利用电弧放电热等离子体化学合成方法制备金属及化合物纳米粉体

技术详述

一、技术简介

（一）用于合成纳米粉末的等离子体化学设备（生产率达到1公斤/小时）模型如图1所示，设备界面如图2所示。

图1 设备模型

图2 设备界面

1. 等离子体加速器.2.反应器.3.渗透器4.废气净化器5. 原料计量器 6.粉末排泄系统.7. 净化系统 8.滤器的净系统9. 粉末卸载10. 卸载开关11. 产品收集器  12.孰料收集器  13. 等离子体加速器电源 14. 成套测量仪器.15. 供气系统  16. 供水系统

（二）通过等离子体化学合成方法获得的纳米粉末

1. 金属：W, Mo, Ni, Co, Zn, Cu, Ta, Nb    (20-100 нм) 

2. 氧化物：Al₂O₃, TiO₂, SiO₂, ZrO₂, HfO₂, Y₂O₃, MgO   (50–200 нм)  

3. 连接：TiCxNy, TiN, TiC, SiC, Cr₃C₂  (30–200 нм)

4. 合成：W – С    硬质合金工具；Ag – SnO₂    电接触材料； Al₂O₃-Cr₂O₃ (-Fe₂O₃) (-CoO) 高温色素；

5. 燃料元件的催化剂：Ba-Sr-Co-Fe-O, La-Ni-O；Sr-Fe-Co-O, Ni-Co-O；La-Ni-Co-O，La-Sr-Co-O；        

6. 弥散强化组分：HfO₂  -Y₂O₃ ,HfO₂ -Y₂O₃ -Al₂O₃；ZrO₂-Y₂O₃, HfO₂ -Y₂O₃ -ZrO₂；Al₂O₃-Y₂O₃, Al₂O₃-Y₂O₃ – ZrO₂。       

等离子体化学合成参数对钨粉分散组成的影响（如图3、图4所示）。

图3 影响曲线（X-摩尔，Y-浓度）

图4 影响的相关计算

氧化铝纳米粉末特性（如图5、图6、图7所示）。

图5 氧化铝纳米粉末特性

图6 氧化铝纳米粉末特性

图7 氧化铝纳米粉末特性

等离子体化学合成参数对碳氮化钛粉末分散组成的影响（如图8、图9所示）。

图8 等离子体化学合成参数对碳氮化钛粉末分散组成的影响

图9 等离子体化学合成参数对碳氮化钛粉末分散组成的影响

纳米粉末合成等离子体化学实验设备如图10所示。

图10 纳米粉末合成等离子体化学实验设备

二、应用影响

在等离子体中获得的纳米粉末可能应用领域如下：

1. 铸造合金，焊缝，聚合胶粘剂；
2. 纳米填料（用于金属基体和聚合物的复合）；
3. 创造纳米结构，金属，金属陶瓷，陶瓷材料的组成；
4. 纳米结构涂层的组成（其中有保护性的，温压的，辐射吸收的）。
技术优势

本技术具有以下优势：

1. 有机会得到各种样子的纳米粉体-特性的成分，化合，结构；

2. 能够控制物理-化学性质的所地粉体；

3. 高速等离子体过程和小尺寸反应装置；

4. 使用原始材料在不同集合体形式或范围广泛的花合体；

5. 能够创造高生产率的工业设备。

适用对象

本技术可应用于铸造合金，焊缝，聚合胶粘剂；纳米填料； 创造纳米结构，金属，金属陶瓷，陶瓷材料的组成；以及纳米结构涂层生产等领域。