CN105817637B

CN105817637B - 消融材料管约束电爆法制备纳米粉装置

Info

Publication number: CN105817637B
Application number: CN201610245360.7A
Authority: CN
Inventors: 朱亮; ***; 李志勇
Original assignee: Lanzhou University of Technology
Current assignee: Lanzhou University of Technology
Priority date: 2016-04-20
Filing date: 2016-04-20
Publication date: 2021-01-26
Anticipated expiration: 2036-04-20
Also published as: CN105817637A

Abstract

消融材料管约束电爆法制备纳米粉装置，电爆腔室（9）上设有进气阀（18），真空泵（10），电爆装置安装在电爆腔室（9）内，电动马达（1）驱使往复丝杠（6）转动从而带动丝杠螺母（7）及固定在其上的连接体（12）做往复运动。浆料（19）通过给料器（5）经导料管（15）输送到载料杆（14）的凹槽内，约束套（4）与载料杆（14）凹槽之间形成约束管，平行电极（22）安装在电极座（24）中，电容器C将高电压加载到弹性电极（17）和平行电极（22）上，大电流导入浆料（19）引发***。该装置可使电爆过程连续进行，提高了生产效率。电爆在约束管中发生，有利于约束管内导体材料获得更高的温度，更大的压强。电极更换方便，可保证粉末的纯净度。

Description

消融材料管约束电爆法制备纳米粉装置

技术领域

本发明涉及纳米粉制备技术领域，具体涉及消融材料管约束电爆法制备纳米粉装置。

背景技术

电爆法制备纳米粉是在一定的介质或真空中，对导体施加高电压，瞬间产生强大的脉冲电流，导体短时间内获得能量后由固态转变为液态、气态、等离子态，其***产物在***冲击力作用下高速溅射，自由冷却后形成纳米粉末。电爆法制备纳米粉末具有能量转换率高，工艺参数可调，不污染环境，适用材料广等优点。

目前所研究的电爆法制备纳米金属粉技术，电爆金属丝的方法最为常见。生产纯金属纳米粉末时，通常是电爆纯金属丝。而制备合金纳米粉末时，有以下三种方法：一是直接电爆合金丝，二是多根金属丝同时施加强电流电爆，三是在一种金属丝上镀上一层其它金属，然后进行***。实际生产中，用于电爆合成的有些材料很难做成丝状，例如石墨，而电爆合成所用的材料大多以粉末的形式存在，粉末用来电爆合成在原材料的选择范围上较丝广。如用粉末电爆合成合金纳米粉时，只需将两种或多种金属粉末均匀混合在一起，操作过程较丝简单，提高了生产效率。

粉末进行电爆合成时，需使粉末导体以线状形式铺展在支撑体上以便于大电流导入。实践发现，粉末导体做成线状时，粉末导体须有足够的量才能保证其导电性。在U=8 KV的初始电压下进行电爆天然石墨粉合成纳米碳粉时，当单位长度上石墨粉导体的质量大于0.32mg时，电爆合成的纳米碳粉末颗粒度较大且粒径分布范围广，得不到理想的纳米粉体。这是因为单位长度上粉末导体的质量过大时，势必会减小粉末导体上的能量密度。增大初始电压可以提高粉末导体上的能量密度，但电压超过一定值时，导体表面气体层过早击穿，粉末导体上沉积的能量明显减小，电爆材料合成效果不理想。可见，改变电压来改变粉末导体上的能量密度在电压超过一定范围时是不可行的。

发明内容

本发明的目的是提供一种消融材料管约束电爆法制备纳米粉装置。

本发明是消融材料管约束电爆法制备纳米粉装置, 包括电爆室和电爆装置，其中电爆装置包括驱动机构、给料机构、***机构，电动马达1通过动密封机构2安装在电爆腔室9外，往复丝杠6通过轴承座3以及支撑板8安装在电爆腔室9内，往复丝杠6上的丝杠螺母7带动固定在其上的连接体12做往复运动，载料杆14通过螺丝23与电极座24固定在一起后安装在连接体12中；导料管15伸入约束套4中，导料管15上的凸台与约束套4中弹簧21接触，导料管15上端口伸入到给料器5的出料口中，导料管15的下端口深入到载料杆凹槽的正上方，浆料19通过给料器5再经导料管15送入载料杆14凹槽中；平行电极22置于载料杆14上；平行电极22安装在电极座24内，电极座24与垂直导体13之间通过孔轴配合连接，电极座24通过螺母紧固在连接体12中；高压导体25、接地导体11分别与电容器C两接线柱连接；载料杆14与约束套4之间形成约束管，能够在载有浆料19的载料杆14与弹性电极17接触时使浆料19导电发生***。

