本發(fā)明屬于納米粉體生產(chǎn)，尤其涉及一種基于等離子體的超細(xì)納米粉體制造裝置及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、納米粉體是指三維空間尺度至少有一維處于納米量級(jí)的材料，例如納米金屬、陶瓷、硅、碳等，因具有較高的表面原子比，表現(xiàn)出宏觀材料不具有的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)和催化特性，并廣泛應(yīng)用于新能源、半導(dǎo)體、石油化工、生物醫(yī)藥及國(guó)防軍事等領(lǐng)域，隨著市場(chǎng)需求的持續(xù)增長(zhǎng)和應(yīng)用場(chǎng)景的快速拓展，納米粉體的生產(chǎn)制備也在不斷更新改進(jìn)。

2、當(dāng)前，國(guó)內(nèi)納米粉體的制造主要依賴(lài)電爆炸法和機(jī)械研磨法，產(chǎn)品以較低端納米粉體（粒徑尺寸大、球形度低、均一性差）為主，相比之下，發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用等離子體技術(shù)制備納米粉體材料，部分高功率裝備已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行，目前，國(guó)內(nèi)也有一些研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)正在積極探索規(guī)?；奈锢頍釟庀喑练e法和等離子體技術(shù)制備納米粉體材料，但是伴隨著生產(chǎn)的納米粉體規(guī)格的減小，一些問(wèn)題也隨之產(chǎn)生。

3、其中，文件cn201920793472.5公開(kāi)了一種金屬納米粉生產(chǎn)系統(tǒng)，其主要解決了以下問(wèn)題：“現(xiàn)有的采用等離子體進(jìn)行生產(chǎn)金屬粉體的設(shè)備存在密封性不高，金屬粉末易黏連在設(shè)備內(nèi)壁上的缺點(diǎn)，造成整體金屬粉末回收率低”，但是在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中，隨著納米粉體規(guī)格的減小，從業(yè)者又發(fā)現(xiàn)了以下新的問(wèn)題：1.即使設(shè)備保證整體的密封性，由于粉體規(guī)格較小，影響因素較多，一些原子簇蒸氣還未進(jìn)入收集倉(cāng)就已經(jīng)產(chǎn)生粉體現(xiàn)象，從而沉積于真空罐腔體內(nèi)壁，如果不及時(shí)回收，后續(xù)接觸空氣會(huì)使該沉積的粉體直接氧化變質(zhì)；2.由于超細(xì)納米粉體表面能高、反應(yīng)活性強(qiáng)，極易發(fā)生團(tuán)聚和變性失活，現(xiàn)有的旋風(fēng)分離器回收粉體的方式，難以促使原子蒸氣快速冷凝，從而影響最終規(guī)格，達(dá)不到規(guī)模化超細(xì)納米粉體收集的效果，為了優(yōu)化超細(xì)納米粉體的生產(chǎn)，從業(yè)者設(shè)計(jì)了一種基于等離子體的超細(xì)納米粉體制造裝置及其制造方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就在于為了解決現(xiàn)有納米粉體制造裝置在生產(chǎn)超細(xì)納米粉體的過(guò)程中，難以應(yīng)對(duì)真空罐內(nèi)壁底部產(chǎn)生的部分沉積以及在后續(xù)納米粉體收集過(guò)程中難以大規(guī)模高效率收集的問(wèn)題而提供一種基于等離子體的超細(xì)納米粉體制造裝置及其制造方法。

2、本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：一種基于等離子體的超細(xì)納米粉體制造裝置，包括真空罐，所述真空罐設(shè)置于墊高架上方，所述真空罐一側(cè)管道連接有控制其內(nèi)部真空環(huán)境的真空泵，所述真空泵一側(cè)設(shè)置有惰性氣體罐，所述真空罐側(cè)壁上設(shè)置有存放原材料的放料組件，所述真空罐底部設(shè)置有用于接收所述放料組件原材料的坩堝組件，所述惰性氣體罐與所述坩堝組件通過(guò)管道相連接，所述真空罐腔體內(nèi)壁底部設(shè)置有與所述坩堝組件聯(lián)動(dòng)的清理組件，所述真空罐頂部設(shè)置有與所述坩堝組件相配合的脈沖激光頭，所述真空罐一端通過(guò)管道連接有粉體收集組件。

