本發(fā)明屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體的說涉及一種采用高頻等離子體技術(shù)和設(shè)備生產(chǎn)粒徑100nm以下金屬鉻（cr）納米粉的的工藝。

背景技術(shù)：

尺度范圍在1~100nm，且呈現(xiàn)出與常規(guī)材料有顯著差別的特殊物理化學(xué)效應(yīng)的材料稱之為納米材料。金屬納米材料是納米材料的一個重要分支，金屬納米粉體屬零維納米材料，它具有不同于宏觀物體和單個原子的磁、光、電、聲、熱、力及化學(xué)等方面奇異特性。

鉻納米粉作為半導(dǎo)體、導(dǎo)電涂料、化工催化劑及太陽能吸收體原材料已被應(yīng)用于粉末冶金制品、高溫合金、電工合金、精密合金、化工產(chǎn)品，同時，也是制作氧化鉻、碳化鉻、氮化鉻的原材料?，F(xiàn)有的鉻納米粉制取方法有電弧法、激光法和化學(xué)法，其中電弧法生產(chǎn)的鉻納米粉存在顆粒不均勻的不足；激光法粒徑窄、質(zhì)量好，但成本高、產(chǎn)量低；而化學(xué)法獲得的鉻納米粉活性低，影響使用效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是要提供一種高頻等離子體法鉻納米粉的生產(chǎn)工藝，采用該工藝生產(chǎn)的鉻納米粉顆粒均勻、質(zhì)量好，成本低、產(chǎn)量高、具有較高的鉻納米粉活性；該生產(chǎn)工藝原材料使用粒徑為10μm的金屬鉻粉，設(shè)備采用高頻等離子體粉體生產(chǎn)設(shè)備。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，該高頻等離子體法鉻納米粉的生產(chǎn)工藝包括以下步驟：

①、首先啟動真空機(jī)組對“高頻等離子體粉體生產(chǎn)設(shè)備”整體抽真空，使其真空度達(dá)到6.0×10^-2pa，然后注入高純氬氣，啟動氣體壓縮機(jī)，拉動工作介質(zhì)氣體在設(shè)備內(nèi)循環(huán)5分鐘后停機(jī)；再次對設(shè)備整體抽真空，同時充入高純氬氣，再啟動氣體壓縮機(jī)，拉動工作介質(zhì)氣體在設(shè)備內(nèi)循環(huán)5分鐘后停機(jī)，如此反復(fù)3～4次氣體潤洗，旨在減少密閉設(shè)備內(nèi)部空氣、水分的含量，盡可能提高工作介質(zhì)氣體氬氣的純度；

②、設(shè)備啟動前設(shè)定蓄能罐氣體壓力達(dá)到0.6mpa（表壓），設(shè)備內(nèi)部壓力達(dá)到0mpa（表壓）；啟動設(shè)備，采用純氬氣在高頻高壓電激勵下點火，穩(wěn)定后轉(zhuǎn)換為蓄能罐供氣的工作介質(zhì)氣體，調(diào)整氣體流量使離子氣流量達(dá)到40～60l/min，內(nèi)冷卻氣體流量140l/min以上，送粉氣流量達(dá)到10～20l/min左右，保證蓄能罐壓力不小于0.4mpa；調(diào)整陽極電壓7～8.5kv，陽極電流5.5～8a；

③、待燈具內(nèi)等離子焰流穩(wěn)定后緩慢啟動送粉器，由送粉氣路輸送原料自送粉槍進(jìn)入等離子焰流，通過視鏡觀察等離子焰流尾焰，如有流星狀發(fā)亮顆粒則應(yīng)減少送粉量或加大設(shè)備功率，應(yīng)首先考慮選擇減少送粉量；氬等離子體溫度約10000k，鉻的熔點1857℃、沸點2672℃，流經(jīng)等離子焰流的原料鉻粉將全部被氣化成鉻金屬蒸汽并被等離子焰流帶動進(jìn)入主機(jī)罐，經(jīng)淬冷氣路供給的氬氣冷卻，鉻金屬蒸汽凝結(jié)為固體鉻納米粉；

④、凝固的鉻納米粉與工作氣體混合在一起呈氣溶膠狀彌散在主機(jī)罐體內(nèi)部，在工作介質(zhì)氣體帶動下進(jìn)入收集裝置，粉體被濾芯強(qiáng)制隔離，分離出的工作介質(zhì)氣體則通過管路進(jìn)入凈化裝置；濾芯因表面粉體堆積過多將會影響過濾效率，可由壓差傳感器檢測濾芯兩側(cè)的壓力差，達(dá)到設(shè)定值啟動反吹電磁閥，通過濾芯反吹氣路引入純凈高壓工作介質(zhì)氣體反向沖洗清除濾芯表面堆積的粉體，也可以在壓差傳感器發(fā)出報警后，采取人工擊打方式振動濾芯，使其表面堆積的粉體因振動掉落；不論是采用氣體反沖洗還是采用擊打振動方式，其目的都是使堆積在濾芯的粉體掉落到收集裝置的底部，通過包裝箱實現(xiàn)納米粉體的真空包裝；經(jīng)過所述凈化裝置的凈化工作介質(zhì)氣體經(jīng)氣體回路、水汽過濾器流回壓縮機(jī)，由壓縮機(jī)壓縮后經(jīng)壓縮機(jī)出氣管進(jìn)入蓄能罐，重復(fù)循環(huán)使用。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點和積極效果：

