專(zhuān)利名稱(chēng)：納米氧化鋅及低熔點(diǎn)金屬氧化物粉體的生產(chǎn)設(shè)備的制作方法
專(zhuān)利說(shuō)明 本實(shí)用新型涉及一種生產(chǎn)納米氧化鋅及低熔點(diǎn)金屬氧化物粉體的設(shè)備，具體說(shuō)是一種用鋅錠及低熔點(diǎn)金屬錠工業(yè)化生產(chǎn)納米氧化鋅和低熔點(diǎn)金屬氧化物粉體的設(shè)備。納米氧化鋅及低熔點(diǎn)金屬氧化物粉體的生產(chǎn)在國(guó)內(nèi)已有很多廠家，但國(guó)內(nèi)企業(yè)以往一般是采用化學(xué)法生產(chǎn)，用化學(xué)法生產(chǎn)納米氧化鋅及低熔點(diǎn)金屬氧化物粉體有能耗大，污染嚴(yán)重，設(shè)備復(fù)雜，投資高等缺陷，為克服上述缺陷，我們選擇了等離子汽相法來(lái)生產(chǎn)納米氧化鋅及低熔點(diǎn)金屬氧化物粉體。
1808年，Davy和Ritter歷史上第一次在兩個(gè)水平碳電極之間熾燃了電弧并進(jìn)行觀察，將其取名為“ElectrcAre”，意思是“電的拱形物”，這就是中文名詞“電弧”的由來(lái)。之后，電弧，尤其是等離子電弧在工業(yè)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，我們?cè)玫入x子電弧制取過(guò)“銀、銅、鐵、鎳”等金屬材料的納米級(jí)粉體材料，均已獲得成功。但是，在用同樣設(shè)備制取納米氧化鋅及低熔點(diǎn)金屬氧化物粉體時(shí)，因其熔點(diǎn)、汽化點(diǎn)均較低，大規(guī)模生產(chǎn)有一些問(wèn)題，因此，特意設(shè)計(jì)了這樣一套等離子電弧生產(chǎn)納米氧化鋅及低熔點(diǎn)金屬氧化物粉體的設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)較大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有工業(yè)化生產(chǎn)價(jià)值的新型設(shè)備，生產(chǎn)納米級(jí)氧化鋅及低熔點(diǎn)金屬氧化物粉體。
本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)如下措施實(shí)施該設(shè)備包括Z軸升降系統(tǒng)、X軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、Y軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、冷水銅坩鍋、電極及其升降系統(tǒng)、汽化室及收集粉體裝置六個(gè)部分。其中Z軸升降系統(tǒng)位于機(jī)架的下部，由電機(jī)及電機(jī)主軸上的升降絲桿、與該絲桿嚙合的升降導(dǎo)軌、升降導(dǎo)軌頂部的托盤(pán)和托盤(pán)四周的滾珠組成，控制電機(jī)正、反轉(zhuǎn)，可使托盤(pán)上的X軸、Y軸、冷水銅坩鍋?zhàn)魃?、下移?dòng)，裝填鋅錠及低熔點(diǎn)金屬錠時(shí)能使坩鍋移出汽化室外，制粉時(shí)使坩鍋置于汽化室內(nèi)。在機(jī)架的中部設(shè)有X軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由電機(jī)、電機(jī)主軸上的絲桿、與絲桿嚙合的導(dǎo)軌和與托盤(pán)接觸的滾珠組成；在X軸運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌上固定有Y軸運(yùn)動(dòng)總成，在Y軸運(yùn)動(dòng)總成上固定有用8～10mm厚紫銅板制成的具有雙層體壁的方形的冷水銅坩鍋，雙層體壁間設(shè)有冷水通道，控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速，可使上面的冷水銅坩鍋沿X軸方向移動(dòng)。