[發明專利]熱弧與激光復合熱源蒸發多腔體納米粉體制備裝置

在審

• 申請號: 201910074760.X
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109702344A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 黃昊;黃子岸;吳愛民
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B23K26/348
• 分類號: B23K26/348;B23K26/70
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

本發明涉及納米粉體制備技術領域，具體是熱弧與激光復合熱源蒸發多腔體納米粉體制備裝置。設置至少兩個主腔室粉體生成單元；各主腔室粉體生成單元分別通過各自真空支管道連接到真空主管道，真空主管道連接到真空泵組系統；各主腔室粉體生成單元分別通過各自排氣支管道連接到排氣主管道，各主腔室粉體生成單元分別通過各自進氣支管道連接到進氣主管道；各主腔室粉體生成單元分別通過各自熱弧控制信號線、激光信號線和各自送料控制信號線連接到弧電源及控制系統。本發明避免了粉體制備過程中的相互污染，提高了粉體的純度；實現多種不同成分粉體的同時制備；實現連續化生產；生產效率大大提高、成本降低。

技術領域

本發明涉及納米粉體制備技術領域，具體是熱弧與激光復合熱源蒸發多腔體納米粉體制備裝置。

背景技術

直流電弧等離子體是制備納米粒子，特別是“核/殼”型金屬(合金)納米復合粒子、碳相關材料及陶瓷納米材料的一種有效熱源，目前采用此方法初步實現了宏量生產，例如中國專利申請：一種多源直流電弧自動化納米粉體生產系統及方法(201410189518.4)，但對于大規模工業化生產，還存在著許多技術問題，主要表現在如何高效率、低成本、高純度、無污染、連續化的制備納米粉體。同時采用激光蒸發的方式進行粉體的生產有助于提高粉體的生產效率，降低污染，制備高純度的納米粉體。

現有納米粉體制備設備主要都是針對納米粉體在單腔體即單生成室中生成、分級、捕集和處理，這種單腔體的粉體制備設備存在以下缺陷：

1、生產效率較低，成本較高

目前，單腔體的粉體制備設備及工藝，在完成真空抽取、粉體生成及處理、真空保持等循環過程中，大部分時間用于抽真空和真空保持并循環此過程，一次制備過程中設備抽真空需要3～4h，而時間粉體制備時間少于0.5h，用于真空抽取和真空保持的時間占到50％-70％，而實際粉體生產時間為15-20％，整體而言，生產效率較低，同時由于真空抽取和真空保持并反復重復此過程，將消耗大量的能源，使得成本大大增加。

2、純度較低、存在交叉污染

單腔體的粉體制備設備及工藝，在制備完成一種材料的納米粉體制備后，如果再制備其他材料的粉體，銅制坩堝、設備連接處等地方存在粉體殘余無法清除，導致制備下一種粉體時至少存在2種粉體之間的相互污染，從而降低納米粉體的純度。

3、無法實現真正意義上的連續化生產

目前的單腔體的粉體制備設備及工藝，受制于陽極材料的尺寸，在材料持續送料和供給過程中會存在不夠連續的問題。同時，由于粉體的收集過程需要重復的去真空和抽真空過程，對操作時間要求較高，這種方法在大規模工業化生產上無法在保證產品質量的前提下實現連續化生產，在不久將來逐步淘汰。

發明內容

本發明的目的在于提供熱弧與激光復合熱源蒸發多腔體納米粉體制備裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

熱弧與激光復合熱源蒸發多腔體納米粉體制備裝置，其特征在于，設置至少兩個主腔室粉體生成單元；

各主腔室粉體生成單元分別通過各自真空支管道連接到真空主管道，真空主管道連接到真空泵組系統；

各主腔室粉體生成單元分別通過各自排氣支管道連接到排氣主管道，各主腔室粉體生成單元分別通過各自進氣支管道連接到進氣主管道；

各主腔室粉體生成單元分別通過各自熱弧控制信號線、激光信號線和各自送料控制信號線連接到弧電源及控制系統；

所述主腔室粉體生成單元包括主腔室、熱弧裝置和激光裝置，所述主腔室頂部設置有熱弧裝置和激光裝置，主腔室底部設置有收集室，所述熱弧裝置包括設置于主腔室頂部并伸入主腔室內部的陰極、控制陰極在三個方向移動的陰極控制裝置；激光裝置射出的激光通過砷化鎵玻璃照射到靶材，生成納米粉體；