[实用新型]纳米金属粉体连续生产设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种纳米金属粉体、纳米金属化合物和包覆型纳米金属粉体的制备技术，具体为一种纳米金属的产业化生产设备。

背景技术

金属纳米粉体是指粉体粒径在1～100nm的金属颗粒多晶材料，它属于零维纳米材料，其原子和电子结构不同于化学成分相同的金属粒子。由于金属纳米材料特有物理、化学效应，使其表现出一系列与普通多晶体和非晶态粉体材料有本质差别的力、磁、光、电、声、光催化和化学催化等性能，从而可广泛的使用于电池、陶瓷电容器、大规模集成电路、催化剂、磁流变液体、隐身吸波材料、润滑材料、高性能磁记录材料、高性能抛光材料以及各种纳米复合材料添加剂等方面，使得对金属纳米粉体材料的制备、结构、性能及其应用研究成为近年来材料科学研究和产业化热点。金属纳米粒子的制备技术是纳米材料研究、开发和应用的关键，目前所开发出的金属纳米微粒的制备方法有几十种，但在高品质金属纳米粉体制备方面，目前较为公认的产业化方向仍然是气相法和电化学沉积法，相对而言，由于气相蒸发冷凝法制备出的纳米粉体具有纯度高、粒形好、粒度分布范围窄、应用范围宽、易分散等特点，因此，目前产业化生产应用最多的还是高真空气相蒸发冷凝法。但国内外现有气相蒸发法金属纳米粉产业化设备还很少，并且大多生产和研究设备均存在制备材料纯净度低、产率低、成本高等问题。从目前国内外有关专利文献及非专利文献分析来看，金属纳米粉体制备技术的最新发展趋势是：纯度高，粒子表面清洁；粒子形状、粒径以及粒度分布可以控制；粒子团聚倾向小；容易收集；有较好的热稳定性；易保存；生产效率高，产率、产量大等。

CN2712505，公开了一种用等离子体生产纳米金属粉体的装置，该装置包括真空室、等离子体产生装置、粉体收集装置、循环冷水系统及控制系统等。其优点在于结构简单、操作方便，对金属原材料的几何形状没有限制，且不产生废料。但该设备真空度低，能量利用率低，生产粉体粒径分布范围宽。

CN2629878，公开了一种纳米金属粉生产装置，该装置包括反应釜和设在其上部的等离子枪，其特征是所述的等离子枪为非转移弧型，其内设有轴向通道，侧壁上方有靠近等离子枪出口处的出粉口，反应釜与一过滤收集器通过管子形成内通惰性气体的循环回路。其优点在于结构简单、控制容易，生产成本低，但该设备产率低、能量利用率低，难以实现粉体连续性生产。

CNM850，公开了一种产业化生产超微粒子的生成室，它包括生成室、双电极、连续送料箱，其优点是生成室内装有两对电极，在生成室的外部配装连续送料箱，粉体产率可提高1倍，可连续生产，其不足之处是：连续送料机构的进料口采用普通密封，且没有差分抽气装置，造成两料棒之间的结合部漏气从而影响纳米金属粉的纯度和性能。另外，传统的电弧枪只能上下运动，不能周向摆动，导致电弧枪不能扫描到整个金属熔池，其上下调整电弧长度的装置为杠杆式，电弧长度不断变化使电弧燃烧不稳定；强制气流循环机构采用普通的胶圈进行轴密封，由于轴密封与轴呈紧密配合，电机转数高，磨损快，其寿命仅为50～60小时，而且不能保证气密性。此外，该设备使用金属原料只能为棒状。

CN2578021Y和CN02144881.7公开了一种纳米金属的连续生产设备，该设备的优点是制粉室内装有两对电极，在生成室的外部配装连续送料箱，粉体产率可提高1倍，可连续生产，且克服了传统技术中气密性不好，纳米金属粉纯度差及电弧燃烧不稳定性问题。但该设备使用金属原料只能为棒状，此外设备能量利用率较低。

CN1382547A和CN2488622Y公开了一种生产纳米金属粉装置，该设备采用中频感应与等离子体复合蒸发制备纳米金属粉，并设置有粒子控制器，加料装置，它具有结构简单、产量大、粒度容易控制等优点，适合在工业上推广使用。但该设备采用转移弧等离子体加热、引弧不方便，制粉室温度高，粒子长大速度快、粒子冷凝时温度梯度较小，难以制备出100nm以下的金属粉体。

CN2439920Y公开了一种电弧法金属纳米粉制取设备，该设备的优点是金属原料几何形状不受限制，无废料，操作使用方便，但该设备存在真空度低、产率低、能量利用率低、金属粉体易在冷却器中堆积等问题。

CN2661343公开了一种两用式电弧法金属纳米粉制取设备，它实际上是对CN2439920Y设备的改进，其优点是增加了金属棒料连续加料装置，还使用了高压高频引弧装置和计算机自动化监控系统，但仍未解决设备真空度低、产率低、能量利用率低、金属粉体易在冷却器中堆积等问题。