热弧与激光复合热源蒸发金属/碳纳米粉体连续生产方法技术

本发明专利技术涉及纳米粉体生产技术领域，具体是一种热弧与激光复合热源蒸发金属/碳纳米粉体连续生产方法。通过利用热弧与激光复合热源蒸发多腔体钠米粉体制备装置，将激光功率与热弧功率均增加，通过对激光与热弧功率的控制，来改变阳极的蒸发效率，通过控制腔体中的温度梯度，形成不同粒径的纳米粉体，可实现连续生产。本发明专利技术可实现多种不同成分粉体的同时制备，避免了粉体制备过程中的相互污染，提高了粉体的纯度，生产效率大大提高、成本降低，在产业上可以实现不同腔体之间不断切换、持续蒸发纳米粉体的生产效果，在真空系统满足持续工作的前提下可以实现连续化生产。

Continuous Production of Metal/Carbon Nanopowders by Evaporation with Thermal Arc and Laser Composite Heat Source

The invention relates to the technical field of nano-powder production, in particular to a continuous production method of metal/carbon nano-powder evaporated by thermal arc and laser composite heat source. By using thermal arc and laser composite heat source to evaporate multi-cavity sodium-rice powder, both laser power and thermal arc power are increased. By controlling the power of laser and thermal arc, the evaporation efficiency of the anode is changed. By controlling the temperature gradient in the cavity, nano-powder with different particle sizes can be formed, and continuous production can be realized. The invention can realize simultaneous preparation of powders with different compositions, avoid mutual pollution in the preparation process of powders, improve the purity of powders, greatly improve production efficiency and reduce cost, realize the production effect of continuous switching and evaporation of nanopowders between different chambers in industry, and realize continuous production under the premise that vacuum system meets continuous work. \u3002

【技术实现步骤摘要】
热弧与激光复合热源蒸发金属/碳纳米粉体连续生产方法
本专利技术涉及纳米粉体生产
，具体是一种金属/碳纳米粉体连续生产方法。
技术介绍
直流电弧等离子体是制备纳米粒子，特别是“核/壳”型金属(合金)纳米复合粒子、碳相关材料及陶瓷纳米材料的一种有效热源，目前采用此方法初步实现了宏量生产，例如中国专利申请：一种多源直流电弧自动化纳米粉体生产系统及方法(201410189518.4)，但对于大规模工业化生产，还存在着许多技术问题，主要表现在如何高效率、低成本、高纯度、无污染、连续化的制备纳米粉体。现有纳米粉体制备设备及工艺主要都是针对纳米粉体在单腔体即单生成室中生成、分级、捕集和处理，这种单腔体的粉体制备设备及工艺存在以下缺陷：1、生产效率较低，成本较高目前，单腔体的粉体制备设备及工艺，在完成真空抽取、粉体生成及处理、真空保持等循环过程中，大部分时间用于抽真空和真空保持并循环此过程，一次制备过程中用于此真空抽取和真空保持的时间占到50％-70％，而实际粉体生产时间为15-20％，整体而言，生产效率较低，同时由于真空抽取和真空保持并反复重复此过程，将消耗大量的能源，使得成本大大增加。2、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.热弧与激光复合热源蒸发金属/碳纳米粉体连续生产方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)、放置靶材：在各独立腔体的阳极固定器上安装相同成分或不同成分的单金属或金属合金或碳材料与催化剂的混合物靶材为阳极，以熔点高于3000℃的金属为阴极，靶材的上方的腔体内壁上开口处密封安装砷化镓玻璃，并对砷化镓玻璃进行冷却；(2)、抽真空：关闭各独立腔体的舱门，打开各独立腔体的真空阀门，对所有的腔体抽真空至真空度不高于10

【技术特征摘要】
1.热弧与激光复合热源蒸发金属/碳纳米粉体连续生产方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)、放置靶材：在各独立腔体的阳极固定器上安装相同成分或不同成分的单金属或金属合金或碳材料与催化剂的混合物靶材为阳极，以熔点高于3000℃的金属为阴极，靶材的上方的腔体内壁上开口处密封安装砷化镓玻璃，并对砷化镓玻璃进行冷却；(2)、抽真空：关闭各独立腔体的舱门，打开各独立腔体的真空阀门，对所有的腔体抽真空至真空度不高于10-4Pa，关闭各独立腔体的真空阀门；(3)、充入工作气体：打开各独立腔体的进气阀门，通入氩气和氢气的混合气体为工作气体；(4)、起弧：在阴极与阳极之间通入直流电压，阳极开始熔化蒸发；(5)、导入激光：将外部激光光源通过砷化镓玻璃导入腔体内，调节激光功率并对准靶材；(6)、热弧与激光复合热源蒸发：将激光功率增加至靶材蒸发功率，同时增加电弧功率，靶材开始蒸发，通过对热弧与激光复合热源的功率控制，来改变阳极的蒸发效率；(7)、形成粉体：控制腔体中的温度梯度为25000-37000K/m，形成不同粒径的纳米粉体；(8)、金属/碳纳米粉体收集：待其中任一个阳极靶材消耗完成，关闭该腔体对应激光光源，关闭该腔体中电弧，收集取出该腔体中的金属/碳纳米粉体；(9)、换靶材：对已完成粉体取出的所述腔体进行清理，放入与该腔体之前放入的靶材成分相同的单金属或金属合金或碳材料与催化剂的混合物靶材为阳极，关闭该腔体舱门，打开该腔体的真空阀门，对该腔体抽真空至真空度不高于10-4Pa，关闭该腔体的真空阀门，打开该腔体的进气阀门，通入氩气和氢气的混合气体为工作气体，在阴极与阳极之间通入直流电压，阳极开始熔化蒸发；(10)、连续生产：重复上述第(4)-(9)的工艺步骤，实现连续生产。2.根据权利要求1所述的热弧与激光复合热源蒸发金属/碳纳米粉体连续生产方法，其特征在于：所述步骤(1)中熔点高于3000℃的金属为钨、铂或钼；砷化镓玻璃厚度为3-5mm；所述步骤(1)中碳材料为石墨、炭黑或活性炭；所述步骤(1)中催化剂为过渡金属或氧化钇，当催化剂为过渡金属时，得到的纳米碳管为多壁纳米碳管，当催化剂为氧化钇时，得到的纳米碳管为单壁纳米碳管；所述碳材料与催化剂混合物中碳原子与金属原子的原子比为80-100；所述过渡金属为铁、钴或镍。3.根据权利要求1所述的热弧与激光复...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄昊，黄子岸，吴爱民，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21