一种制造纳米金属粉的高温蒸发设备制造技术

一种制造纳米金属粉的高温蒸发设备，包括水冷圆桶壳体、水冷半球壳体、蒸发室、冷却水进口A、观察通道、金属料输入通道、冷却积水腔A、冷却进水口C、等离子体阴极柱、冷却进水口D、等离子体阳极接线柱、坩埚底、冷却水出口B、半球壳体冷却水通道、圆桶壳体冷却水通道（31）；其特征在于：所述水冷圆桶壳体（1），为圆桶形壳体，由内外两层金属壁组成，中空为圆桶壳体冷却水通道，所述圆桶壳体冷却水通道的上部设有冷却积水腔B；在所述圆形桶壳体的底部设有联通圆桶壳体冷却水通道的冷却水出口B和穿过内外两层金属桶壁隔离圆桶壳体冷却水通道的泄压口，还设有穿过内外两层金属桶壁的隔离圆桶壳体冷却水通道的冷却水出口A。壳体冷却水通道的冷却水出口A。壳体冷却水通道的冷却水出口A。

【技术实现步骤摘要】
一种制造纳米金属粉的高温蒸发设备


[0001]本专利技术涉及一种纳米金属粉生产设备，特别涉及一种制造纳米金属粉的高温蒸发设备。

技术介绍

[0002]随着科技的发展与时代的进步，纳米金属材料在高新
的应用越来越广，尤其是纳米金属粉，广泛应用于抗菌杀病毒、医学诊断和成像、研磨抛光、3D打印、催化、功能陶瓷、电子元器件、新能源等领域；纳米金属粉的制备方法较多，主要有物理气相法、电爆法、机械粉碎法、化学还原法、高温气相还原法等；其中物理气相法又称蒸发凝聚法是一种较为成熟的纳米金属粉制造方法，制造的纳米金属粉产品的粒径达到5
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1000nm；正常的物理气相法的纳米金属粉生产方法是，将金属料通过高温蒸发炉进行加热高温至蒸发金属气体，然后将蒸发金属气体引入冷凝装置，采用惰性气体使金属气体骤冷凝结，从而生成颗粒细微的纳米金属粉；由于常规金属蒸发需要几百至几千度的高温，因此对高温蒸发炉的耐高温的要求很高，常用的高温蒸发炉包括石墨坩埚或陶瓷坩埚、水冷壳体或陶瓷内壁金属外壳、加热装置；由于生产纳米金属粉时高温蒸发炉长时间处于高温工作状态，因此高温对坩埚与炉壳内壁的腐蚀性很大，从而导至高温蒸发炉的使用寿命很有限，正常的高温蒸发炉的使用寿命在200
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300小时之间；常规的延迟高温蒸发炉使用寿命的方法1为：将陶瓷壁加厚的方法，由于增加高温蒸发炉的陶瓷壁厚会增大炉体的体积，而且还会增加高温对陶瓷壁的腐蚀速度，综合算起来对高温蒸发炉的使用寿命增加甚微；常规的延迟高温蒸发炉使用寿命的方法2为：将炉体壁做成循环水冷却壳体，由于循环水的冷却速度很快会消耗大量的加热能量，并且还影响金属蒸发的成形效果不均匀，从而导至纳米金属粉的质量差；还有，由于高温蒸发炉的长时间高温工作，使等离子体的电极使用寿命很有限，正常在使用100小时后就需要更换新的电极；每次更换新电极都需要经过停机、冷却、拆卸、从新安装、再开机等繁琐工作，不仅影响生产进度，还需要技术人员重复繁琐的装卸，并且还耗费资金制造新的电极，严重的影响纳米金属粉的生产效率和生产效益；因此生产纳米金属粉，迫切需要一种先进的高温蒸发炉，既有适度的冷却性能又有一定的保温性能，并且能有长时间的使用寿命和长时间持续高效温度的生产设备与系统；为了解决上述刚需难题，我们积极组织技术团队，总结多年来的生产经验和实际工作教训，并结合相关技术理论，深入探索和研究，对生产纳米金属粉的高温蒸发炉、加料装置、控制系统进行了大量的设计、试验、试用、优化改进等创造性工作。