3、進(jìn)一步的，所述放料組件包括放料主體，所述放料主體上方呈一體設(shè)置有料倉(cāng)，所述放料主體腔體內(nèi)壁轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置有輸送絞龍，位于所述放料主體的一端外側(cè)壁上設(shè)置有控制所述輸送絞龍轉(zhuǎn)動(dòng)的放料電機(jī)，相對(duì)于所述放料電機(jī)的所述放料主體一端底部開(kāi)設(shè)有放料槽，所述放料槽處設(shè)置有導(dǎo)料板。

4、進(jìn)一步的，所述坩堝組件包括固定于所述真空罐外側(cè)壁底部的升降主體，所述升降主體內(nèi)均勻分布設(shè)置有若干組升降機(jī)構(gòu)，若干組升降機(jī)構(gòu)之間設(shè)置有內(nèi)部中空的升降桿，所述升降主體底部設(shè)置有用于所述升降桿位置鎖緊的鎖止機(jī)構(gòu)，所述升降桿上方端部設(shè)置有坩堝，所述坩堝置于所述真空罐腔體內(nèi)，所述坩堝內(nèi)壁均勻分布設(shè)置有若干組放氣孔，所述放氣孔與所述升降桿相貫通，所述升降桿下方端部設(shè)置有限位環(huán)，所述限位環(huán)處與所述惰性氣體罐通過(guò)管道連接。

5、進(jìn)一步的，所述升降機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于所述升降主體上的升降基板，所述升降基板上設(shè)置有推進(jìn)氣缸，所述推進(jìn)氣缸的伸縮桿上設(shè)置有導(dǎo)向件，所述升降基板上開(kāi)設(shè)有引導(dǎo)所述導(dǎo)向件方向的引導(dǎo)槽，所述導(dǎo)向件上轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置有聯(lián)動(dòng)桿，所述聯(lián)動(dòng)桿的端部轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置有推進(jìn)主體，所述推進(jìn)主體與所述升降基板之間設(shè)置有若干組隨動(dòng)桿，所述推進(jìn)主體內(nèi)壁轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置有兩組推進(jìn)齒輪，兩組所述推進(jìn)齒輪之間設(shè)置有推進(jìn)帶，位于其中一組所述推進(jìn)齒輪處的所述推進(jìn)主體側(cè)壁上設(shè)置有推進(jìn)電機(jī)。

6、進(jìn)一步的，所述鎖止機(jī)構(gòu)包括固定設(shè)置于所述升降主體底部的鎖止主體，所述鎖止主體腔體內(nèi)相反設(shè)置有兩組鎖止氣缸，所述鎖止氣缸的伸縮桿上設(shè)置有外延桿，所述外延桿端部設(shè)置有成“v”字形的鎖止件。

7、進(jìn)一步的，所述清理組件包括呈圓弧狀的齒條，所述齒條弧度與所述真空罐內(nèi)壁弧度相匹配，所述齒條上方設(shè)置有驅(qū)動(dòng)塊，所述驅(qū)動(dòng)塊上轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置有導(dǎo)向球，所述齒條側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有與所述導(dǎo)向球相配合的導(dǎo)向槽，所述驅(qū)動(dòng)塊一側(cè)設(shè)置有驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置有與所述齒條齒槽相嚙合的驅(qū)動(dòng)齒輪，其中，所述驅(qū)動(dòng)塊上表面固定設(shè)置有與所述真空罐同向的清理機(jī)構(gòu)；

8、所述清理機(jī)構(gòu)包括固定設(shè)置于所述驅(qū)動(dòng)塊上方的清理管道，所述清理管道側(cè)壁上均勻分布設(shè)置有若干外延臂，若干所述外延臂端部?jī)A斜設(shè)置有刮板，所述外延臂上設(shè)置有與所述刮板傾斜角度相同的抽風(fēng)孔。

