[发明专利]激光蒸发多腔体金属/碳纳米粉体连续生产方法

说明书

本发明涉及纳米粉体生产技术领域，具体是一种激光蒸发多腔体金属/碳纳米粉体连续生产方法。通过利用激光蒸发多腔体钠米粉体制备装置，将激光功率增加至靶材熔化功率，通过对激光功率的控制，来改变阳极的蒸发效率，通过控制腔体中的温度梯度，形成不同粒径的纳米粉体，可实现连续生产。本发明可实现多种不同成分粉体的同时制备，避免了粉体制备过程中的相互污染，提高了粉体的纯度，生产效率大大提高、成本降低，在产业上可以实现不同腔体之间不断切换、持续蒸发纳米粉体的生产效果，在真空系统满足持续工作的前提下可以实现连续化生产。

技术领域

本发明涉及纳米粉体生产技术领域，具体是一种金属/碳纳米粉体连续生产方法。

背景技术

直流电弧等离子体是制备纳米粒子，特别是“核/壳”型金属(合金)纳米复合粒子、碳相关材料及陶瓷纳米材料的一种有效热源，目前采用此方法初步实现了宏量生产，例如中国专利申请：一种多源直流电弧自动化纳米粉体生产系统及方法(201410189518.4)，但对于大规模工业化生产，还存在着许多技术问题，主要表现在如何高效率、低成本、高纯度、无污染、连续化的制备纳米粉体。

现有纳米粉体制备设备及工艺主要都是针对纳米粉体在单腔体即单生成室中生成、分级、捕集和处理，这种单腔体的粉体制备设备及工艺存在以下缺陷：

1、生产效率较低，成本较高

目前，单腔体的粉体制备设备及工艺，在完成真空抽取、粉体生成及处理、真空保持等循环过程中，大部分时间用于抽真空和真空保持并循环此过程，一次制备过程中用于此真空抽取和真空保持的时间占到50％-70％，而实际粉体生产时间为15-20％，整体而言，生产效率较低，同时由于真空抽取和真空保持并反复重复此过程，将消耗大量的能源，使得成本大大增加。

2、纯度较低、存在交叉污染

单腔体的粉体制备设备及工艺，在制备完成一种材料的纳米粉体制备后，如果再制备其他材料的粉体，至少存在2种粉体之间的相互污染，从而降低纳米粉体的纯度。

3、无法实现真正意义上的连续化生产

目前的单腔体的粉体制备设备及工艺，虽然可以通过阳极材料的持续送料和供给，实现一定程度上的连续化生产，但是受制于阳极材料的尺寸，在材料持续送料和供给过程中会存在不够连续的问题，同时由于连续送料对腔体真空度的影响，这种方法在大规模工业化生产上无法在保证产品质量的前提下实现连续化生产，在不久将来逐步淘汰。

目前，激光热源主要应用于材料加工领域，通过激光热源实现增材制造，例如中国专利申请：一种激光-复合焊枪(201510144976.0)。本发明首次应用激光实现纳米粉体的产业化生产，实现了激光热源的有效控制，提高了纳米粉体的生产效率。已有激光热源蒸发的激光类型主要包括：CO₂气体激光束、YAG固体激光束或二极管激光束，采用连续或者脉冲输出模式。

发明内容

本发明的目的在于提供激光蒸发多腔体金属/碳纳米粉体连续生产方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

激光蒸发多腔体金属/碳纳米粉体连续生产方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)、放置靶材：在各独立腔体的靶材固定器上安装相同成分或不同成分的单金属、金属合金或碳材料与催化剂的混合物靶材为阳极，以熔点高于3000℃的金属为阴极，靶材的上方的腔体内壁上开口处密封安装砷化镓玻璃，并对砷化镓玻璃进行冷却；

(2)、抽真空：关闭各独立腔体的舱门，打开各独立腔体的真空阀门，对所有的腔体抽真空至真空度不高于10^-4Pa，关闭各独立腔体的真空阀门；

(3)、充入工作气体：打开各独立腔体的进气阀门，通入氩气和氢气的混合气体为工作气体；