技术实现思路

[0003]针对
技术介绍
所提及的技术问题，本专利技术提供一种制造纳米金属粉的高温蒸发设备，能够解决
技术介绍
中提及的问题。
[0004]本专利技术解决其技术问题的技术方案是：1.采用水冷壁与陶瓷壁相结合，用以解决金属壳陶瓷内壁炉冷却效果差，金属壳水冷壁炉能效低，使用寿命短的问题；2.为了解决水冷坩埚内壁容易被高温腐蚀，使用寿命短的问题；将坩埚设计成由多个壁瓣组成的锅体，并将壁瓣设计为冷却水道结构，进一步的，为了使壁瓣能有更好的散热性能和使用寿命，在壁瓣的水道内侧设置有内衬散热片、在壁瓣的外壁设置有外邦耐高温片，进一步的在耐高温片的表面涂耐高温材料；4.为了解决水冷坩埚底壁容易被高温腐蚀，使用寿命短的问题，在坩埚底壁设有水冷通道结构；5.为了解决等离子体阴性电极容易被高温腐蚀，使用寿命短，需要经常更换，使纳米金属粉生产效率低的问题，采用冷却射流技术对等离子体阴性电极进行在线持续冷却，即在等离子体电极的内部设置射流通道、射流装置，运用高速冷媒射流对等离子体电极进行在线高效冷却，使等离子体电极能够持续长时间的承受高温的腐蚀，从而使等离子体阴性电极的使用寿命得到延长；6.为了解决金属壳水冷壁炉水腔流通效率差的问题，在水冷壳体设置集水腔；7.为了解决陶瓷壁受熔炼高温腐蚀造成使用寿命短的问题，采用再生陶瓷研磨粉末与陶瓷、硅藻土混合；8.为了解决等离子体加热温度不够均衡，使金属粉蒸发效果差的问题、高频加热因为高频加热仅限在线圈电感区，电感区外无加热作用而使金属粉蒸发效果差的问题，采用等离子体加热与高频加热同步加热的复合加热方式；9.为了解决等离子体阳性电极使用寿命短使纳米金属粉生产效率低的问题，采用循环水流对等离子体阴性电极进行在线持续冷却，即在坩埚底的内部设置循环通道，连接循环水源，从而使等离子体阳性电极及坩埚底能够持续长时间的有效工作。
[0005]采用上述技术方案的本专利技术为一种制造纳米金属粉的高温蒸发设备，包括水冷圆桶壳体、水冷半球壳体、蒸发室、冷却水进口A、连接法兰、紧固螺栓、观察通道、金属料输入通道、冷却积水腔A、冷却进水口C、等离子体阴极柱、冷却进水口D、金属蒸气通道、蒸发室内壁、惰性气体进气通道、保温壁、半球壳体冷却水通道、壳体连接陶瓷、冷却积水腔B、冷却进水口B、坩埚壁瓣、金属溶液体、高频电感线圈、支撑架、泄压口、冷却水出口A、等离子体阳极接线柱、阳极绝缘套、坩埚底、冷却水出口B、壁瓣连接陶瓷、半球壳体冷却水通道、圆桶壳体冷却水通道、陶纤复合箍、复合保温材料、阴极安装通道；所述水冷圆桶壳体，为圆桶形壳体，由内外两层金属壁组成，中空为圆桶壳体冷却水通道，所述圆桶壳体冷却水通道用于冷却水或其它冷却流体通过使壳体产生冷却作用；所述圆桶壳体冷却水通道的上部设有冷却积水腔B；所述水冷圆桶壳体的上端边设有连接法兰，所述连接法兰的圈下左半周边设有1
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4个冷却水进口A，所述连接法兰的圈下右半周边设有1
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4个冷却进水口B；在所述圆形桶壳体的底部设有联通圆桶壳体冷却水通道的冷却水出口B和穿过内外两层金属桶壁隔离圆桶壳体冷却水通道的泄压口，还设有穿过内外两层金属桶壁的隔离圆桶壳体冷却水通道的冷却水出口A；所述水冷半球壳体由内外两层金属壁组成，中空为半球壳体冷却水通道，所述半球壳体冷却水通道用于冷却水或其它冷却流体通过使壳体产生冷却作用；所述半球壳体冷却水通道的上部设有冷却积水腔A，下部设有通水口；所述冷却积水腔A的上面设有1
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2个冷却进水口C、1
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2个冷却进水口D；所述水冷半球壳体的下端外边设有连接法兰，所述水冷半球壳体的下端内边设有联通半球壳体冷却水通道的通水口；在所述水冷半球壳体的上中部设有安装等离子体阴极柱的阴极安装通道；所述阴极安装通道的左周边设有1
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2个冷却进水口C、右周边设有1
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2个冷却进水口D；在所述冷却进水口C的下部设有金属料输入通道；在
所述金属料输入通道的下部设有观察通道，所述观察通道用于装置传感装置；在所述冷却进水口D的下部设有金属蒸气通道；所述金属蒸气通道的下部设有惰性气体进气通道。
[0006]所述坩埚壁瓣与坩埚底、壁瓣连接陶瓷、陶纤复合箍组成锅状结构，装置在水冷圆桶壳体中；所述坩埚底上装置N个坩埚壁瓣，所述坩埚壁瓣与坩埚壁瓣间隔围成锥形桶状，所述坩埚壁瓣的间隔距离为8
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32mm，在所述坩埚壁瓣的间隔里设有壁瓣连接陶瓷，所述壁瓣连接陶瓷由填充陶泥经过风干、高温燃烧而成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制造纳米金属粉的高温蒸发设备，包括水冷圆桶壳体（1）、水冷半球壳体（7）、蒸发室（2）、冷却水进口A（3）、观察通道（6）、金属料输入通道（8）、冷却积水腔A（9）、冷却进水口C（10）、等离子体阴极柱（11）、冷却进水口D（12）、金属蒸气通道（13）、蒸发室内壁（14）、惰性气体进气通道（15）、保温壁（16）、半球壳体冷却水通道（30）、壳体连接陶瓷（17）、冷却积水腔B（18）、冷却进水口B（19）、坩埚壁瓣（20）、金属溶液体（21）、高频电感线圈（22）、支撑架（23）、泄压口（24）、冷却水出口A（25）、等离子体阳极接线柱（26）、阳极绝缘套（261）、坩埚底（27）、冷却水出口B（28）、壁瓣连接陶瓷（29）、半球壳体冷却水通道（30）、圆桶壳体冷却水通道（31）、陶纤复合箍（32）、复合保温材料（33）、阴极安装通道（34）；其特征在于：水冷圆桶壳体（1），为圆桶形壳体，由内外两层金属壁组成，中空为圆桶壳体冷却水通道（31），圆桶壳体冷却水通道（31）的上部设有冷却积水腔B（18）；水冷圆桶壳体（1）的上端边设有连接法兰（4），连接法兰（4）的圈下左半周边设有1
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4个冷却水进口A（3），连接法兰（4）的圈下右半周边设有1