在機(jī)架的上部設(shè)有由電機(jī)、電機(jī)主軸上連接的電極及電極升降桿和與該升降桿嚙合的導(dǎo)軌組成的Y軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能使上面放置的冷水銅坩鍋沿Y軸方向移動(dòng)；在冷水銅坩鍋上方設(shè)有汽化室，汽化室頂部設(shè)有粉塵出口，經(jīng)法蘭和管道與粉塵收集器相連，將被冷水銅坩鍋內(nèi)汽化后的鋅及低熔點(diǎn)金屬氧化物粉體送入收集器內(nèi)。
本實(shí)用新型有如下特點(diǎn)當(dāng)X、Y、Z三軸均勻定位后，鋅錠及低熔點(diǎn)金屬錠被固定在汽化室中央，在鋅錠及低熔點(diǎn)金屬錠和電極之間引燃電弧后，X、Y軸在微處理機(jī)的控制下運(yùn)動(dòng)，使整塊鋅錠及低熔點(diǎn)金屬錠能夠均勻的被燒蝕、汽化，由于汽化鋅錠及低熔點(diǎn)金屬錠時(shí)采用了冷水銅坩鍋，所以，不會(huì)被燒蝕。以鋅為例，一塊25kg的鋅錠大約30分鐘內(nèi)就會(huì)被全部汽化，汽化后停機(jī)，更換新的鋅錠，打掃汽化室。每8小時(shí)可制取約250kg納米氧化鋅。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝流程便于控制，產(chǎn)量高，無(wú)污染，投資小，節(jié)省能源，適合生產(chǎn)粒徑小于100nm的氧化鋅或低熔點(diǎn)金屬氧化物的納米級(jí)粉體。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、Z軸升降電機(jī)；2、Z軸升降導(dǎo)軌；3、Z軸升降絲桿；4、Z軸托盤(pán)；5、Z軸滾珠；6、X軸滾珠；7、X軸運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌；8、Y軸運(yùn)動(dòng)總成；9、冷水銅坩鍋進(jìn)水口；10、電源；11、電極升降電機(jī)；12、電極升降絲桿；13、電極升降導(dǎo)軌；14、電極；15、汽化室出水口；16、汽化室；17、汽化室出口；18、連接法蘭；19、管道；20、粉塵收集器；21、汽化室冷水入口；22、冷水銅坩鍋出水口；23、鋅錠；24、冷水銅坩鍋；25、X軸運(yùn)動(dòng)電機(jī)；26、X軸運(yùn)動(dòng)絲桿；27、機(jī)架。參照附圖在機(jī)架(27)的下部，裝有Z軸升降電機(jī)(1)，Z軸升降導(dǎo)軌(2)，Z軸升降導(dǎo)軌(2)上，安裝有Z軸升降絲桿(3)，在Z軸升降絲桿(3)的上部裝有Z軸托盤(pán)(4)，Z軸托盤(pán)(4)的兩邊裝有Z軸滾珠(5)，可使Z軸托盤(pán)(4)通過(guò)Z軸滾珠(5)上、下移動(dòng)。Z軸托盤(pán)上裝有X軸滾珠(6)，X軸運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌(7)和X軸運(yùn)動(dòng)電機(jī)(25)；與X軸運(yùn)動(dòng)電機(jī)(25)同軸相連的X軸運(yùn)動(dòng)絲桿(26)可作X方向運(yùn)動(dòng)。在X軸運(yùn)動(dòng)絲桿作X方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，裝在其上面的Y軸運(yùn)動(dòng)總成(8)亦可作Y方向運(yùn)動(dòng)。在Y軸運(yùn)動(dòng)總成(8)上，裝置著用8～10mm厚的紫銅板制成的方形冷水銅坩鍋(24)，冷卻水可從冷水銅坩鍋進(jìn)水口(9)進(jìn)入雙層體壁結(jié)構(gòu)的冷水銅坩鍋(24)的夾層中，從冷水銅坩鍋出水口(22)排出。冷水銅坩鍋內(nèi)可放置鋅錠或低熔點(diǎn)金屬錠(23)，其外殼與電源(10)正極相連。在機(jī)架(27)的上部，設(shè)有汽化室(16)，冷卻水從汽化室冷水入口(21)進(jìn)入汽化室雙層體壁的夾層中，從汽化室出水口(15)排出。汽化室頂部設(shè)有汽化室出口(17)和連接法蘭(18)，通過(guò)管道(19)與粉塵收集器(20)相連接，汽化后的金屬粉體進(jìn)入粉塵收集器(20)進(jìn)行收集。
