CN110284105B - 一种粉体表面金属化方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种粉体表面金属化方法及其装置，该装置包括引气管、加热管、加热器及分散装置，引气管的一端设置有进气口和抽气口，引气管的另一端与加热管的一端相连通，加热管的另一端与分散装置相连通，分散装置包括旋转分散机构及搅拌机构，旋转分散机构包括分散腔和电机Ⅰ，搅拌机构包括搅拌组件和电机Ⅱ，一种粉体表面金属化装置的表面金属化方法，包括以下步骤：在密封条件下，在惰性氛围下，以及合适的温度和压力下，将加热管内金属粉加热至熔融状态，启动电机Ⅰ和电机Ⅱ，使粉体处于悬浮状态，待金属化结束，取出粉体，得成品，该装置可以在粉体表面形成一层金属薄膜，并且可以精确的控制粉体材料表面金属薄膜的厚度。
Description
技术领域
本发明涉及粉体表面金属化加工技术领域，具体涉及一种粉体表面金属化方法及其装置。
背景技术
粉体表面金属化是一项非常重要的技术，一些粉体在应用时经常需要进行表面金属化处理。比如金刚石微粉，在金刚石微粉表面形成金属薄膜，有利于金刚石微粉使用过程中的热传导，能提高金刚石微粉在相关制品中的把持力。传统的微粉表面金属化过程需要使用化学镀，化学镀过程复杂，对于细粒度粉体工艺难度大，往往伴随着漏镀、表面粗糙、团聚等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种粉体表面金属化方法及其装置，该装置可以在粉体表面形成一层金属薄膜，并且可以精确的控制粉体材料表面金属薄膜的厚度。
本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：一种粉体表面金属化装置，该装置包括引气管、加热管、加热器及分散装置，所述引气管、所述加热管及所述分散装置从左到右依次设置，所述加热器设置在所述加热管的下方，所述引气管的一端设置有进气口和抽气口，所述引气管的另一端与所述加热管的一端相连通，所述加热管的另一端与所述分散装置相连通，所述分散装置包括旋转分散机构及搅拌机构，所述旋转分散机构包括分散腔和电机Ⅰ，所述电机Ⅰ的输出端与所述分散腔相连，所述分散腔与所述加热管相连通，所述搅拌机构包括搅拌组件和电机Ⅱ，所述搅拌组件设置在所述分散腔内，所述搅拌组件与电机Ⅱ的输出端相连。
进一步的，所述进气口通过连接管Ⅰ与储气罐相连通，所述抽气口通过连接管Ⅱ与真空泵相连通。
进一步的，所述引气管上设置有截止阀。
进一步的，所述引气管上设置有用于监测引气管内压力的压力表。
进一步的，所述搅拌组件包括搅拌杆及若干个搅拌叶片组件，所述搅拌杆与所述电机Ⅱ的输出端相连，若干个所述搅拌叶片组件均匀的分布在所述搅拌杆的外周面上，搅拌叶片组件包括叶片Ⅰ和叶片Ⅱ，所述叶片Ⅰ和所述叶片Ⅱ通过连接轴相连。
进一步的，所述叶片Ⅰ与水平面之间的夹角为30~45°。
进一步的，所述叶片Ⅱ与水平面之间的夹角为75~85°。
一种粉体表面金属化装置的表面金属化方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、需要表面金属化粉体装入分散腔；
步骤二、将金属粉放入坩埚中，然后将坩埚放入加热管内；
步骤三、在密封条件下，通过储气罐将惰性气体从进气口输入到
引气管内，调节加热管内的压力到适当的值；
步骤四、启动加热器将步骤二中的金属粉加热至熔融状态；
步骤五、启动电机Ⅰ和电机Ⅱ，使步骤一中的粉体处于悬浮状态；
步骤六、待金属化结束，加热器进行降温，待加热器温度降到280~320℃，关闭电机Ⅰ和电机Ⅱ，待装置冷却至室温时，取出粉体，得成品。
进一步的，步骤二中的金属粉为Fe、Ni、Ti、Cu或Ag中的任意一种或组合。
本发明的有益效果主要表现在以下几个方面：本发明设置的加热管用于加热金属，使金属蒸发，可转动的分散腔和搅拌组件，用于粉体在特定气氛中进行分散；利用高温环境下金属容易氧化，设置引气管与储气罐和真空泵相连的结构，可以进行分散腔内气体的置换，使分散腔内充满惰性保护气体；另外通过对引气管的进气口和抽气口进行进气和抽气的控制，可以控制分散腔内气体压力，从而使分散腔内气体更适合粉体分散。通过控制加热器的温度和蒸镀的时间，来精确的控制粉体材料表面金属薄膜的厚度。本方法与化学镀相比，本方法的所做的粉体表面金属化，与粉体的结合力更强，镀覆更均匀。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的爆炸结构示意图；
