本發(fā)明屬于粉末加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電場輔助球磨方法。

背景技術(shù)：

高能球磨制備合金粉末的方法是目前超細(xì)粉體制備及機(jī)械合金化最常用的技術(shù)之一，其通常是利用高能球磨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)把金屬或合金粉末粉碎成超細(xì)微粒，即將兩種或兩種以上粉末同時(shí)放入高能球磨機(jī)的球磨罐中進(jìn)行高能球磨，粉末顆粒經(jīng)壓延、壓合、碾碎、再壓合的反復(fù)過程，可以使粉末晶粒及顆粒尺寸不斷細(xì)化，最后可以獲得組織和成分分布均勻的超細(xì)合金粉末。由于這種方法是利用機(jī)械能使粉末達(dá)到合金化，而不是用熱能或電能，所以高能球磨制備合金粉末的方法也成為機(jī)械合金化。目前，高能球磨技術(shù)在材料研究領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，利用高能球磨機(jī)可制備純金屬納米粉末、納米金屬間化合物、納米復(fù)合材料、納米陶瓷材料等，是新材料制備的一種途徑。

作為一種固態(tài)加工技術(shù)，高能球磨技術(shù)表現(xiàn)出一定的強(qiáng)制性和非平衡性，它實(shí)質(zhì)上就是對(duì)被處理粉末的一個(gè)能量強(qiáng)加的過程。在現(xiàn)有高能球磨機(jī)中，振動(dòng)式球磨機(jī)是目前應(yīng)用較多的球磨機(jī)之一，其粉磨加工量大，但振動(dòng)球磨機(jī)通常只是單純通過轉(zhuǎn)動(dòng)或振動(dòng)球磨罐，利用球磨罐中磨球的機(jī)械能來處理粉末，這在很大程度上影響加工效率，由此引起的球磨器具對(duì)產(chǎn)品粉末的污染嚴(yán)重。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述背景技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種電場輔助球磨方法，包括以下步驟：

1）將電極棒密封安裝在球磨罐的蓋板的中部，并把所述球磨罐和電極棒分別與高壓直流電源或高壓交流電源的兩極連接；

2）在球磨罐中放入磨球和待處理粉末，安裝好球磨罐的蓋板；

3）將球磨罐固定安裝在貼壁球磨裝置的振動(dòng)臺(tái)上，通過真空泵對(duì)密閉的球磨罐抽至低于1×10^-7pa，使球磨罐內(nèi)達(dá)到真空狀態(tài)；

4）接通高壓直流電源或高壓交流電源，調(diào)節(jié)電源參數(shù)，使球磨罐體內(nèi)形成高壓直流電場或高壓交流電場，同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)激振塊，使磨球在球磨罐內(nèi)做貼壁運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)電場輔助球磨。

本發(fā)明的工作原理是：通過將球磨罐內(nèi)進(jìn)行抽真空，使球磨罐內(nèi)達(dá)到高真空狀態(tài)，球磨罐體和電極棒分別與高壓直流或高壓交流電源的兩極連接，使球磨罐內(nèi)部形成強(qiáng)電場；強(qiáng)電場能給樣品粉末瞬時(shí)性的提供了不同于機(jī)械能的極化能，提高樣品宏觀能量狀態(tài)；能促使電子狀態(tài)發(fā)生變化使得電子轉(zhuǎn)移更加容易，促使化學(xué)反應(yīng)更易發(fā)生；能促進(jìn)缺陷的形成和遷移，促使微觀化學(xué)反應(yīng)的激活能降低而更容易發(fā)生；尤其是對(duì)易極化材料而言，電場的影響更為明顯，易極化材料樣品粉末的在電場輔助下更加容易加工。

此外，本發(fā)明還提供如下附屬技術(shù)方案：

進(jìn)一步的，所述球磨罐的罐體包括陶瓷基材質(zhì)的內(nèi)罐體和金屬基材質(zhì)外罐體，內(nèi)罐體與外罐體過渡配合；所述磨球的材料為陶瓷基材料。陶瓷基材料例如氧化鋯、氮化硼、氧化鋁、氮化硅等，采用陶瓷材料的罐體和磨球基本不與金屬基樣品粉末發(fā)生粘連，而且陶瓷材料硬度高、耐磨性好，使樣品更容易磨細(xì)。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)罐體的厚度大于10mm。避免陶瓷材料的內(nèi)罐體被高壓電場擊穿而發(fā)生短路。