1、本發(fā)明工作介質(zhì)氣體采用高純氬氣，送粉裝置采用轉(zhuǎn)盤式送粉器或沸騰式送粉器，送粉槍采用不銹鋼水冷卻結(jié)構(gòu)，制作出的鉻納米粉平均粒徑40nm，粉體粒徑均勻，外貌呈球形。工作過程是：啟動高頻等離子體多功能粉體生產(chǎn)設(shè)備，通過高頻感應(yīng)線圈在燈具內(nèi)激發(fā)氬高溫等離子體，以氬氣為載體，通過送粉器將氬氣和鉻粉的氣物混合物經(jīng)送粉槍送入等離子體焰流，在等離子體的高溫作用下，鉻粉氣化為煙氣混合物并從燈具的底部流出，經(jīng)燈具底部的淬冷氬氣冷卻，氣化的金屬液滴在主機(jī)罐凝結(jié)為固體顆粒，此時顆粒為細(xì)小納米粉，彌散在工作介質(zhì)氣體（氬氣）中形成煙霧狀氣溶膠。在氣體壓縮機(jī)的作用下，煙霧狀氣溶膠從主機(jī)罐流入粉體收集裝置，經(jīng)過濾芯的強(qiáng)制過濾實現(xiàn)氣、物分離，濾芯截留下的粉塵就是成品納米粉，流過濾芯的工作介質(zhì)氣體經(jīng)凈化裝置再次凈化，經(jīng)壓縮機(jī)加壓循環(huán)使用。

2、本發(fā)明采用高頻感應(yīng)激活燈具內(nèi)氬氣形成等離子體，這種氬等離子體是溫度達(dá)10000k的高溫等離子體，可以很容易使流經(jīng)等離子體焰流的鉻粉蒸發(fā)、氣化，經(jīng)淬冷后獲得的納米粉粒徑分布窄，球形化好，由于無電極污染，生產(chǎn)粉體純度高。

3、本發(fā)明采用氬氣作為工作介質(zhì)氣體，可以循環(huán)使用，降低生產(chǎn)成本。

4、本發(fā)明采用濾芯強(qiáng)制過濾方式分離工作介質(zhì)氣體和粉體成品，收集效率高。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明高頻等離子體設(shè)備構(gòu)成示意圖。

圖2為本發(fā)明生產(chǎn)工藝流程示意圖。

具體實施方式

如圖1所示，“高頻等離子體粉體生產(chǎn)設(shè)備”包括氣體流量控制柜1、蓄能罐2、流量計3、送粉氣路4、離子氣氣路5、內(nèi)冷卻氣路6、淬冷氣路7、外冷卻氣路8、送粉器9、送粉槍10、濾芯反吹氣路11、粉體收集裝置12、濾芯13、凈化裝置14、氣體回路15、包裝箱16、水汽過濾器17、氣體壓縮機(jī)18、壓縮機(jī)出氣管19、主機(jī)罐20、視鏡21、燈具22和感應(yīng)線圈23構(gòu)成；所述氣體流量控制柜1用于檢測、控制設(shè)備各路所需氣體流量，蓄能罐2置于氣體流量控制柜1內(nèi)部，蓄能罐2進(jìn)氣口連接壓縮機(jī)出氣管19，出氣口依次連接送粉氣路4、離子氣氣路5、內(nèi)冷卻氣路6、淬冷氣路7和濾芯反吹氣路11；其中送粉氣路4通過送粉器9與送粉槍10連接，離子氣氣路5、內(nèi)冷卻氣路6與燈具22連接，所述線圈23套在燈具22外部、在燈具22內(nèi)部感應(yīng)產(chǎn)生等離子體，送粉槍10置于燈具22內(nèi)部并同軸；所述淬冷氣路7與主機(jī)罐20上部連接，外冷卻氣路8與燈具22連接、通過空氣壓縮機(jī)壓縮空氣對燈具實施外部冷卻；所述燈具22置于主機(jī)罐20頂部，主機(jī)罐20側(cè)面設(shè)置有視鏡21，所述粉體收集裝置12通過管路與主機(jī)罐20連接，在粉體收集裝置12內(nèi)部設(shè)置有濾芯13，所述濾芯13為形狀固定的空心圓筒，可以采用陶瓷材料、粉末冶金材料或纖維材料制作；濾芯反吹氣路11與粉體收集裝置12相聯(lián)接，可以從蓄能罐2引入工作介質(zhì)氣體（氬氣）進(jìn)入粉體收集裝置12對濾芯13進(jìn)行反向清洗；所述凈化裝置14通過管路與粉體收集裝置12出風(fēng)口連接，凈化裝置14出風(fēng)口連接氣體回路15，所述氣體回路15通過水汽過濾器17連接氣體壓縮機(jī)18；所述主機(jī)罐20底部、粉體收集裝置12底部、凈化裝置14底部均設(shè)置有包裝箱16，用于實現(xiàn)對粉體真空包裝。