9、進(jìn)一步的，所述收集組件包括支撐框架，所述支撐框架上方設(shè)置有收集倉(cāng)，所述收集倉(cāng)頂部設(shè)置有收集口，所述收集口與所述真空罐通過(guò)管道相連，所述收集倉(cāng)底部設(shè)置有沉積倉(cāng)，位于所述沉積倉(cāng)處的所述收集倉(cāng)側(cè)壁上設(shè)置有抽風(fēng)機(jī)，其中，所述收集倉(cāng)腔體內(nèi)壁設(shè)置有冷卻機(jī)構(gòu)，所述冷卻機(jī)構(gòu)上均勻分布設(shè)置有若干組篩選機(jī)構(gòu)。

10、進(jìn)一步的，冷卻機(jī)構(gòu)包括呈圓柱狀的冷卻銅環(huán)，所述冷卻銅環(huán)上表面設(shè)置有分散所述收集口處風(fēng)向的導(dǎo)風(fēng)球，所述冷卻銅環(huán)外側(cè)壁環(huán)繞設(shè)置有冷卻管道，所述冷卻管道側(cè)壁上分別設(shè)置有進(jìn)水口與出水口，所述進(jìn)水口與所述出水口貫穿所述收集倉(cāng)側(cè)壁。

11、進(jìn)一步的，所述篩選機(jī)構(gòu)包括貫穿設(shè)置于所述冷卻銅環(huán)內(nèi)的沉積管道，所述沉積管道底部設(shè)置有內(nèi)置骨架，所述內(nèi)置骨架外側(cè)套設(shè)有過(guò)濾網(wǎng)。

12、一種基于等離子體的超細(xì)納米粉體制造裝置的制造方法，包括以下操作步驟：

13、s01:工作前，先對(duì)裝置的所有機(jī)構(gòu)進(jìn)行復(fù)位，根據(jù)所要制備的超細(xì)納米粉體向所述料倉(cāng)內(nèi)添加基礎(chǔ)原材料粉體，密封所述料倉(cāng)的倉(cāng)蓋，啟動(dòng)所述真空泵使所述放料組件在后續(xù)工作中保持與所述真空罐一樣的真空環(huán)境，根據(jù)所要制備的超細(xì)納米粉體參數(shù)指標(biāo)，啟動(dòng)所述放料電機(jī)帶動(dòng)所述輸送絞龍轉(zhuǎn)動(dòng)，將基礎(chǔ)原材料粉體通過(guò)所述導(dǎo)料板定量周轉(zhuǎn)至所述坩堝內(nèi)；

14、s02:啟動(dòng)所述推進(jìn)電機(jī)，在兩組所述推進(jìn)齒輪與所述推進(jìn)帶的聯(lián)動(dòng)下，使所述推進(jìn)帶轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程驅(qū)使所述升降桿上升位移，在所述坩堝抵達(dá)與所述脈沖激光頭的最佳工作位置后停下，此時(shí)，啟動(dòng)兩組所述鎖止氣缸，使其伸縮桿收縮過(guò)程讓兩組所述外延桿帶動(dòng)兩組所述鎖止件對(duì)中，從而在兩組所述鎖止件與所述升降桿側(cè)壁接觸后停下，避免后續(xù)工作過(guò)程所述坩堝產(chǎn)生回退現(xiàn)象；

15、s03:啟動(dòng)所述脈沖激光頭進(jìn)行工作，脈沖激光對(duì)所述坩堝內(nèi)基礎(chǔ)原材料粉體表面層進(jìn)行擾動(dòng)，使得基礎(chǔ)原材料的原子層吸收高能脈沖激光后迅速電離并脫離所述坩堝，另一方面，脈沖激光能夠?qū)γ撾x所述坩堝的原子簇進(jìn)行二次電離，從而為后續(xù)納米顆粒的均勻形核生長(zhǎng)提供基礎(chǔ)條件，有利于調(diào)控納米粉體的尺寸，同時(shí)所述脈沖激光頭工作過(guò)程，所述惰性氣體罐通過(guò)管道從所述坩堝的所述放氣孔釋放惰性氣體，使基礎(chǔ)原材料的原子層脫離過(guò)程中可以進(jìn)行微鈍化處理，提升后續(xù)納米粉體的分散性、穩(wěn)定性和安全性；

