[发明专利]一种纳米级镍铝合金粉的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米粉体的生产方法，具体地涉及一种纳米级镍铝合金粉的生产方法，属于纳米合金粉制备技术领域。

背景技术

现有技术中，由于设备不适合或工艺参数没调整好等原因，往往使生产出的镍铝合金粉存在颗粒形状不规则、粒径大小不可控、氧含量高、镍铝合金比例不符合要求等缺点，从而影响采用该纳米级镍铝合金粉制成的镍铝合金材料制品的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米级镍铝合金粉的生产方法，用该方法制备的纳米级镍铝合金形状规则，粒径可控，氧含量低，镍铝合金比例可调。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种纳米级镍铝合金粉的生产方法，在依次连通的高温蒸发器、粒子控制器及收集器组成的反应系统中进行，包括以下操作步骤：

（1）将纯度≥99.9%的镍原料和纯度≥99.9%的铝原料通过各自的加料口加入到高温蒸发器内的坩埚中，镍原料和铝原料可按任意比例加入，当镍铝合金中镍或铝的含量不为零时，则加入的镍的质量百分比比铝多0～10%，检查反应系统的气密性合格后，对反应系统进行抽真空，然后开启设置于高温蒸发器底部的氮气阀，向反应系统充入氮气，使反应系统内的气氛为惰性并且反应系统内部压力为75～150kPa；

（2）开启设置于高温蒸发器顶部的等离子枪，以产生的高频等离子气作为加热源对镍原料和铝原料进行加热蒸发，将镍原料和铝原料加热到沸腾状态形成镍蒸气和铝蒸气，在高温蒸发器内形成镍蒸气和铝蒸气的混合蒸气；因坩埚内原料的不断消耗，在蒸发的同时应适时补充加入镍原料和铝原料，具体加料量需要根据坩埚内原料的蒸发量和镍铝合金的比例进行补充，通常情况下，镍原料的加入速度为10～0㎏/h，铝原料的加入速度为0～10㎏/h；

（3）调节高温蒸发器底部的氮气流量至15～120m³/h，使蒸发出的镍蒸气和铝蒸气随氮气气流输送到与高温蒸发器连通的粒子控制器，在粒子控制器中镍蒸气和铝蒸气经不断地碰撞、融合、固化形成镍铝合金颗粒，所述镍铝合金颗粒的粒径为10～3000nm、形状为球形；

其中所述的粒子控制器为聚冷管，所述聚冷管的管结构包括五层，由内向外依次为石墨管、碳毡管、碳毡管、不锈钢管、不锈钢管，其中两层不锈钢管之间设置有冷水循环系统，夹带镍铝合金颗粒的氮气气流从石墨管内流过；

（4）粒子控制器内的氮气气流将镍铝合金颗粒输送到与粒子控制器连通的收集器，使镍铝合金颗粒在收集器内的气固分离器外壁进行附着，然后开启气流末端设置于气固分离器内部的氮气阀，使气固分离器外壁的镍铝合金颗粒被集中到收集器底部的收料斗中。

与现有技术相比，本发明利用物理气相蒸发法进行的纳米级镍铝合金粉的生产方法具有以下显著优点和有益效果：

1）采用高频等离子气作为加热源对镍原料和铝原料进行加热，使其直接生成纳米级的镍蒸气和铝蒸气；

2）镍和铝蒸气在整个反应过程中呈高度分散状态，且无其它杂质进入反应系统，保证生成的纳米级镍铝合金粉纯度高、颗粒形状为规则球形、粒度分布均匀、粉体流动性好；

3）粒径跨度大，通过调节工艺参数即调节高温蒸发器内氮气气流量的大小，从而直接生产出所需粒径的纳米级镍铝合金粉，纳米级镍铝合金粉的粒径可控制在10～3000nm之间任何区域；

4）整个镍铝合金粉的制备过程都是在密闭的反应系统内完成，且反应系统的内部气氛为惰性，所以制成的纳米级镍铝合金粉氧含量低；

5）通过调整镍原料和铝原料的加料量以及在蒸发过程中调整镍原料和铝原料的加入速度，来达到调节镍铝合金粉的成分比例，可实现制备的纳米级镍铝合金粉的镍铝比例根据要求任意调整；

6）工艺周期短，不需要后续处理，成本相对较低。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步具体描述。

纳米级镍铝合金的生产方法，其操作步骤如下：