电子分裂法制备有色金属纳米粉体材料方法.pdf

本发明涉及一种金属纳米粉的加工工艺，具体为一种电子分裂法制备有色金属纳米粉体材料方法。解决了现有技术中存在的制备金属纳米粉体颗粒中存在的成本高，污染环境等问题。主要步骤是将有色金属丝在惰性气体的环境下导通高电流，使其融化分裂而形成高质量的金属纳米级粉体颗粒。本发明生产成本低、能耗小、无污染、得到的产品具有颗粒形状好、比表面积大、流动性好等明显优点。

1、  一种电子分裂法制备有色金属纳米粉体材料方法，其特征是：在密闭的容器中连续充满惰性气体He，直径1mm-10mm的有色金属丝体材料放入密闭容器，给有色金属丝体材料两端导入80v-600v的电压使其在瞬间释放出100A--5000A的高电流，金属丝熔化并形成表面光滑的球体颗粒，在惰性气体He流出的同时有色金属球体颗粒同时流出并进入密闭容器中积累收集。

2、  根据权利要求1所述的电子分裂法制备有色金属纳米粉体材料方法，其特征是：在收集有色金属球体颗粒的同时在积累容器中充入3％-12％的氧气作用在有色金属颗粒表面，使其逐步形成1nm-3nm的蜂窝氧化层，而后将得到的有色金属纳米粉体材料输入210℃-365℃的中频炉内，在恒温90分钟时充入雾点≤5％的气体N₂(氮)，将N₂气体全面渗入到有色金属颗粒表面的蜂窝氧化层，从而形成有色金属颗粒防氧化保护层。

3、  根据权利要求1或2所述的电子分裂法制备有色金属纳米粉体材料方法，其特征是：有色金属为.铜、铝、镁、钛、锌。

4、  根据权利要求1或2所述的电子分裂法制备有色金属纳米粉体材料方法，其特征是：给有色金属丝体材料两端导入80v-110v的电压使其在瞬间释放出100A-1000A的高电流。