在機(jī)架(27)上部，還設(shè)有電極升降電機(jī)(11)和電極升降導(dǎo)軌(13)，電極升降導(dǎo)軌(13)上裝有電極升降絲桿(12)，電極(14)與電極升降絲桿(12)相連，并通過(guò)導(dǎo)線與電源(10)負(fù)極相聯(lián)。當(dāng)電極升降電機(jī)(11)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電極(14)可作上、下移動(dòng)，調(diào)整其與鋅錠及低熔點(diǎn)金屬錠(23)間的距離。
本設(shè)備的具體工作過(guò)程于下首先，啟動(dòng)Z軸升降電機(jī)(1)，電機(jī)啟動(dòng)后通過(guò)Z軸升降導(dǎo)軌(2)，Z軸升降絲杠(3)，帶動(dòng)Z軸托盤(pán)(4)和滾珠(5)在機(jī)架(27)內(nèi)緩緩下降，當(dāng)冷水銅坩鍋(24)的鍋面降至汽化室(16)的下邊緣約10cm處時(shí)，使Z軸電機(jī)停止，將鋅錠及低熔點(diǎn)金屬錠(23)置入冷水銅坩鍋內(nèi)。再次啟動(dòng)Z軸升降電機(jī)，Z軸上升，使冷水銅坩鍋上升至汽化室中央。
打開(kāi)冷卻門(mén)，使冷水從冷水銅坩鍋進(jìn)水口(9)進(jìn)入冷水銅坩鍋雙層體壁的夾層中，從冷水銅坩鍋的出水口(22)流出。同時(shí)，冷卻水從雙層體壁的汽化室入水口(21)進(jìn)入，從汽化室出水口(15)流出。
啟動(dòng)電極升降電機(jī)(11)，帶動(dòng)電極升降絲桿(12)，在電極升降導(dǎo)軌(13)上上、下移動(dòng)，調(diào)節(jié)好電極(14)與鋅錠及低熔點(diǎn)金屬錠(23)之間的距離，打開(kāi)電源(10)，引燃電弧，同時(shí)啟動(dòng)X軸電機(jī)(25)，帶動(dòng)X軸運(yùn)動(dòng)絲杠(26)在X軸運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌(7)上運(yùn)動(dòng)，Y軸運(yùn)動(dòng)總成(8)亦作Y方向運(yùn)動(dòng)。這樣，在微處理器的控制下，鋅錠及低熔點(diǎn)金屬錠跟隨作X、Y方向運(yùn)動(dòng)，使得鋅錠及低熔點(diǎn)金屬錠能被等離子弧均勻的燒蝕、汽化。被汽化后的鋅粉通過(guò)汽化室出口(17)，連接法蘭(18)，管道(19)，進(jìn)入粉塵收集器(20)。當(dāng)一塊鋅錠被汽化完后，關(guān)閉電源，停止X、Y軸的運(yùn)動(dòng)，啟動(dòng)Z軸電機(jī)，使冷水銅坩鍋緩緩降下，清掃汽化室和冷水銅坩鍋重新置入鋅錠，進(jìn)行下一輪生產(chǎn)。
一塊25kg的鋅錠，當(dāng)電源功率＞6Okw時(shí)，30分鐘內(nèi)可汽化完畢，每天開(kāi)2班可生產(chǎn)約500kg納米氧化鋅，生產(chǎn)一噸納米氧化鋅約需耗電2500度。同理，該設(shè)備亦可用于納米氧化鉍、氧化銻、氧化鉛粉等低熔點(diǎn)金屬氧化物粉體的生產(chǎn)。生產(chǎn)出來(lái)的粉體粒徑小于100nm，純度高，質(zhì)量好。