本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：所述的消融材料管约束电爆法制备纳米粉装置，驱动机构、给料机构可以保证导体材料稳定连续地送进，提高了生产效率；电爆材料以浆料的形式送入载料杆中，避免了粉末在送入载料杆过程中落入电爆腔室中，电爆产生大颗粒物的情况；粉末导体以线状形式铺展在载料杆上，保证了粉末导体可靠地导电性，使得电爆过程连续；电爆在约束管中发生，有利于约束管内导体材料获得更高的温度，更大的压强；固定高压电极采用了弹簧式设计，保证了载料杆与电极的充分接触，从而在高电压作用下形成强大脉冲，低压电极安装在电极座内，可根据粉末导体种类进行更换，保证粉末的纯度。

附图说明

图1是本发明的整体示意图，图2是本发明的局部剖视图，图3是约束管示意图，附图标记及对应名称为：电动马达1，动密封2，轴承座3，约束套4，给料器5，往复丝杠6，丝杠螺母7，支撑板8，电爆腔室9，真空泵10，接地导体11，连接体12，垂直导体13，载料杆14，导料管15，绝缘套16，弹性电极17，进气阀18，浆料19，压块20，压簧21，平行电极22，螺栓23，电极座24，高压导体25。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，本发明是消融材料管约束电爆法制备纳米粉装置, 包括电爆室和电爆装置，其中电爆装置包括驱动机构、给料机构、***机构，电动马达1通过动密封机构2安装在电爆腔室9外，往复丝杠6通过轴承座3以及支撑板8安装在电爆腔室9内，往复丝杠6上的丝杠螺母7带动固定在其上的连接体12做往复运动，载料杆14通过螺丝23与电极座24固定在一起后安装在连接体12中；导料管15伸入约束套4中，导料管15上的凸台与约束套4中弹簧21接触，导料管15上端口伸入到给料器5的出料口中，导料管15的下端口深入到载料杆凹槽的正上方，浆料19通过给料器5再经导料管15送入载料杆14凹槽中；平行电极22置于载料杆14上；平行电极22安装在电极座24内，电极座24与垂直导体13之间通过孔轴配合连接，电极座24通过螺母紧固在连接体12中；高压导体25、接地导体11分别与电容器C两接线柱连接；载料杆14与约束套4之间形成约束管，能够在载有浆料19的载料杆14与弹性电极17接触时使浆料19导电发生***。

如图1、图2所示，所述的驱动机构包括电动马达1，往复丝杠6，丝杠螺母7，连接体12。电动马达1通过动密封机构2安装在电爆腔室9外，往复丝杠6通过轴承座3以及支撑板8安装在真空腔室9内，电动马达1驱使往复丝杠6转动从而带动安装在往复丝杠6上的丝杠螺母7做往复运动。载料杆14通过螺丝23与电极座24固定在一起后安装在连接体中，丝杠螺母7带动固定在其上的连接体12做往复运动，使得安装在连接体12中的载料杆14在约束套4中做往复运动。

如图1、图2所示，所述的给料机构包括给料器5，导料管15，导料管5伸入约束套4中，导料管15上的凸台与约束套4中弹簧21接触，导料管15的下端口深入到载料杆14凹槽的正上方，导料管15上端口伸入到给料器5的出料口中，浆料19可以通过给料器5再经导料管15送入载料杆14凹槽中，驱动机构带动安装在电极座中的平行电极22运动至与导料管15下端部接触时，导料管15上的凸台压缩弹簧21，使得导料管15向上运动，位于平行电极22上部。

如图1、图2、图3所示，所述的***机构包括高压导体25，接地导体11，平行电极22，垂直导体13，弹性电极17，电极座24，约束套4，载料杆14。平行电极22安装在电极座24内，为保证粉末的纯度，可根据浆料19种类更换平行电极22。电极座24与垂直导体13之间通过孔轴配合连接，电极座24通过螺母紧固在连接体中。垂直导体13可在接地导体11上的导轨内随着连接体12的驱动做往复运动。弹性电极17通过螺钉固定在高压导体25上，而约束套4通过螺钉固定在弹性电极17上。高压导体25、接地导体11分别与电容器C两接线柱连接。载料杆14与约束套4之间形成约束管，当载有浆料19的载料杆14与弹性电极17接触时，浆料19导电发生***。