進(jìn)一步的，所述蓋板的材料為絕緣材料，例如聚四氟乙烯、尼龍、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂或者陶瓷材料等。

進(jìn)一步的，所述高壓直流電源的電壓為10-80kv；所述高壓交流電源的電壓為10-80kv，頻率為1-30khz。

進(jìn)一步的，所述電極棒位于球磨罐內(nèi)部的部分的表面設(shè)有尖端凸起。這樣以便電極棒更容易積累電荷，使得在同樣電壓情況下形成的電場強(qiáng)度得到大大提升。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明在球磨罐內(nèi)部形成了強(qiáng)電場，樣品粉末在強(qiáng)電場中被感應(yīng)或者極化，相當(dāng)于給樣品粉末瞬時(shí)性的提供了不同于機(jī)械能的極化能，使得樣品處于更高能量的高活性狀態(tài)，使得后續(xù)加工進(jìn)程更容易發(fā)生，大大提高了球磨效率；

2、本發(fā)明在球磨罐內(nèi)形成的強(qiáng)電場，還引起樣品產(chǎn)生電子極化，使得電子在位型空間和能量空間的分布發(fā)生變化，由于電子因素在化學(xué)反應(yīng)中是處于主導(dǎo)地位，因此在電場誘導(dǎo)下電子轉(zhuǎn)移更容易，化學(xué)反應(yīng)更容易進(jìn)行；

3、本發(fā)明所形成的強(qiáng)電場除了對(duì)樣品材料產(chǎn)生宏觀的影響之外，還可以產(chǎn)生微觀影響，如導(dǎo)致帶電缺陷的形成能降低即缺陷更容易形成，帶電缺陷因受電場力因而更容易產(chǎn)生遷移等；由于缺陷的形成和遷移對(duì)微觀反應(yīng)進(jìn)程是非常重要的，電場促使有些形成難的缺陷得以形成，就可以促使有些常規(guī)條件下無法進(jìn)行的微觀反應(yīng)進(jìn)程得以進(jìn)行，還可以加快某些微觀反應(yīng)進(jìn)程；

4、本發(fā)明采用的是電場輔助球磨，電場除了對(duì)樣品產(chǎn)生的影響是非?？焖俚模梢哉f是瞬時(shí)性的；另外其穿透深度較大，能對(duì)材料的影響范圍也較大；尤其是對(duì)易極化材料而言，電場的影響比等離子輔助球磨等方式的影響要更明顯，非常有利于易極化材料的球磨加工；

5、本發(fā)明采用了磨球貼壁球磨的方法，避免了磨球與電擊棒的碰撞而損壞電擊棒，降低了耗材，同時(shí)這種貼壁球磨方式下的磨球是以較大壓力滾過、或滑過、或滾滑過樣品，對(duì)比傳統(tǒng)的振動(dòng)球磨方式，樣品更加容易細(xì)化；

6、本發(fā)明相比較等離子輔助球磨而言，不需要增加介質(zhì)氣體，降低了因介質(zhì)氣體的純度因素對(duì)樣品粉末球磨的干擾，減少不必要的污染；

7、本發(fā)明的電場輔助球磨方法，同樣適用于球磨罐體為金屬材料的通用球磨罐的情形。

附圖說明

圖1是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的電場輔助球磨裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1所示球磨罐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的磨球運(yùn)動(dòng)軌跡圖；

圖中零部件名稱及序號(hào)：

電機(jī)1，振動(dòng)臺(tái)2，球磨罐3，基座4，激振器5，傳動(dòng)軟軸6，上導(dǎo)柱7，下導(dǎo)柱8，壓簧9，凹槽10，夾具11，電極棒12，pu換氣管13，真空閥14，電源15，磨球16，尖端凸起17；

內(nèi)罐體301，外罐體302，蓋板303。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例描述本發(fā)明，以下實(shí)施例以發(fā)明最優(yōu)效果進(jìn)行解釋說明，但是這些實(shí)施例并非本發(fā)明的限制。