图3是本发明的搅拌组件的结构示意图；
图4是本发明的搅拌叶片组件的结构示意图；
图中标记：1、引气管，101、进气口，102、抽气口，103、截止阀，104、压力表，2、加热管，201、加热器，3、分散腔，301、电机Ⅰ，302、电机Ⅱ，303、搅拌组件，3031、叶片Ⅰ，3032、叶片Ⅱ，3033、连接轴，3034、搅拌杆，4、储气罐，401、连接管Ⅰ，5、真空泵，501、连接管Ⅱ。
具体实施方式
结合附图对本发明实施例加以详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
根据附图可知，本发明主要用于细粒度（平均直径小于12微米，或者D50小于10微米）的粉体表面金属化；一种粉体表面金属化装置，该装置包括引气管1、加热管2、加热器201及分散装置，所述引气管1、所述加热管2及所述分散装置从在水平方向上依次设置，所述加热器201设置在所述加热管2的下方，所述引气管1的一端设置有进气口101和抽气口102，所述进气口101通过连接管Ⅰ401与储气罐4相连通，所述抽气口102通过连接管Ⅱ501与真空泵5相连通，所述引气管1的另一端通过密封法兰圈与所述加热管2的一端相连，密封法兰圈可以实现引气管1与所述加热管2在连接处很好的密封，保证粉体表面金属化在密封条件下进行；所述引气管1上设置有截止阀103，所述引气管1上设置有用于监测引气管1内压力的压力表104，所述加热管2的另一端与所述分散装置相连通，所述分散装置包括旋转分散机构及搅拌机构，所述旋转分散机构包括分散腔3和电机Ⅰ301，所述电机Ⅰ301的输出端与所述分散腔3相连，电机Ⅰ301通过机械固定装置设置在分散腔3外部；
所述分散腔3与所述加热管2相连通，所述分散腔3通过连接组件与所述加热管2相连，该连接组件包括连接轴承和密封组件，所述连接轴承嵌设在所述分散腔3上，连接轴承为真空密封轴承，所述密封组件包括轴套和密封法兰圈，所述密封法兰圈套设在加热管2远离引气管1的一端外周面上，轴套的一端套设在密封法兰圈远离引气管1的内圈上，轴套的另一端套设在连接轴承的内圈上，所述搅拌机构包括搅拌组件303和电机Ⅱ302，所述搅拌组件303设置在所述分散腔3内，电机Ⅱ302设置在分散腔3外部，所述搅拌组件303与电机Ⅱ302的输出端相连。
所述搅拌组件303包括搅拌杆3034及若干个搅拌叶片组件，所述搅拌杆3034的一端与所述电机Ⅱ302的输出端相连，所述搅拌杆3034的另一端穿过所述分散腔3，所述搅拌杆3034通过真空密封轴承与所述分散腔3相连，若干个所述搅拌叶片组件均匀的分布在所述搅拌杆3034的外周面上，搅拌叶片组件包括叶片Ⅰ3031和叶片Ⅱ3032，所述叶片Ⅰ3031和所述叶片Ⅱ3032通过连接轴3033相连，所述叶片Ⅰ3031的材质为刚性材质，可以是不锈钢、陶瓷片等；所述叶片Ⅰ3031与水平面之间的夹角为30~45°；所述叶片Ⅰ3031的长度长于叶片Ⅱ3032的长度；所述叶片Ⅱ3032与水平面之间的夹角为75~85°，所述叶片Ⅱ3032的材质为柔性材质，可以是橡胶片、柔性陶瓷等；搅拌叶片组件通过叶片Ⅰ3031和所述叶片Ⅱ3032对气流进行扰动，使粉体分散于空气中，同时利用叶片Ⅱ3032碰撞粉体材料，促使团聚的颗粒分散，保证对每个颗粒表面金属的均匀镀覆。
一种粉体表面金属化装置的表面金属化方法，包括以下步骤：
步骤一、需要表面金属化粉体装入分散腔3；
步骤二、将金属粉放入坩埚中，然后将坩埚放入加热管2内；步骤二中的金属粉为Fe、Ni、Ti、Cu或Ag中的任意一种或多种组合；
步骤三、抽真空，当真空值低于1000pa时停止抽真空，通入惰性气体，反复三次；在密封条件下，通过储气罐4将惰性气体从进气口101输入到引气管1内，惰性气体可以为氩气、氖气、氙气，调节加热管2内的压力到适当的值；加热管2内的压力可以通过通入氩气和抽真空；若粉体的粒度范围6~12微米，D50为8微米的金刚石颗粒，在镀钛时，气压范围可以调整为130kPa~160kPa。若粉体的粒度范围为0.5~1微米，气压范围可以调整为10~20kPa；
步骤四、启动加热器201将步骤二中的金属粉加热至熔融状态；
步骤五、启动电机Ⅰ301，分散腔3 做往复钟摆运动，分散腔3 旋转分散其内部的金属粉，启动电机Ⅱ302，搅拌组件303对分散腔3内的金属粉进行搅拌，使步骤一中的粉体处于悬浮状态；
