CN104828857B - 一种电弧法制备纳米ito粉体的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及ITO的制备领域，具体说是一种电弧法制备纳米ITO粉体的装置，包括柱形室和密封该柱形室的弧形上盖，所述柱形室和上盖形成的腔体上部一侧设置等离子体产生区，在腔体上部另一侧设置与该等离子体产生区相通的碰撞区，在碰撞区下侧设置冷却区。本发明在腔体内设置碰撞区可使等离子体和惰性气体与ITO蒸气撞击摩擦，同时也会与上盖的弧形内壁碰撞，促进ITO粉体细化，提高质量。本发明的腔体还设有沉降室和收集室，可对ITO粉体进行分级收集，提高粉体粒径的均匀性。
Description
技术领域
本发明涉及ITO废靶材的制备纳米ITO领域，具体说是电弧法制备纳米ITO粉体的装置。
背景技术
铟是一种重要的稀散金属元素，没有单独的矿床，主要与锡、锌、铜等有色金属伴生，全世界资源总储量仅约8000吨，其中铟锡氧化物（Indium-Tin-Oxide,ITO）是铟的最大宗消费，占总消费的七成以上，即是以ITO透明导电薄膜的形式，应用于液晶显示、光电子器件和太阳能电池板的透明电极等领域。目前工业上生产ITO薄膜主要是用ITO靶材磁控溅射镀膜的方法，但是靶材溅射镀膜利用率一般为30%，剩余部分成为废靶，此外在靶材生产过程中也必然产生边角料、切屑等废品，因此利用废靶材回收金属铟成为铟二次资源的最大来源。
现有的利用ITO废靶材制备纳米ITO粉体的装置一般采用等离子体反应器，再在反应器内放置坩埚，通过电离惰性气体对坩埚内的废靶材加热，使其形成蒸汽得到ITO粉体。但，这种装置制备的ITO粉体质量不够好，粉体粒径分布不均。
发明内容
有鉴于此，本发明提供在费靶材制备ITO粉体过程中，可提高粉体质量的装置。
本发明所采用的技术方案为：一种电弧法制备纳米ITO粉体的装置，包括柱形室和密封该柱形室的弧形上盖，所述柱形室和上盖形成的腔体上部一侧设置等离子体产生区，在腔体上部另一侧设置与该等离子体产生区相通的碰撞区，在碰撞区下侧设置冷却区。
作为优选，所述等离子体产生区包括设置在上盖上的等离子喷枪和轴向设置在柱形室内放置ITO废靶材的凹槽，所述上盖上设置有向等离子体产生区通入惰性气体的进气管。
作为优选，所述柱形室轴向方向的一部分为实体，另一部分为空心体，空心体为所述冷却区，实体上开设所述凹槽。
作为优选，所述喷枪向腔体上部所述另一侧倾斜设置在凹槽上侧，所述进气管向腔体上部所述一侧倾斜设置在凹槽上侧。
作为优选，所述喷枪与进气管之间保持60°--120°的夹角。
作为优选，在所述实体靠近空心体一侧边缘形成有向腔体上部所述另一侧倾斜的导板，该导板与对应的上盖弧形内壁形成所述碰撞区。
作为优选，所述冷却区下部为上端大下端小的锥形沉降室，在所述实体和柱形室壁上沿冷却区的轮廓设置有可通入冷却水的夹层。
作为优选，在所述实体的下部成型有上端大下端小的锥形收集室，所述实体上设置有斜孔，该斜孔连通收集室上端和冷却区上部。
从以上技术方案可知，本发明在腔体内设置碰撞区可使等离子体和惰性气体与ITO蒸气撞击摩擦，同时也会与上盖的弧形内壁碰撞，促进ITO粉体细化，提高质量。本发明的腔体还设有沉降室和收集室，可对ITO粉体进行分级收集，提高粉体粒径的均匀性。
附图说明
图1是本发明一种优选结构示意图。
图2是图1的俯视示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步详细说明：
如图1、图2所示，本发明的制备纳米ITO粉体的装置，其包括柱形室1和密封该柱形室的弧形上盖2，所述柱形室和上盖形成的腔体上部一侧设置等离子体产生区3，在该区可电离惰性气体形成稳定的高温等离子体；在腔体上部另一侧设置与该等离子体产生区相通的碰撞区4，该区可使ITO进一步细化，在碰撞区下侧设置冷却区5，在区的冷却作用下，ITO蒸气自发形核、凝聚形成ITO纳米颗粒。
