br>[0038] 進(jìn)一步地參見圖3,圓筒形外套21的底部向下延伸設(shè)置有底緣211，底緣211的內(nèi) 徑大于圓筒形外套21的內(nèi)徑，并且底緣211的內(nèi)徑與圓形底板22的直徑相對應(yīng)，底緣211 的高度與圓形底板22的厚度相對應(yīng)，保證圓形底板22能嵌入底緣211內(nèi)時(shí)實(shí)現(xiàn)密封穩(wěn)定 連接。
[0039] 感應(yīng)加熱蒸發(fā)-冷凝法制備金屬納米粉體一般選擇在1~20kPa的氣壓范圍內(nèi)進(jìn) 行，在該氣壓范圍內(nèi)，制備納米銅、納米銀或納米金時(shí)，需要將銅加熱至1816°C以上、銀加熱 至1510°C以上、金加熱至2000°C以上，因此坩堝主體10必須具有良好的耐高溫性。那么， 坩堝主體10的原料優(yōu)選石墨，石墨具有熔點(diǎn)高（3652°C )、熱膨脹系數(shù)?。? X 10 6m/m · K)、 抗熱震性好、高溫下不與銅銀金反應(yīng)、成本低等的優(yōu)點(diǎn)，非常適用于作為制備納米銅、納米 銀或納米金用的坩堝主體10的原料。同時(shí)，隔熱填料30為氧化鋯。在進(jìn)行高溫作業(yè)時(shí)，氧 化鋯不會與石墨發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。其中，作為隔熱填料30的氧化鋯優(yōu)選氧化鋯顆?；蛘哐趸?錯纖維，氧化錯顆粒的粒徑優(yōu)選在0. 5~3mm的范圍內(nèi)。
[0040] 優(yōu)選地，坩堝外套20的原料由氧化鋁、莫來石、碳化硅中的一種或兩種以上的原 料制成。具體的，采用氧化鋁、莫來石、碳化硅中的一種或兩種以上的原料制成的坩堝外套 20具有良好的耐高溫性，且氧化鋁、莫來石、碳化硅原料價(jià)格相對低廉，可以降低生產(chǎn)成本。
[0041] 實(shí)施例二：
[0042] 本實(shí)施例與實(shí)施例一的不同之處在于，坩堝主體10的原料選用氧化鋁或者氮化 鋁，氧化鋁或者氮化鋁材質(zhì)的坩堝主體10同樣具有耐高溫的性能，該種坩堝主體10適用于 納米鋁的制備；同時(shí)，隔熱填料30為氧化鋁。在進(jìn)行高溫作業(yè)時(shí)，氧化鋁不會與氮化鋁發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)。其中，作為隔熱填料30的氧化鋁優(yōu)選氧化鋁顆粒或者氧化鋁纖維，氧化鋁顆粒 的粒徑優(yōu)選在〇· 5~3mm的范圍內(nèi)。
[0043] 本實(shí)施例的其余部分與實(shí)施例一相同，在本實(shí)施例中未解釋的特征，均采用實(shí)施 例一的解釋，這里不再進(jìn)行贅述。
[0044] 實(shí)施例三：
[0045] 本實(shí)施例與實(shí)施例一的不同之處在于，坩堝主體10的原料選用氧化鋯，優(yōu)選采用 穩(wěn)定的氧化鋯，穩(wěn)定的氧化鋯材質(zhì)的坩堝主體10同樣也具有耐高溫的性能，該種坩堝主體 10適用于納米鐵、納米鈷和納米鎳的制備；同時(shí)，隔熱填料30為氧化鋯。在進(jìn)行高溫作業(yè) 時(shí)，氧化鋯之間不會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。其中，作為隔熱填料30的氧化鋯優(yōu)選氧化鋯顆?；蛘?氧化錯纖維，氧化錯顆粒的粒徑優(yōu)選在0. 5~3mm的范圍內(nèi)。
[0046] 本實(shí)施例的其余部分與實(shí)施例一相同，在本實(shí)施例中未解釋的特征，均采用實(shí)施 例一的解釋，這里不再進(jìn)行贅述。
[0047] 實(shí)施例四：
[0048] 本實(shí)施例與實(shí)施例一的不同之處在于，坩堝主體10的原料選用氮化鋯、二硼化 鋯、碳化鈦、二硼化鈦、氮化硅、碳化硅、硼化硅、氮化硼或者碳化硼。氮化鋯、二硼化鋯、碳化 鈦、二硼化鈦、氮化硅、碳化硅、硼化硅、氮化硼或者碳化硼原料制成的坩堝主體10具有耐 高溫的性能，同樣適用于蒸發(fā)冷凝法制備金屬納米粉體。
[0049] 本實(shí)施例的其余部分與實(shí)施例一相同，在本實(shí)施例中未解釋的特征，均采用實(shí)施 例一的解釋，這里不再進(jìn)行贅述。
[0050] 以下針對本實(shí)用新型的坩堝特別適用于蒸發(fā)冷凝法制備金屬納米粉體做進(jìn)一步 說明：
