[发明专利]利用轴向注入等离子体喷枪生产纳米级粉末和微米级粉末的方法和装置

权利要求书

1.生产纳米级粉末或微米级粉末的方法，所述方法包括：

i)提供包含汇聚室的轴向注入等离子体喷枪；

ii)向所述等离子体喷枪轴向输送液体前体；

iii)在输送至所述汇聚室之前雾化所述液体前体，从而在通过所述喷枪生成的等离子体流中形成颗粒热流；

iv)将所述颗粒热流引入室中；

v)在骤冷位置处向所述室中引入骤冷气体或液体；

vi)冷却所述颗粒热流，并收集由此生成的粉末。

2.权利要求1的方法，其中所述骤冷气体或液体以与所述室的径向成一定角度引入到所述室中，以便形成涡流。

3.权利要求2的方法，其中所述骤冷气体或液体还引入为沿所述室的壁的帘。

4.权利要求1的方法，其中所述流中所述颗粒的颗粒温度冷却速率通过在所述喷枪和所述骤冷位置之间提供热罩来改变。

5.权利要求1的方法，其中所述骤冷气体或液体通过骤冷环引入所述室中，并且所述流中所述颗粒的颗粒温度冷却速率通过增加或减少另外的冷却环来改变。

6.权利要求1的方法，其中骤冷前所述流中所述颗粒的颗粒温度冷却速率通过改变所述喷枪和所述骤冷位置之间的距离来改变。

7.权利要求1的方法，其中所述流中所述颗粒的停留时间通过在所述喷枪和所述骤冷位置之间提供热罩来改变。

8.权利要求1的方法，其中骤冷前所述流中所述颗粒的停留时间通过改变所述喷枪和所述骤冷位置之间的距离来改变。

9.权利要求1的方法，其中所述流中所述颗粒的尺寸通过改变选自气体组成、气体流量和功率水平的喷枪参数来改变。

10.权利要求1的方法，其中所述流中所述颗粒的尺寸通过改变选自液体进料量和雾化气流量的雾化参数来改变。

11.权利要求1的方法，其中所述流中所述颗粒的尺寸通过改变所述骤冷气体的速度、量、注入角和组成来改变。

12.权利要求1的方法，其中引入所述骤冷气体后所述颗粒热流的所述冷却通过在输送过程中向所述热流中加冷却气流进行。

13.权利要求1的方法，其中所述骤冷气体或液体选自空气、氩气、氮气、二氧化碳或水。

14.一种生产纳米级粉末或微米级粉末的系统，所述系统包含：

i)用于输送液体前体的进料装置；

ii)包括汇聚室的轴向注入等离子体喷枪；

iii)雾化装置，其用于在将所述液体前体输送至所述汇聚室之前雾化所述液体前体，从而在由所述喷枪生成的等离子体流中形成颗粒热流；

iv)用于所述颗粒热流与骤冷气体反应的室；

v)用于在骤冷位置处将所述骤冷气体引入至所述室的装置；和

vi)用于收集由此生成的纳米级粉末或微米级粉末的装置。

15.权利要求14的系统，其中所述室包含数量可变的室段。

16.权利要求14的系统，其中用于将所述骤冷气体引入至所述室的所述装置包含数量可变的气体引入法兰。

17.权利要求14的系统，所述系统还包含在所述喷枪和所述骤冷位置之间的热罩。

18.权利要求17的系统，其中所述热罩包含：

i)高熔点金属的内圆筒；

ii)外圆筒；和

iii)在所述内圆筒和外圆筒之间的间隙中提供的水流。

19.权利要求17的系统，其中所述热罩包含：

i)陶瓷或石墨的内圆筒；

ii)外圆筒；和

iii)在所述内圆筒和外圆筒之间的间隙中提供的惰性气体流。

20.权利要求18的系统，其中所述内圆筒由选自钨、钼和不锈钢的材料制成。

21.权利要求19的系统，其中所述内圆筒由选自石墨、氧化锆、氧化钇稳定的氧化锆、氧化铝氧化锆和氧化钙稳定的氧化锆的材料制成。