[發明專利]一種制造納米金屬粉的高溫蒸發設備及其自動加料系統

在審

• 申請號: 202310635600.4
• 申請日: 2023-05-31
• 公開（公告）號: CN116550983A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 謝上川;蔣澤軍;劉德昆;李碩;楊杰
• 申請（專利權）人: 杭州新川新材料有限公司
• 主分類號: B22F9/12
• 分類號: B22F9/12;B22F9/14;B82Y40/00;C23C4/06;C23C4/134;H05H1/48;F27B14/10;F27D9/00
• 代理公司: 杭州惟越知識產權代理有限公司 33343
• 代理人: 黃偉

一種制造納米金屬粉的高溫蒸發設備，包括水冷圓桶殼體、水冷半球殼體、蒸發室、冷卻水進口A、冷卻積水腔A、冷卻進水口C、等離子體陰極柱、冷卻進水口D、半球殼體冷卻水通道、冷卻進水口B、坩堝壁瓣、冷卻水出口A、等離子體陽極接線柱、坩堝底、冷卻水出口B、半球殼體冷卻水通道、圓桶殼體冷卻水通道；其特征在于：半球殼體冷卻水通道的上部設有冷卻積水腔A；由于高溫蒸發設備的半球殼體冷卻水流道設有冷卻積水腔A的作用，能有效的將集聚的水均勻的分布給半球殼體冷卻水流道、圓筒殼體冷卻水流道，從而使半球殼體冷卻水流道的冷卻效率高，有利于金屬蒸氣的蒸發，從而促進納米金屬粉的生產質量；提高高溫蒸發設備的使用壽命。

技術領域

本發明涉及一種納米金屬粉生產設備，特別涉及一種制造納米金屬粉的高溫蒸發設備及其自動加料系統。

背景技術

隨著科技的發展與時代的進步，納米金屬材料在高新技術領域的應用越來越廣，尤其是納米金屬粉，廣泛應用于抗菌殺病毒、醫學診斷和成像、研磨拋光、3D打印、催化、功能陶瓷、電子元器件、新能源等領域；

納米金屬粉的制備方法較多，主要有物理氣相法、電爆法、機械粉碎法、化學還原法、高溫氣相還原法等；其中物理氣相法又稱蒸發凝聚法是一種較為成熟的納米金屬粉制造方法，制造的納米金屬粉產品的粒徑達到5-1000nm；正常的物理氣相法的納米金屬粉生產方法是，將金屬料通過高溫蒸發設備進行加熱高溫至蒸發金屬氣體，然后將蒸發金屬氣體引入冷凝裝置，采用惰性氣體使金屬氣體驟冷凝結，從而生成顆粒細微的納米金屬粉；

由于常規金屬蒸發需要幾百至幾千度的高溫，因此對高溫蒸發設備的耐高溫的要求很高，常用的高溫蒸發設備包括石墨坩堝或陶瓷坩堝、水冷殼體或陶瓷內壁金屬外殼、加熱裝置；由于生產納米金屬粉時高溫蒸發設備長時間處于高溫工作狀態，因此高溫對坩堝與爐殼內壁的腐蝕性很大，從而導至高溫蒸發設備的使用壽命很有限，正常的高溫蒸發設備的使用壽命在200-300小時之間；常規的延遲高溫蒸發設備使用壽命的方法1為：將陶瓷壁加厚的方法，由于增加高溫蒸發設備的陶瓷壁厚會增大爐體的體積，而且還會增加高溫對陶瓷壁的腐蝕速度，綜合算起來對高溫蒸發設備的使用壽命增加甚微；常規的延遲高溫蒸發設備使用壽命的方法2為：將爐體壁做成循環水冷卻殼體，由于循環水的冷卻速度很快會消耗大量的加熱能量，并且還影響金屬蒸發的成形效果不均勻，從而導至納米金屬粉的質量差；

在等離子電弧蒸發法生產納米金屬粉的過程中，對高溫蒸發設備的金屬溶液液位高度和溫度掌握尤為重要，現有技術高溫蒸發設備設置有觀察筒，在觀察筒里設有多層耐高溫透明玻璃，操作人員用人眼在觀察筒上面透過多層耐高溫透明玻璃觀察熔煉蒸發設備內的坩堝內情況，根據觀察到的坩堝內金屬原料熔融狀態、坩堝口端與溶液面的距離，進行加料；由于熔煉蒸發的溫度非常高，測量熔煉蒸發溫度的傳感器經常容易壞與測量不準，造成對熔煉蒸發設備的溫度掌握與控制不準，使生產的納米金屬粉顆粒不均勻，是造成納米金屬粉質量差的問題之一；

還有，由于高溫蒸發設備的長時間高溫工作，使等離子體的電極使用壽命很有限，正常在使用100小時后就需要更換新的電極；每次更換新電極都需要經過停機、冷卻、拆卸、從新安裝、再開機等繁瑣工作，不僅影響生產進度，還需要技術人員重復繁瑣的裝卸，并且還耗費資金制造新的電極，嚴重的影響納米金屬粉的生產效率和生產效益；

還有，常規的納米金屬粉生產，由于高溫蒸發設備工作時高溫蒸發設備內呈密封狀態，每次的加料需要經歷停止加熱--泄壓--開加料口--加料--關閉加料口再加熱的繁瑣過程，生產效率非常低，而且還很浪費加熱能源，并且由于從加熱到停止加熱、再重新啟動加熱的過程都會經歷從低溫到逐漸高溫，再從高溫到逐漸低溫的過程，從而使蒸發爐在生產納米金屬粉時的蒸發溫度不穩定不均衡，導至納米金屬粉的顆粒大小不均勻，造成納米金屬粉的質量不穩定的嚴重問題；

因此生產納米金屬粉，迫切需要一種先進的高溫蒸發設備，既有適度的冷卻性能又有一定的保溫性能，并且能有長時間的使用壽命和長時間持續高效溫度的生產設備與系統；更需要自動化程度高，生產效率高的加料裝置和制造納米金屬粉的自動加料系統；