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4个冷却进水口B（19）；在圆形桶壳体（1）的底部设有联通圆桶壳体冷却水通道（31）的冷却水出口B（28）和穿过内外两层金属桶壁隔离圆桶壳体冷却水通道（31）的泄压口（24），有穿过内外两层金属桶壁的隔离圆桶壳体冷却水通道（31）的冷却水出口A（25）。2.根据权利要求1所述的一种制造纳米金属粉的高温蒸发设备，其特征在于：水冷半球壳体（7）由内外两层金属壁组成，中空为半球壳体冷却水通道（30），半球壳体冷却水通道（30）的上部设有冷却积水腔A（9），下部设有通水口（301）；冷却积水腔A（9）的上面设有1
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2个冷却进水口C（10）、1
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2个冷却进水口D（12）；水冷半球壳体（7）的下端外边设有连接法兰（4），水冷半球壳体（7）的下端内边设有联通半球壳体冷却水通道（30）的通水口（301）；在水冷半球壳体（7）的上中部设有安装等离子体阴极柱（11）的阴极安装通道（34）；阴极安装通道（34）的左周边设有1
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2个冷却进水口C（10）、右周边设有1
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2个冷却进水口D（12）；在冷却进水口C（10）的下部设有金属料输入通道（8）；在金属料输入通道（8）的下部设有观察通道（6），在冷却进水口D（12）的下部设有金属蒸气通道（13）；金属蒸气通道（13）的下部设有惰性气体进气通道（15）。3.根据权利要求1所述的一种制造纳米金属粉的高温蒸发设备，其特征在于：坩埚壁瓣（20）与坩埚底（27）、壁瓣连接陶瓷（29）、陶纤复合箍（32）组成锅状结构，装置在水冷圆桶壳体（1）中；坩埚底（27）上装置N个坩埚壁瓣（20），坩埚壁瓣（20）与坩埚壁瓣（20）间隔围成锥形桶状，坩埚壁瓣（20）的间隔距离为8
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32mm，在坩埚壁瓣（20）的间隔里设有壁瓣连接陶瓷（29），壁瓣连接陶瓷（29）由填充陶泥经过风干、高温燃烧而成；在N个坩埚壁瓣（20）与N个壁瓣连接陶瓷（29）组合围成锥形桶状，外围设有两个陶纤复合箍（32）紧固，其中一个陶纤复合箍（32）设置在N个坩埚壁瓣（20）与坩埚底（27）连接的外围处；一个设置在N个坩埚壁瓣（20）与N个壁瓣连接陶瓷（29）的外围中上部；陶纤复合箍（32）起到稳固坩埚底（27）与N个坩埚壁瓣（20）、N个壁瓣连接陶瓷（29）成锥桶的作用；陶纤复合箍（32）为陶瓷纤维复合材料。4.根据权利要求3所述的一种制造纳米金属粉的高温蒸发设备，其特征在于：坩埚壁瓣（20）包括弧壁通道（20
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1）、外弧壁（20
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2）、内弧壁（20
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3）、侧壁（20
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4）、连接栓（20
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5）、内衬散热片（20
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6）、内邦耐温片（20
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7）、耐高温涂层（20
‑
8）；外弧壁（20
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2）、内弧壁（20
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3）与两个侧壁（20
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4）组合成四壁弧形管，在内弧壁（20
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3）的内侧设有内衬散热片（20
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6）、外侧设有内邦耐温片（20
‑
7）；内弧壁（20
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3）中设有连接栓（20
‑
5）连接内衬散热片（20
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6）、内邦耐温片（20
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7），连接栓（20
‑
5）使内衬散热片（20
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6）、内弧壁（20
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3）、内邦耐温片（20
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7）连接为
一体；内邦耐温片（20
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7）的表面涂有耐高温涂层（20
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8）。5.根据权利要求1所述的一种制...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢上川，蒋泽军，刘德昆，王相平，
申请(专利权)人：杭州新川新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：