[0051] 感應(yīng)加熱蒸發(fā)-冷凝法制備金屬納米粉體時(shí)，將金屬原料置于坩堝中，并將坩堝 放入蒸發(fā)室內(nèi)，坩堝周圍繞設(shè)有感應(yīng)加熱線圈。在蒸發(fā)室內(nèi)充入低壓的惰性氣體，啟動加熱 設(shè)備，感應(yīng)加熱線圈中交流電產(chǎn)生的交變磁場作用在坩堝中的金屬原料上，并在金屬原料 內(nèi)產(chǎn)生渦電流，從而將金屬原料加熱并蒸發(fā)為金屬原子蒸氣，金屬原子蒸氣在惰性氣體介 質(zhì)中擴(kuò)散、迀移，并與惰性氣體原子碰撞而失去部分能量，從而凝聚成金屬納米粒子。
[0052] 蒸發(fā)和冷凝過程中的能量分配過程，如圖5所示。從加熱熱源注入金屬原料的能 量Qe分配為幾個(gè)方面：
[0053] 金屬原料被加熱至平衡溫度時(shí)的吸熱；
[0054] 金屬原料的熔化潛熱；
[0055] 傳給周圍環(huán)境的傳導(dǎo)、對流、輻射散熱；
[0056] 金屬蒸發(fā)時(shí)的氣化潛熱；
[0057] 金屬蒸氣在凝聚過程中釋放的部分潛熱，由介質(zhì)氣體或冷卻壁帶走。
[0058] 當(dāng)工藝條件一定時(shí)，熔體會在某一溫度下達(dá)到平衡。在能量分配的過程中，金屬升 溫到平衡溫度的吸熱、熔化潛熱以及氣化潛熱是生成納米粒子的有效能量（記為Ot5s )，而 因能量注入效率損失的能量及散熱損失的能量則屬于無效能量（記為(??)。因此，能量 利用率η可定義為單位蒸發(fā)量時(shí)有效能量與總消耗能量的比值（I) : n = QwiAQlf5s+(? 效）。
[0059] 金屬的熔化潛熱、氣化潛熱和吸熱與加熱方式和過程無關(guān)，是隨材料而定的恒量， 因此，Qwi與時(shí)間無關(guān)，對單位蒸發(fā)量而言為一常數(shù)。而因能量注入效率和散熱損失的能量 (??則與加熱方式和過程密切相關(guān)，并且為時(shí)間的函數(shù)。
[0060] 因能量注入效率損失的能量可表示為（2) =Qis = (1 - Ke)Wt ;
[0061] 式中，Ke為能量注入效率，W為加熱源功率，t為完成單位蒸發(fā)量的時(shí)間。
[0062] 系統(tǒng)散熱損失的總熱量(???與散熱面積A、系統(tǒng)與環(huán)境的溫度差Λ T以及傳熱時(shí) 間t之間有如下關(guān)系（3) :Q散熱=K · Λ T · A · t ;
[0063] 式中，K為導(dǎo)熱系數(shù)，它與溫度、氣流狀況、保溫措施等有關(guān)。
[0064] 將（2)、（3)代入⑴得（4):
[0065] 可見，提尚能量利用率的途徑有：提尚能量注入效率Ke ;減小熱傳導(dǎo)系數(shù)K ;或者 減小完成單位蒸發(fā)量的時(shí)間t。
[0066] 能量注入效率Ke主要與加熱方式和設(shè)備自身特點(diǎn)有關(guān)，而導(dǎo)熱系數(shù)K與坩堝有密 切關(guān)系。
[0067] 本實(shí)用新型的坩堝具有良好的保溫性能，可以減少傳導(dǎo)散熱和輻射散熱，將熱量 局限在坩堝內(nèi)，將金屬原料快速升溫并維持在所需溫度，從而提高能量利用率。同時(shí)，本實(shí) 用新型的坩堝具有良好保溫性能也利于加快蒸發(fā)速度，減小完成單位蒸發(fā)量的時(shí)間t，從而 提尚能量利用率。
[0068] 綜上所述可知本實(shí)用新型特別適用于蒸發(fā)冷凝法制備金屬納米粉體，本實(shí)用新型 的坩堝用于進(jìn)行蒸發(fā)冷凝法制備金屬納米粉體，具有減少熱量耗散、提高能量利用、減少生 產(chǎn)能耗、良好的耐高溫性、可進(jìn)行拆卸組裝、部件可重復(fù)使用、以及生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)；從而 得以令其在使用上，增進(jìn)以往技術(shù)中所未有的效能而具有實(shí)用性，成為一極具實(shí)用價(jià)值的 產(chǎn)品。