實(shí)施例1：

如圖1-2所示，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的電場輔助球磨裝置，包括電機(jī)1、振動(dòng)臺(tái)2、球磨罐3和基座4，振動(dòng)臺(tái)2中部設(shè)置有激振器5，電機(jī)1的輸出軸與激振器5的轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間設(shè)置傳動(dòng)軟軸6連接，電機(jī)1的輸出軸與激振器5的轉(zhuǎn)動(dòng)軸的中心線水平對(duì)齊；振動(dòng)臺(tái)2底部四個(gè)角均設(shè)有上導(dǎo)柱7，基座4上側(cè)對(duì)應(yīng)位置設(shè)有下導(dǎo)柱8，上導(dǎo)柱7與下導(dǎo)柱8之間設(shè)有圓柱形壓簧9，壓簧9直接套于上導(dǎo)柱7和下導(dǎo)柱8，便于當(dāng)更換球磨罐時(shí)更換相應(yīng)配套的壓簧9；振動(dòng)臺(tái)2兩側(cè)分別設(shè)有對(duì)稱的圓弧形凹槽10，球磨罐3以臥式放置在凹槽10內(nèi)，每側(cè)凹槽10放置1個(gè)球磨罐3，兩側(cè)的球磨罐3左右水平對(duì)稱；球磨罐3上設(shè)有將用于緊固球磨罐3的圓弧形的夾具11，夾具11通過螺釘固定在凹槽10的兩側(cè)；電機(jī)1還設(shè)置有可設(shè)定電機(jī)轉(zhuǎn)速和時(shí)間的調(diào)速器。

球磨罐3的罐體為圓柱狀雙層結(jié)構(gòu)，內(nèi)罐體301采用陶瓷基材質(zhì)制成，比如氧化鋁、氧化鋯或氮化硅等，內(nèi)罐體301的厚度大于10mm，外罐體302采用金屬基材質(zhì)制成，比如硬質(zhì)合金、不銹鋼等，內(nèi)罐體301與外罐體302過渡配合；磨球16采用陶瓷基材質(zhì)制成；球磨罐3的蓋板303采用絕緣材料制成，蓋板303外側(cè)面密封連接有pu換氣管13，pu換氣管13的另一端與真空閥14連接，真空閥14可以放置在遠(yuǎn)離振動(dòng)臺(tái)的地方，通過真空閥14與真空泵進(jìn)行球磨罐抽真空。電極棒12位于球磨罐內(nèi)部的部分的表面設(shè)有尖端凸起。

電極棒12與球磨罐的外罐體302分別與電源15的兩極連接。電源15選用高壓直流電源，電壓為10-80kv。

本電場輔助球磨方法的步驟如下：

1）將電極棒密封安裝在球磨罐的蓋板的中部，并把所述球磨罐和電極棒分別與高壓直流電源的兩極連接；

2）在球磨罐中放入磨球和待處理粉末，安裝好球磨罐的蓋板；

3）將球磨罐固定安裝在貼壁球磨裝置的振動(dòng)臺(tái)上，通過真空泵對(duì)密閉的球磨罐抽真空至低于1×10^-7pa；

4）接通高壓直流電源電源，根據(jù)調(diào)節(jié)電源參數(shù)，輸出電壓為60kv，使球磨罐體內(nèi)形成高壓直流電場電場，同時(shí)啟動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)激振塊，使磨球在球磨罐內(nèi)做貼壁運(yùn)動(dòng)，如圖3所示，從而實(shí)現(xiàn)電場輔助球磨。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例中，與實(shí)施例1不同之處在于，球磨罐與電極棒分別接通高壓直流電源的兩極，調(diào)節(jié)電源參數(shù)，輸出電壓為70kv，其余工作原理與實(shí)施例1相同。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例中，與實(shí)施例1不同之處在于，球磨罐與電極棒分別接通高壓直流電源的兩極，調(diào)節(jié)電源參數(shù)，輸出電壓為50kv，其余工作原理與實(shí)施例1相同。

實(shí)施例4：

本實(shí)施例中，與實(shí)施例1不同之處在于，電源15采用的是高壓交流電源；球磨罐與電極棒分別接通高壓交流電源的兩極，調(diào)節(jié)電源參數(shù)，輸出電壓為60kv，頻率為20khz，其余工作原理與實(shí)施1相同。

實(shí)施例5：

本實(shí)施例中，與實(shí)施例4不同之處在于，球磨罐與電極棒分別接通高壓交流電源的兩極，調(diào)節(jié)電源參數(shù)，輸出電壓為70kv，頻率為25khz，其余工作原理與實(shí)施4相同。

實(shí)施例6：

本實(shí)施例中，與實(shí)施例4不同之處在于，球磨罐與電極棒分別接通高壓交流電源的兩極，調(diào)節(jié)電源參數(shù)，輸出電壓為50kv，頻率為15khz，其余工作原理與實(shí)施4相同。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為了清楚的說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施的限定。對(duì)于所述領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式子以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。