[实用新型]一种用于蒸发冷凝法制备金属纳米粉体的坩埚

说明书

技术领域

本实用新型涉及金属纳米粉体制备工具技术领域，尤其涉及一种用于蒸发冷凝法制备金属纳米粉体的坩埚。

背景技术

金属纳米材料是纳米材料的一个重要分支，在导电浆料、印刷电子、高效催化剂、吸波隐形材料、高密度磁记录材料、固体推进剂等领域有广泛应用前景。目前，大批量制备金属纳米粉体多采用物理法进行，其中以蒸发-冷凝法最为常见。蒸发-冷凝法是在真空蒸发室内充入低压的惰性气体，通过蒸发源的加热作用将金属原料气化，金属原子蒸气与惰性气体原子碰撞而失去能量，然后冷凝成金属纳米粒子。加热的方式主要有电阻加热、感应加热、电弧等离子加热、激光加热和电子束加热。其中，与其它加热方式相比，感应加热具有加热效率高、速度快、非接触式、工艺简单、容易实现自动化、设备可大功率长时间运转等优点。但是，目前在利用感应加热蒸发-冷凝法制备金属纳米粉体时，能量利用率仍然较低。其原因归根结底是现有的进行感应加热蒸发-冷凝法制备金属纳米粉体的坩埚保温性能差，导致传导散热和辐射散热大；同时，在高温条件下，现有的坩埚也容易损坏，此两种原因是金属纳米粉体生产成本高的因素之一。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有技术的不足提供一种用于蒸发冷凝法制备金属纳米粉体的坩埚，该坩埚不仅能够减少热量耗散、提高能量利用率，而且具有改进的耐用性。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种用于蒸发冷凝法制备金属纳米粉体的坩埚，包括坩埚主体、坩埚外套和填充于坩埚主体与坩埚外套之间的隔热填料，所述坩埚主体包括圆筒形容器和设置于圆筒形容器上部的坩埚盖，所述坩埚盖嵌设有用于导出金属蒸气的喷嘴和用于导入惰性气体的进气嘴。

优选地，所述坩埚盖开设有第一圆孔和第二圆孔，所述喷嘴嵌设于所述第一圆孔内，所述进气嘴嵌设于所述第二圆孔内。

优选地，所述喷嘴呈圆管状，所述喷嘴的下段的外径小于其上段的外径，所述喷嘴的下段嵌设于所述第一圆孔内。

优选地，所述第二圆孔的上段的内径大于其下段的内径；所述进气嘴呈圆管状，所述进气嘴的下段的外径小于其上段的外径，所述进气嘴的下段嵌设于所述第二圆孔的上段。

优选地，所述隔热填料的填充高度高于所述坩埚盖的顶部并低于所述喷嘴和进气嘴的顶部。

优选地，所述坩埚盖与所述圆筒形容器咬合连接。

优选地，所述坩埚外套包括圆筒形外套和与该圆筒形外套底端可拆卸连接的圆形底板。

优选地，所述坩埚主体为石墨坩埚主体、氧化锆坩埚主体、氮化锆坩埚主体、二硼化锆坩埚主体、氧化铝坩埚主体、氮化铝坩埚主体、碳化钛坩埚主体、二硼化钛坩埚主体、氮化硅坩埚主体、碳化硅坩埚主体、硼化硅坩埚主体、氮化硼坩埚主体或者碳化硼坩埚主体。

优选地，所述隔热填料为氧化锆隔热填料或者氧化铝隔热填料。氧化锆和氧化铝具有较低的导热系数，有利于隔热，减少热量耗散，从而可提高能量利用率。

优选地，所述坩埚外套为氧化铝坩埚外套、莫来石坩埚外套或者碳化硅坩埚外套。

本实用新型的有益效果：本实用新型的坩埚，制备金属纳米粉体时，将金属原料置于坩埚主体内，并将整个坩埚放入蒸发室内，坩埚周围绕设有感应加热线圈。启动加热设备后，感应加热线圈中交流电产生的交变磁场作用在坩埚中的金属原料上，并在金属原料内产生涡电流，从而将金属原料加热并蒸发为金属原子蒸气。在蒸发过程中，惰性气体经坩埚盖上嵌设的进气嘴进入到坩埚主体的内部，并将坩埚主体内的金属原子蒸气从坩埚盖上嵌设的喷嘴带出至坩埚主体外。在此过程中，金属原子蒸气在惰性气体介质中扩散、迁移，并与惰性气体原子碰撞而失去部分能量，从而凝聚成金属纳米粒子。本实用新型特别适用于蒸发冷凝法制备金属纳米粉体，使用本实用新型的坩埚进行蒸发冷凝法制备金属纳米粉体，能够减少热量耗散，提高能量利用率，从而可以减少生产的能耗；同时，本实用新型实坩埚具有良好的耐高温性，并且可以进行拆卸组装，增加部件的可重复使用性，避免个别部件损坏而造成坩埚整体的损坏，进而可以降低生产成本。

附图说明

图1为本实用新型坩埚的结构示意图。

图2为本实用新型坩埚的坩埚主体的结构示意图。

图3为本实用新型坩埚的坩埚外套的结构分解示意图。

图4为本实用新型坩埚的进气嘴与惰性气体导管连接的结构示意图。

图5为金属纳米粉体在制备过程中能量分配的流程图。

附图标记包括：

10—坩埚主体           11—坩埚盖           12—圆筒形容器