為清除設(shè)備管道、罐體內(nèi)壁吸附的水汽，在所述氣體壓縮機(jī)18進(jìn)氣口前端布置有水汽過濾器17，內(nèi)部分層放置硅膠、五氧化二磷等，用于清除設(shè)備內(nèi)壁吸附的水汽，進(jìn)一步提高設(shè)備的真空度。

如圖2所示：1、一種高頻等離子體法鉻納米粉的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：

①、首先啟動真空機(jī)組對“高頻等離子體粉體生產(chǎn)設(shè)備”整體抽真空，使其真空度達(dá)到6.0×10^-2pa，然后注入高純氬氣，啟動氣體壓縮機(jī)，拉動工作介質(zhì)氣體在設(shè)備內(nèi)循環(huán)5分鐘后停機(jī)；再次對設(shè)備整體抽真空，同時充入高純氬氣，再啟動氣體壓縮機(jī)，拉動工作介質(zhì)氣體在設(shè)備內(nèi)循環(huán)5分鐘后停機(jī)，如此反復(fù)3～4次氣體潤洗，旨在減少密閉設(shè)備內(nèi)部空氣、水分的含量，盡可能提高工作介質(zhì)氣體氬氣的純度；

②、設(shè)備啟動前設(shè)定蓄能罐氣體壓力達(dá)到0.6mpa（表壓），設(shè)備內(nèi)部壓力達(dá)到0mpa（表壓）；啟動設(shè)備，采用純氬氣在高頻高壓電激勵下點火，穩(wěn)定后轉(zhuǎn)換為蓄能罐供氣的工作介質(zhì)氣體，調(diào)整氣體流量使離子氣流量達(dá)到40～60l/min，內(nèi)冷卻氣體流量140l/min以上，送粉氣流量達(dá)到10～20l/min左右，保證蓄能罐壓力不小于0.4mpa；調(diào)整陽極電壓7～8.5kv，陽極電流5.5～8a；

③、待燈具內(nèi)等離子焰流穩(wěn)定后緩慢啟動送粉器，由送粉氣路輸送原料自送粉槍進(jìn)入等離子焰流，通過視鏡觀察等離子焰流尾焰，如有流星狀發(fā)亮顆粒則應(yīng)減少送粉量或加大設(shè)備功率，應(yīng)首先考慮選擇減少送粉量；氬等離子體溫度約10000k，鉻的熔點1857℃、沸點2672℃，流經(jīng)等離子焰流的原料鉻粉將全部被氣化成鉻金屬蒸汽并被等離子焰流帶動進(jìn)入主機(jī)罐，經(jīng)淬冷氣路供給的氬氣冷卻，鉻金屬蒸汽凝結(jié)為固體鉻納米粉；

④、凝固的鉻納米粉與工作氣體混合在一起呈氣溶膠狀彌散在主機(jī)罐體內(nèi)部，在工作介質(zhì)氣體帶動下進(jìn)入收集裝置，粉體被濾芯強(qiáng)制隔離，分離出的工作介質(zhì)氣體則通過管路進(jìn)入凈化裝置；濾芯因表面粉體堆積過多將會影響過濾效率，可由壓差傳感器檢測濾芯兩側(cè)的壓力差，達(dá)到設(shè)定值啟動反吹電磁閥，通過濾芯反吹氣路引入純凈高壓工作介質(zhì)氣體反向沖洗清除濾芯表面堆積的粉體，也可以在壓差傳感器發(fā)出報警后，采取人工擊打方式振動濾芯，使其表面堆積的粉體因振動掉落；不論是采用氣體反沖洗還是采用擊打振動方式，其目的都是使堆積在濾芯的粉體掉落到收集裝置的底部，通過包裝箱實現(xiàn)納米粉體的真空包裝；經(jīng)過所述凈化裝置的凈化工作介質(zhì)氣體經(jīng)氣體回路、水汽過濾器流回壓縮機(jī)，由壓縮機(jī)壓縮后經(jīng)壓縮機(jī)出氣管進(jìn)入蓄能罐，重復(fù)循環(huán)使用。