在本发明中，所述等离子体产生区3包括设置在上盖上的等离子喷枪31和轴向设置在柱形室内放置ITO废靶材的凹槽32，凹槽内可直接放置废靶材，也可将废靶材放置在坩埚内，再将坩埚放置在凹槽内；所述上盖上设置有向等离子体产生区通入惰性气体的进气管6。在实施过程中，以ITO废靶原料为正极，以等离子喷枪为负极，在正极和负极之间引燃而形成连续电弧，电离惰性气体形成稳定的高温等离子体，ITO废靶材被高温等离子体加热气化为ITO蒸汽。
作为优选，所述柱形室1轴向方向的一部分为实体11，另一部分为空心体12，空心体为所述冷却区，实体上开设所述凹槽，这样便于设置凹槽；所述喷枪向腔体上部所述另一侧倾斜设置在凹槽上侧，所述进气管向腔体上部所述一侧倾斜设置在凹槽上侧，更好地电离惰性气体；所述喷枪与进气管之间保持60°--120°的夹角；这样还可便于惰性气体进入碰撞区。
在所述实体靠近空心体一侧边缘形成有向腔体上部所述另一侧倾斜的导板41，该导板与对应的上盖弧形内壁形成所述碰撞区，在实施过程中，进气管最好与导板的斜面垂直，可首先使得等离子体和ITO废靶材产生形成蒸气撞击在导板上，再通过导板导入空心体上部与上盖弧形内壁再次撞击，充分细化ITO粉体，提高质量。
在实施过程中，所述冷却区5下部为上端大下端小的锥形沉降室51，在所述实体和柱形室壁上沿冷却区的轮廓设置有可通入冷却水的夹层52。高温ITO蒸汽在以流动水为冷却介质的夹层的冷却作用下，自发形核、凝聚形成ITO纳米颗粒，在进入沉降室。由于ITO蒸汽温度为4000℃左右，冷却介质的温度为30℃左右，二者之间有很大的温度差，在促使蒸汽形核的同时也有效抑制了晶核的生长，制得的ITO粉体粒径在20～70nm范围内。在所述实体的下部成型有上端大下端小的锥形收集室53，所述实体上设置有斜孔54，该斜孔连通收集室上端和冷却区上部；由于沉降室周壁有冷却夹层，而将没有进入沉降室的ITO粉体导入收集室，而收集室周壁不设置冷却水，从而实现对ITO粉体的分级收集。
上述实施方式仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本发明的范畴。
Claims (7)
1.一种电弧法制备纳米ITO粉体的装置，包括柱形室和密封该柱形室的弧形上盖，其特征在于：所述柱形室和上盖形成的腔体上部一侧设置等离子体产生区，在腔体上部另一侧设置与该等离子体产生区相通的碰撞区，在碰撞区下侧设置冷却区；所述等离子体产生区包括设置在上盖上的等离子喷枪和轴向设置在柱形室内放置ITO废靶材的凹槽，所述上盖上设置有向等离子体产生区通入惰性气体的进气管。
2.如权利要求1所述电弧法制备纳米ITO粉体的装置，其特征在于：所述柱形室轴向方向的一部分为实体，另一部分为空心体，空心体为所述冷却区，实体上开设所述凹槽。
3.如权利要求2所述电弧法制备纳米ITO粉体的装置，其特征在于：所述喷枪向腔体上部所述另一侧倾斜设置在凹槽上侧，所述进气管向腔体上部所述一侧倾斜设置在凹槽上侧。
4.如权利要求3所述电弧法制备纳米ITO粉体的装置，其特征在于：所述喷枪与进气管之间保持60°--120°的夹角。
5.如权利要求2或3或4所述电弧法制备纳米ITO粉体的装置，其特征在于：在所述实体靠近空心体一侧边缘形成有向腔体上部所述另一侧倾斜的导板，该导板与对应的上盖弧形内壁形成所述碰撞区。
6.如权利要求2或3或4所述电弧法制备纳米ITO粉体的装置，其特征在于：所述冷却区下部为上端大下端小的锥形沉降室，在所述实体和柱形室壁上沿冷却区的轮廓设置有可通入冷却水的夹层。
7.如权利要求6所述电弧法制备纳米ITO粉体的装置，其特征在于：在所述实体的下部成型有上端大下端小的锥形收集室，所述实体上设置有斜孔，该斜孔连通收集室上端和冷却区上部。
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