如图1所示，所述的驱动机构包括电动马达1，往复丝杠2，丝杠螺母3，连接体12；往复丝杠6带动连接体12做往复运动从而带动载料杆14做往复运动，使电爆过程连续。

如图1、图2、图3所示，载料杆14与约束套4之间形成约束管，浆料19输送在约束管中；约束管一端封闭，一端开口，粉末从开口端向外喷射。

如图1、图2、图3所示，粉末以浆料19的形式从给料器5经导料管15送入约束管内。

如图1、图2、图3所示，所述的***机构中的弹性电极17固定在高压导体25上，弹性电极17与约束管接触；平行电极22安装在电极座24内，根据浆料19种类能够更换平行电极22。

本发明的实施过程为：启动真空泵10，对电爆腔室9抽真空，抽真空完毕后，打开进气阀18，向电爆腔室9中充入氩气，充至电爆所需气压时，关闭进气阀。直流高压发生器H.V产生10KV高压对电容器C充电，电容器C充电完成后，启动电动马达1，电动马达1驱使往复丝杠6转动从而带动安装在往复丝杠6上的丝杠螺母7做往复运动，丝杠螺母7带动固定在其上的连接体12做往复运动，使得安装在连接体12中的载料杆14在约束套4中做往复运动。同时打开给料器5阀门，将浆料19通过导料管15均匀地送到载料杆14的凹槽内，约束套4与载料杆14凹槽之间形成约束管，当装有浆料19的载料杆14送入到弹性电极17和平行电极22之间的合适位置时，电容器C将高电压加载到弹性电极17和平行电极22上，大电流导入浆料19，浆料19瞬间产生大量焦耳热引发***，***产物沿约束管开口端喷出，完成一次电爆过程。浆料19每进入弹性电极17和平行电极22电极之间就电爆一次，可实现连续定向电爆。对***产生的粉末进行收集。

Claims

1.消融材料管约束电爆法制备纳米粉装置，包括电爆室和电爆装置，其中电爆装置包括驱动机构、给料机构、***机构，其特征是：电动马达（1）通过动密封机构（2）安装在电爆腔室（9）外，往复丝杠（6）通过轴承座（3）以及支撑板（8）安装在电爆腔室（9）内，往复丝杠（6）上的丝杠螺母（7）带动固定在其上的连接体（12）做往复运动，载料杆（14）通过螺丝（23）与电极座（24）固定在一起后安装在连接体（12）中；导料管（15）伸入约束套（4）中，导料管（15）上的凸台与约束套（4）中弹簧（21）接触，导料管（15）上端口伸入到给料器（5）的出料口中，导料管（15）的下端口深入到载料杆凹槽的正上方，浆料（19）通过给料器（5）再经导料管（15）送入载料杆（14）凹槽中；平行电极（22）置于载料杆（14）上；平行电极（22）安装在电极座（24）内，电极座（24）与垂直导体（13）之间通过孔轴配合连接，电极座（24）通过螺母紧固在连接体（12）中；高压导体（25）、接地导体（11）分别与电容器C两接线柱连接；载料杆（14）与约束套（4）之间形成约束管，能够在载有浆料（19）的载料杆（14）与弹性电极（17）接触时使浆料（19）导电发生***。

2.根据权利要求1所述的消融材料管约束电爆法制备纳米粉装置，其特征在于：所述的驱动机构包括电动马达（1），往复丝杠（6），丝杠螺母（7），连接体（12）；往复丝杠（6）带动连接体（12）做往复运动从而带动载料杆（14）做往复运动，使电爆过程连续。

3.根据权利要求1所述的消融材料管约束电爆法制备纳米粉装置，其特征在于：载料杆（14）与约束套（4）之间形成约束管，浆料（19）输送在约束管中；约束管一端封闭，一端开口，粉末从开口端向外喷射。

4.根据权利要求1所述的消融材料管约束电爆法制备纳米粉装置，其特征在于：粉末以浆料（19）的形式从给料器（5）经导料管（15）送入约束管内。

5.根据权利要求1所述的消融材料管约束电爆法制备纳米粉装置，其特征在于：所述的***机构中的弹性电极（17）固定在高压导体（25）上，弹性电极（17）与约束管接触；平行电极（22）安装在电极座（24）内，根据浆料（19）种类能够更换平行电极（22）。