權(quán)利要求1.一種納米氧化鋅及低熔點(diǎn)金屬氧化物粉體的生產(chǎn)設(shè)備，包括Z軸升降系統(tǒng)、X軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、Y軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、冷水銅坩鍋、電極及其升降系統(tǒng)、汽化室及收集粉體裝置，其特征是Z軸升降系統(tǒng)設(shè)于機(jī)架的下部，由電機(jī)及電機(jī)主軸上的升降絲桿，與絲桿嚙合的升降導(dǎo)軌、升降導(dǎo)軌頂端的托盤(pán)和托盤(pán)四周的滾珠組成；在機(jī)架的中部設(shè)有包括X軸運(yùn)動(dòng)電機(jī)，及該電機(jī)主軸上的X軸運(yùn)動(dòng)絲桿，與X軸運(yùn)動(dòng)絲桿嚙合的導(dǎo)軌和與托盤(pán)接觸的X軸滾珠組成的X軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，在X軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌上固定有Y軸運(yùn)動(dòng)總成，在Y軸運(yùn)動(dòng)總成上固定有用厚銅板制成的具有雙層體壁的方形冷水銅坩鍋；在冷水銅坩鍋的上方機(jī)架上設(shè)有由Y軸運(yùn)動(dòng)電機(jī)，該電機(jī)主軸上連接的電極及電極升降絲桿和與電極升降絲桿嚙合的導(dǎo)軌組成的Y軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)；在電極上連接有電源的正極，在冷水銅坩鍋上連接有電源的負(fù)極；在冷水銅坩鍋的上方還設(shè)有氣化室，氣化室的頂部設(shè)有粉塵出口并經(jīng)法蘭和管道與粉塵收集器相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)設(shè)備，其特征是所述冷水銅坩鍋由8～10mm厚的紫銅板制成，鍋體是方形，由兩層體壁組成，兩層體壁間為冷水通道，該通道的一端設(shè)有進(jìn)水口，另一端設(shè)有出水口，鍋體內(nèi)為鋅錠或低熔點(diǎn)金屬的熔化室。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生產(chǎn)設(shè)備，其特征是所述氣化室由雙層體壁組成，在雙層體壁之間為冷水通道，在氣化室頂部的冷水通道上設(shè)有出水口，在氣化室下部的冷水通道上設(shè)有進(jìn)水口。
專(zhuān)利摘要一種納米氧化鋅及低熔點(diǎn)金屬氧化物粉體的生產(chǎn)設(shè)備，屬冶金技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型克服了以往采用化學(xué)法生產(chǎn)納米氧化鋅及低熔點(diǎn)金屬氧化物粉體帶來(lái)的能耗大，污染嚴(yán)重，設(shè)備復(fù)雜，投資多等缺陷。采用等離子汽相法生產(chǎn)納米氧化鋅及低熔點(diǎn)金屬氧化物粉體，其結(jié)構(gòu)是在機(jī)架下部設(shè)有Z軸升降系統(tǒng)，中部設(shè)有X軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，在X軸運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的導(dǎo)軌上固定有Y軸運(yùn)動(dòng)總成，在該總成上固定有雙層體壁的冷水銅坩堝；在機(jī)架上部設(shè)有由電極、電極升降桿及其嚙合的導(dǎo)軌組成。其中電極接電源的正極，電源負(fù)極與坩堝相接，坩堝上方設(shè)有帶粉塵出口和法蘭的汽化室。適合作生產(chǎn)納米氧化鋅及低熔點(diǎn)金屬氧化物粉體的設(shè)備。
文檔編號(hào)B22F9/02GK2808365SQ20052004986
公開(kāi)日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2005年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月22日
發(fā)明者陳致遠(yuǎn), 陳志平 申請(qǐng)人:陳致遠(yuǎn), 陳志平