步骤六、粉体表面金属化的厚度可根据金属化的时间和加热器202的加热温度进行调整，待金属化结束，加热器201进行降温，待加热器201温度降到280~320℃，关闭电机Ⅰ301和电机Ⅱ302，待装置冷却至室温时，打开密封装置取出粉体，粉体表面金属化完成。
传统蒸发形成金属膜的过程中只能在物体表面形成一层金属薄膜，而无法在粉体表面形成一层金属薄膜。为达成这一目的，必须使粉体均匀的分散在充满游离金属原子的气体当中。本发明设置的加热管2用于加热金属，使金属蒸发，可转动的分散腔3和搅拌组件303，用于粉体在特定气氛中进行分散；高温环境下金属容易氧化，因此设计了引气管1结构，可以进行分散腔3内气体的置换，使分散腔3内充满惰性保护气体。另外通过对引气管1的进气口101和抽气口进行进气和抽气的控制，可以控制分散腔3内气体压力，从而使分散腔3内气体更适合粉体分散。可以通过控制加热器201的温度和蒸镀的时间，来精确的控制粉体材料表面金属薄膜的厚度。本方法与化学镀相比，本方法的所做的粉体表面金属化，与粉体的结合力更强，镀覆更均匀。
还需要说明的是，在本文中，诸如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
Claims (9)
1.一种粉体表面金属化装置，该装置包括引气管(1)、加热管(2)、加热器(201)及分散装置，其特征在于：所述引气管(1)、所述加热管(2)及所述分散装置从左到右依次设置，所述加热器(201)设置在所述加热管(2)的下方，所述引气管(1)的一端设置有进气口(101)和抽气口(102)，所述引气管(1)的另一端与所述加热管(2)的一端相连通，所述加热管(2)的另一端与所述分散装置相连通，所述分散装置包括旋转分散机构及搅拌机构，所述旋转分散机构包括分散腔(3)和电机Ⅰ(301)，所述电机Ⅰ(301)的输出端与所述分散腔(3)相连，所述分散腔(3)与所述加热管(2)相连通，所述搅拌机构包括搅拌组件(303)和电机Ⅱ(302)，所述搅拌组件(303)设置在所述分散腔(3)内，所述搅拌组件(303)与电机Ⅱ(302)的输出端相连。
2.根据权利要求1所述的一种粉体表面金属化装置，其特征在于：所述进气口(101)通过连接管Ⅰ(401)与储气罐(4)相连通，所述抽气口(102)通过连接管Ⅱ(501)与真空泵(5)相连通。
3.根据权利要求1所述的一种粉体表面金属化装置，其特征在于：所述引气管(1)上设置有截止阀(103)。
4.根据权利要求1所述的一种粉体表面金属化装置，其特征在于：所述引气管(1)上设置有用于监测引气管(1)内压力的压力表(104)。
5.根据权利要求1所述的一种粉体表面金属化装置，其特征在于：所述搅拌组件(303)包括搅拌杆(3034)及若干个搅拌叶片组件，所述搅拌杆(3034)与所述电机Ⅱ(302)的输出端相连，若干个所述搅拌叶片组件均匀的分布在所述搅拌杆(3034)的外周面上，搅拌叶片组件包括叶片Ⅰ(3031)和叶片Ⅱ(3032)，所述叶片Ⅰ(3031)和所述叶片Ⅱ(3032)通过连接轴(3033)相连。
6.根据权利要求5所述的一种粉体表面金属化装置，其特征在于：所述叶片Ⅰ(3031)与水平面之间的夹角为30~45°。
7.根据权利要求5所述的一种粉体表面金属化装置，其特征在于：所述叶片Ⅱ(3032)与水平面之间的夹角为75~85°。
8.根据权利要求1~7任意一项所述的一种粉体表面金属化装置的表面金属化方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、需要表面金属化粉体装入分散腔(3)；
步骤二、将金属粉放入坩埚中，然后将坩埚放入加热管(2)内；
步骤三、在密封条件下，通过储气罐(4)将惰性气体从进气口(101)输入到引气管(1)内，调节加热管(2)内的压力到适当的值；
步骤四、启动加热器(201)将步骤二中的金属粉加热至熔融状态；
步骤五、启动电机Ⅰ(301)和电机Ⅱ(302)，使步骤一中的粉体处于悬浮状态；
步骤六、待金属化结束，加热器(201)进行降温，待加热器(201)温度降到280~320℃，关闭电机Ⅰ(301)和电机Ⅱ(302)，待装置冷却至室温时，取出粉体，得成品。
9.根据权利要求8所述的一种粉体表面金属化的方法，其特征在于：步骤二中的金属粉为Fe、Ni、Ti、Cu或Ag中的任意一种或组合。
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