[0069] 以上內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí) 用新型的思想，在【具體實(shí)施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為 對本實(shí)用新型的限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于蒸發(fā)冷凝法制備金屬納米粉體的坩堝，其特征在于：包括坩堝主體、坩堝 外套和填充于坩堝主體與坩堝外套之間的隔熱填料，所述坩堝主體包括圓筒形容器和設(shè)置 于圓筒形容器上部的坩堝蓋，所述坩堝蓋嵌設(shè)有用于導(dǎo)出金屬蒸氣的噴嘴和用于導(dǎo)入惰性 氣體的進(jìn)氣嘴。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于蒸發(fā)冷凝法制備金屬納米粉體的坩堝，其特征在于：所 述坩堝蓋開設(shè)有第一圓孔和第二圓孔，所述噴嘴嵌設(shè)于所述第一圓孔內(nèi)，所述進(jìn)氣嘴嵌設(shè) 于所述第二圓孔內(nèi)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于蒸發(fā)冷凝法制備金屬納米粉體的坩堝，其特征在于：所 述噴嘴呈圓管狀，所述噴嘴的下段的外徑小于其上段的外徑，所述噴嘴的下段嵌設(shè)于所述 第一圓孔內(nèi)。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于蒸發(fā)冷凝法制備金屬納米粉體的坩堝，其特征在于：所 述第二圓孔的上段的內(nèi)徑大于其下段的內(nèi)徑；所述進(jìn)氣嘴呈圓管狀，所述進(jìn)氣嘴的下段的 外徑小于其上段的外徑，所述進(jìn)氣嘴的下段嵌設(shè)于所述第二圓孔的上段。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于蒸發(fā)冷凝法制備金屬納米粉體的坩堝，其特征在于：所 述隔熱填料的填充高度高于所述坩堝蓋的頂部并低于所述噴嘴和進(jìn)氣嘴的頂部。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于蒸發(fā)冷凝法制備金屬納米粉體的坩堝，其特征在于：所 述坩堝蓋與所述圓筒形容器咬合連接。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于蒸發(fā)冷凝法制備金屬納米粉體的坩堝，其特征在于：所 述坩堝外套包括圓筒形外套和與該圓筒形外套底端可拆卸連接的圓形底板。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于蒸發(fā)冷凝法制備金屬納米粉體的坩堝，其特征在于：所 述坩堝主體為石墨坩堝主體、氧化鋯坩堝主體、氮化鋯坩堝主體、二硼化鋯坩堝主體、氧化 鋁坩堝主體、氮化鋁坩堝主體、碳化鈦坩堝主體、二硼化鈦坩堝主體、氮化硅坩堝主體、碳化 硅坩堝主體、硼化硅坩堝主體、氮化硼坩堝主體或者碳化硼坩堝主體。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于蒸發(fā)冷凝法制備金屬納米粉體的坩堝，其特征在于：所 述隔熱填料為氧化鋯隔熱填料或者氧化鋁隔熱填料。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于蒸發(fā)冷凝法制備金屬納米粉體的坩堝，其特征在于：所 述坩堝外套為氧化鋁坩堝外套、莫來石坩堝外套或者碳化硅坩堝外套。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及金屬納米粉體制備工具技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于蒸發(fā)冷凝法制備金屬納米粉體的坩堝，包括坩堝主體、坩堝外套和填充于坩堝主體與坩堝外套之間的隔熱填料，所述坩堝主體包括圓筒形容器和設(shè)置于圓筒形容器上部的坩堝蓋，所述坩堝蓋嵌設(shè)有用于導(dǎo)出金屬蒸氣的噴嘴和用于導(dǎo)入惰性氣體的進(jìn)氣嘴。本實(shí)用新型特別適用于蒸發(fā)冷凝法制備金屬納米粉體，使用本實(shí)用新型的坩堝進(jìn)行蒸發(fā)冷凝法制備金屬納米粉體，能夠減少熱量耗散，提高能量利用率，從而可以減少生產(chǎn)的能耗；同時(shí)，本實(shí)用新型實(shí)坩堝具有良好的耐高溫性，并且可以進(jìn)行拆卸組裝，增加部件的可重復(fù)使用性，避免個(gè)別部件損壞而造成坩堝整體的損壞，進(jìn)而可以降低生產(chǎn)成本。
【IPC分類】B22F9/12, B82Y40/00
【公開號】CN204724856
【申請?zhí)枴緾N201520369376
【發(fā)明人】莫志源, 楊順林, 廖昌
【申請人】長沙市宇順顯示技術(shù)有限公司, 深圳市宇順電子股份有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年6月1日