料、微波吸收材料等诸多领域都具有广阔的应用前景，使其在冶金、化工、电子、国防、航空航天等研究领域呈现出极其重要的应用价值。关于金属纳米粉末的制备方法一直备受人们的关注。目前的普通方法存在效率低、产率低、粉末质粒合格率低等特点，严重制约纳米金属粉末的应用。
为了克服上述问题，本发明设计基于等离子体加热的w蒸发-冷凝法制备纳米金属粉末工艺。在真空蒸发室内充入低压惰性气体，通过等离子体加热蒸发源的加热作用，使待制备的金属、合金或化合物气化或形成等离子体，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。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，发明一种基于等离子体加热的蒸发-冷凝法制备纳米金属粉末工艺。其技术方案是基于等离子体加热的蒸发-冷凝法制备纳米金属粉末工艺，其特征是：蒸发-冷凝法是在超高真空或低压惰性气体气氛氩(Ar) 或氦(He)中，通过蒸发源的加热作用，使待制备的金属、合金或化合物汽化、升华，然后冷凝形成纳米材料。
采用等离子体加热法，具体指等离子体电弧作用下的熔池蒸发法。用等离子束加热水冷铜坩埚中的金属材料。等离子体加热法可使各种金属、碳化物、氧化物稳定蒸发。
具体工艺：将待加工的金属适量放于2L反应容器中，充入He惰性气体，惰性气体的流速适中，控制在500ml/s，控制反应器气压维持在（2~4kPa）。采用等离子体电弧作用下的熔池蒸发法作为热源加热，控制弧电压20~ 30V、弧电流70~ 150A，使得反应器加热热功率8kW，温度控制在2000℃。采用的可分离式锥筒形冷阱结构，加快冷却速率可加大冷却水的流速控制在500ml/s。
本发明的特点是：基于经典的蒸发-冷凝法制备纳米金属粒子工艺，采用等离子加热方法，制备的纳米粉体具有良好的力学性能、磁性能和光学特性。通过选择相对分子质量较小的He惰性气体，调节惰性气体的气体压力和流速，对纳米金属粉末的粒度得到良好控制，表面清洁，粒度均匀，控制在1~20nm范围之内。等离子体加热法可使各种金属、碳化物、氧化物稳定蒸发。通过加大加大加热功率、提高加热温度，实现原材料的蒸发速率，并同时加快蒸气的冷却速率，整体提高粉体的产率，有利于向工业化推广。
具体实施方式
一种基于等离子体加热的蒸发-冷凝法制备纳米金属粉末工艺。其技术方案是基于等离子体加热的蒸发-冷凝法制备纳米金属粉末工艺，其特征是：蒸发-冷凝法是在超高真空或低压惰性气体气氛氩(Ar) 或氦(He)中，通过蒸发源的加热作用，使待制备的金属、合金或化合物汽化、升华，然后冷凝形成纳米材料。
采用等离子体加热法，具体指等离子体电弧作用下的熔池蒸发法。用等离子束加热水冷铜坩埚中的金属材料。等离子体加热法可使各种金属、碳化物、氧化物稳定蒸发。
具体工艺：将待加工的金属Cu适量放于2L反应容器中，充入He惰性气体，惰性气体的流速适中，控制在500ml/s，控制反应器气压维持在（2~4kPa）。采用等离子体电弧作用下的熔池蒸发法作为热源加热，控制弧电压20~ 30V、弧电流70~ 150A，使得反应器加热热功率8kW，温度控制在2000℃。采用的可分离式锥筒形冷阱结构，加快冷却速率可加大冷却水的流速控制在500ml/s。
Claims (3)
1.一种基于等离子体加热的蒸发-冷凝法制备纳米金属粉末工艺，其特征是：蒸发-冷凝法是在超高真空或低压惰性气体气氛氩(Ar) 或氦(He)中，通过蒸发源的加热作用，使待制备的金属、合金或化合物汽化、升华，然后冷凝形成纳米材料。
2.根据权利要求1所述的一种基于等离子体加热的蒸发-冷凝法制备纳米金属粉末工艺，其特征是：蒸发源采用等离子体加热法，具体指等离子体电弧作用下的熔池蒸发法，用等离子束加热水冷铜坩埚中的金属材料。
3.根据权利要求1所述的一种基于等离子体加热的蒸发-冷凝法制备纳米金属粉末工艺，其特征是：具体工艺：将待加工的金属适量放于2L反应容器中，充入He惰性气体，惰性气体的流速适中，控制在500ml/s，控制反应器气压维持在（2~4kPa），采用等离子体电弧作用下的熔池蒸发法作为热源加热，控制弧电压20~ 30V、弧电流70~ 150A，使得反应器加热热功率8kW，温度控制在2000℃，采用的可分离式锥筒形冷阱结构，加快冷却速率可加大冷却水的流速控制在500ml/s。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107020385A (zh) * | 2017-03-31 | 2017-08-08 | 上海理工大学 | 一种具有增强紫外荧光强度的铝纳米颗粒制备方法 |
| CN107344241A (zh) * | 2017-08-22 | 2017-11-14 | 西安交通大学 | 一种高纯镁粉末制备方法 |
| CN111500888A (zh) * | 2020-06-10 | 2020-08-07 | 柯良节 | 一种石墨烯复合金属材料及其制备方法与生产设备 |
| CN115475744A (zh) * | 2022-10-17 | 2022-12-16 | 泰州市创新电子有限公司 | 一种超疏水仿生纳米复合涂层的制备方法 |
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2013
- 2013-12-09 CN CN201310657455.6A patent/CN104690281A/zh active Pending
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| CN111500888B (zh) * | 2020-06-10 | 2022-01-04 | 柯良节 | 一种石墨烯复合金属材料及其制备方法与生产设备 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20150610 |