[实用新型]一种真空无坩埚熔炼等离子体制备高纯纳米材料的装置

说明书

一种真空无坩埚熔炼等离子体制备高纯纳米材料的装置，包括真空熔炼室、等离子枪、其特征在于：还包括熔炼线圈、原料夹具、原料液过渡室、雾化室，所述熔炼线圈设置在真空熔炼室中，并穿过真空熔炼室侧壁与位于外部的熔炼线圈外部电极连接，所述原料液过渡室为漏斗状，位于真空熔炼室正下方，所述雾化室位于原料液过渡室下方，所述等离子枪通过等离子枪座安装在雾化室上。本实用新型将等离子体制备纳米粉末材料的方法和无坩埚熔炼的方法结合在一起，解决了原材料送料过程中杂质污染问题，使用该方法可以制备超高纯度纳米粉末材料。

技术领域

本实用新型涉及化工实验设备技术领域，尤其涉及一种真空无坩埚熔炼等离子体制备高纯纳米材料的装置。

背景技术

纳米材料全称为纳米级结构材料，是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间，由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。纳米材料的高强度、高扩散性、高塑性、低密度、高电阻、高比热、强软磁性等特殊性能使纳米材料可广泛地用于高力学性能环境、光热吸收、非线性光学、磁记录、特殊导体、热交换材料、敏感元件、润滑剂等领域。目前合成纳米材料的方法多种多样，主要分为化学方法(如电解法和羟基热分解法水浆加压氧还原法等)和物理方法(激光法及等离子体法)，其中等离子体法生产纳米金属粉体是利用高频电源放电产生等离子体弧为热源，使金属汽化蒸发，再经收集器冷却凝聚，从而生成纳米金属粉体，由于用等离子体法制备的纳米金属粉体产量大、粒度容易控制、粉体性能好等优点，在工业上已经得到广泛应用，但使用等离子体制备纳米粉末材料的装置通常使用金属丝材直接送料或者使用中频、高频等常规熔炼炉将材料熔炼成金属液体的方式送料，而很多特殊材料如果制作成丝材，难度和成本很大，且丝材经过送料机构后表面沾染了其他杂质成分，对于制备高纯粉末材料而言并不可取。而选择使用常规中频、高频熔炼炉熔炼方法，熔体长期接触炉内壁的耐火材料等，也有很大成程的杂质污染，同样不利于制备高纯粉末材料。

实用新型内容

本实用新型的目的是:解决背景技术中提出的问题，提供一种真空无坩埚熔炼等离子体制备高纯纳米材料的装置，将等离子体制备纳米粉末材料的方法和无坩埚熔炼的方法结合在一起，解决原材料送料过程中杂质污染问题，提高等离子体制备纳米粉末材料产品的纯度。

本实用新型的技术方案是：一种真空无坩埚熔炼等离子体制备高纯纳米材料的装置，包括真空熔炼室、等离子枪，还包括熔炼线圈、原料夹具、原料液过渡室、雾化室，所述真空熔炼室的下方通过原料液过渡室与雾化室联通，所述熔炼线圈设置在真空熔炼室中，并穿过真空熔炼室侧壁与熔炼线圈外部电极连接，所述原料夹具设置在真空熔炼室顶壁上，所述等离子枪通过等离子枪座安装在雾化室上；

进一步地，原料液过渡室为漏斗状，位于真空熔炼室正下方，雾化室位于原料液过渡室下方；

进一步地，原料夹具设置在熔炼线圈上方，使原材料棒被原料夹具夹装好后，与熔炼线圈的螺旋部分同轴心，且原材料棒的最低点高于熔炼线圈螺旋部分的最低点；

进一步地，熔炼线圈为螺旋收缩状中频或者高频感应线圈，且熔炼线圈的螺旋直径从上向下逐渐变小，位于最下方的熔炼线圈的螺旋直径大于原材料棒的直径，使经熔炼线圈加热的原材料棒从下端开始逐渐熔化；

进一步地，熔炼线圈的螺旋中心轴与原料液过渡室的中心轴共线，经熔炼线圈加热熔化后的原料液自然滴落，可以直接穿过原料液过渡室，流入雾化室；

进一步地，等离子枪座设置在雾化室上部靠近原料液过渡室的位置，等离子枪座上设有原料液漏孔和等离子枪安装孔，安装在等离子枪座上的等离子枪喷射的火焰覆盖雾化室上方与原料液过渡室相邻的区域，通过原料液漏孔流进雾化室的原料液被等离子火焰的高温蒸发；

进一步地，等离子枪至少有两支，优选的，等离子枪为三支；

进一步地，所有等离子枪喷射的离子火焰交织在同一点上；