16、s04:在原子簇形成過(guò)程中，啟動(dòng)所述抽風(fēng)機(jī)進(jìn)行工作，所述抽風(fēng)機(jī)與所述惰性氣體罐供應(yīng)氣體過(guò)程形成循環(huán)，保證原子簇有效從所述收集口進(jìn)入所述收集倉(cāng)內(nèi)部，進(jìn)入后的原子簇會(huì)受到所述導(dǎo)風(fēng)球的作用分散進(jìn)入每組所述篩選機(jī)構(gòu)內(nèi)，此時(shí)，由于所述冷卻銅環(huán)所帶來(lái)的低溫環(huán)境，會(huì)促使原子簇蒸氣快速冷凝，從而避免氧化引起的變質(zhì)，達(dá)到超細(xì)納米粉體的形成，然后粉體經(jīng)過(guò)所述過(guò)濾網(wǎng)的篩選，將合格的超細(xì)納米粉體沉積于所述沉積倉(cāng)內(nèi)，便于后續(xù)收集；

17、s05:在整體制備過(guò)程中，由于針對(duì)超細(xì)納米粉體的制備，其收到內(nèi)部環(huán)境因素影響較多，可能會(huì)產(chǎn)生部分粉體沉積于所述真空罐腔體內(nèi)壁底部，此時(shí)，由于所述坩堝處于工作狀態(tài)，其不會(huì)影響所述清理組件的運(yùn)行，啟動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在所述驅(qū)動(dòng)齒輪與所述齒條的嚙合下，并通過(guò)所述導(dǎo)向球與所述導(dǎo)向槽的配合引導(dǎo)，使所述驅(qū)動(dòng)塊產(chǎn)生位移，所述驅(qū)動(dòng)塊位移過(guò)程，所述刮板將沉積的部分粉塵挑起，并由所述抽風(fēng)孔將粉塵帶走，其中，所述清理管道會(huì)通過(guò)軟管接于所述收集倉(cāng)的進(jìn)風(fēng)處，所以所述抽風(fēng)孔帶走的粉塵會(huì)伴隨原子簇蒸氣一并收集，無(wú)需錯(cuò)開(kāi)工作；

18、s06:在制造完成后，并復(fù)位所有機(jī)構(gòu)，等待下一輪制造。

19、有益效果：本發(fā)明設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定，實(shí)用性強(qiáng)，具有以下有益效果：

20、1、放料組件的位置以及其端部導(dǎo)料板的傾斜設(shè)置，保證了即使坩堝在工作時(shí)候上下位置發(fā)生變化，物料也可以通過(guò)自然滑落至其內(nèi)部；

21、2、坩堝組件的驅(qū)動(dòng)設(shè)置，其保證坩堝在工作時(shí)候可以抵達(dá)最佳位置的同時(shí)，其主要設(shè)置于真空罐內(nèi)部的抬高件為升降桿，也不會(huì)對(duì)后續(xù)清理組件運(yùn)行造成干涉；

22、3、鎖止機(jī)構(gòu)的設(shè)置，其可以對(duì)升降桿位置進(jìn)行鎖死，避免坩堝在抬高至最佳工作過(guò)程中，升降桿可能會(huì)產(chǎn)生的輕微回退；

23、4、清理組件的設(shè)置，其可以在超細(xì)納米粉體生產(chǎn)的過(guò)程中同時(shí)工作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)真空罐內(nèi)壁底部部分沉積粉體的收集，避免后續(xù)回收不及時(shí)產(chǎn)生的氧化變質(zhì)；

24、5、收集組件的設(shè)置，其具備原子蒸氣快速冷凝功能，從而保證最終規(guī)格質(zhì)量避免收集過(guò)程發(fā)生團(tuán)聚和變性失活，同時(shí)收集組件還具備對(duì)超細(xì)納米粉體的進(jìn)一步篩選，從而實(shí)現(xiàn)粉體快速高效的大規(guī)模收集。