电子分裂法制备有色金属纳米粉体材料方法
技术领域
本发明涉及一种金属纳米粉的加工工艺，具体为一种电子分裂法制备有色金属纳米粉体材料方法。
背景技术
国际市场上的有色金属纳米粉体材料，基本上是利用化学法或者是物理化学法生产、加工的。化学法生产、加工有色金属纳米粉体材料的最大缺点是；能耗高、污染大、粉体颗粒难以控制、有色金属的物理性能有所破坏、难以做到nm级别的粉体颗粒材料，基本生产的都在μm和准nm范围内，真正达到nm的少之又少。所以，国际市场上有色金属纳米粉体材料的成本非常高，市场价格更是高的可怕，就纳米铜粉来讲；1g的价格是569美金，是国际市场上黄金的16.88美金的34倍。
发明内容
本发明为了解决现有技术中存在的制备金属纳米粉体颗粒中存在的成本高，污染环境等问题而提供了一种电子分裂法制备有色金属纳米粉体材料方法。
本发明是由以下技术方案实现的，一种电子分裂法制备有色金属纳米粉体材料方法，
在密闭的容器中连续充满惰性气体He，直径1mm-10mm的有色金属丝体材料放入密闭容器，给有色金属丝体材料两端导入80v-600v(优选80-110V)的电压使其在瞬间释放出100A——5000A(优选100A-1000A)的高电流，金属丝熔化并形成表面光滑的球体颗粒，在惰性气体He流出的同时有色金属球体颗粒同时流出并进入密闭容器中积累收集；然后表面处理，
在收集有色金属球体颗粒的同时在积累容器中充入3％-12％的氧气作用在有色金属颗粒表面，使其逐步形成1nm-3nm的蜂窝氧化层，而后将得到的有色金属纳米粉体材料输入210℃-365℃的中频炉内，在恒温90分钟时充入雾点≤5％的惰性气体N₂(氮)，将N₂气体全面渗入到有色金属颗粒表面的蜂窝氧化层，从而形成有色金属颗粒防氧化保护层。
原理；利用电子、电气理论中，短路电流无限大的基本原理。在四个充满惰性气体He密闭的容器中。将数根直径1mm——10mm的有色金属丝体材料，用定时速度快速进入密闭容器，在密闭容器的两端是两个和密闭容器绝缘的电源端子，给有色金属丝体材料两端导入80v——600v的电压的同时，利用电容器的充放电作用，在瞬间释放出100A——5000A的高电流，使得有色金属丝体材料中的电子和空穴高速对流、碰撞，在极端超负荷情况下瞬间熔化而爆裂。在惰性气体He和有色金属物理特性的双重作用下，熔化的金属流体在瞬间会形成表面十分光滑的球体颗粒。通过惰性气体He流出的同时，冷却后的有色金属球体颗粒同时流出并进入另外的密闭容器中积累。在积累容器中充入3％——12％的氧气(有色金属材料不同，氧气的充入量是不同的)作用在有色金属颗粒表面，逐步形成1nm——3nm的蜂窝氧化层。而后，批量将有色金属纳米粉体材料输入210℃——365℃的中频炉内，在恒温90分钟时充入雾点≤5％的惰性气体N，利用气体参透原理，将N₂气体全面渗入到有色金属颗粒表面的蜂窝氧化层，从而形成有色金属颗粒防氧化保护层。
通过，韩国科学院纳米综合FAB中心、韩国原子力研究所、美国NOG纳米材料检测中心、中国·中南大学CMR检测中心、中国·中山大学纳米材料重点试验室的检测“电子分裂法”生产加工的有色金属纳米粉体颗粒材料的17项指标中，主要的7项指标超过了国际市场上的同类产品，特别是抗氧化时间和粉体材料氧化率比美国、日本、俄罗斯、韩国的同类产品平均分别高出69小时和低51.7％。而且生产成本低、能耗小、无污染、颗粒形状好、比表面积大、流动性好等明显优点。
本发明技术优势，“电子分裂法”生产、加工有色金属纳米粉体颗粒材料的技术优势如下：
1、生产成本低。综合成本只有美国、韩国同类产品的1/3。2、能耗小。综合能耗为俄罗斯、日本、美国的41％。3、颗粒形状好。粉体材料的颗粒全部为球体形状。4、流动性(50/s)比美国、德国、日本平均高出11g。5、松装密度(g/cm³)比美国、德国平均少0.012g。6、比表面积(m²/g)比美国、德国、俄罗斯、韩国、日本高出2.35％。7、抗氧化时间(H)比国际同类产品平均高出69H。8、氧化率(％)比国际同类产品平均低51.7％。10、颗粒分布广，俄罗斯、韩国、美国的同类产品颗粒分布一般在35nm——152nm之间。“有色金属电子分裂法”生产的纳米粉体颗粒可以做到10nm——1μm之间。11、“有色金属电子分裂法”工艺用途十分广泛，可以生产加工几乎全部的有色金属纳米、微米粉体材料。而且还可以生产加工黑色金属粉体材料。
附图说明
图1为本发明生产的纳米铜粉15万倍电镜照片
具体实施方式
实施例1：
一种电子分裂法制备有色金属纳米粉体材料方法，
在密闭的容器中连续充满惰性气体He，直径1mm的有色金属丝体材料放入密闭容器，给有色金属丝体材料两端导入80v的电压使其在瞬间释放出100A的高电流，金属丝熔化并形成表面光滑的球体颗粒，在惰性气体He流出的同时有色金属球体颗粒同时流出并进入密闭容器中积累收集，然后表面处理，
在收集有色金属球体颗粒的同时在积累容器中充入3％的氧气作用在有色金属颗粒表面，使逐步形成1nm的蜂窝氧化层，而后将得到的有色金属纳米粉体材料输入210℃的中频炉内，在恒温90分钟时充入雾点≤5％的惰性气体N₂(氮)，将N₂气体全面渗入到有色金属颗粒表面的蜂窝氧化层，从而形成有色金属颗粒防氧化保护层。
本发明所述的有色金属为：铜、铝、镁、钛、锌等有色金属。
实施例2：一种电子分裂法制备有色金属纳米粉体材料方法，
在密闭的容器中连续充满惰性气体He，直径2mm的有色金属丝体材料放入密闭容器，给有色金属丝体材料两端导入110v的电压使其在瞬间释放出1000A的高电流，金属丝熔化并形成表面光滑的球体颗粒，在惰性气体He流出的同时有色金属球体颗粒同时流出并进入密闭容器中积累收集；然后表面处理，
在收集有色金属球体颗粒的同时在积累容器中充入5％的氧气作用在有色金属颗粒表面，使逐步形成3nm的蜂窝氧化层，而后将得到的有色金属纳米粉体材料输入270℃的中频炉内，在恒温90分钟时充入雾点≤5％的惰性气体N₂(氮)，将N₂气体全面渗入到有色金属颗粒表面的蜂窝氧化层，从而形成有色金属颗粒防氧化保护层。
实施例3：
一种电子分裂法制备有色金属铜纳米粉体材料方法，
在密闭的容器中连续充满惰性气体He，直径7mm的有色金属丝体材料放入密闭容器，给有色金属铜丝体材料两端导入400v的电压使其在瞬间释放出2500A的高电流，铜金属丝熔化并形成表面光滑的球体颗粒，在惰性气体He流出的同时有色金属铜球体颗粒同时流出并进入密闭容器中积累收集；然后表面处理，
在收集有色金属铜球体颗粒的同时在积累容器中充入10％的氧气作用在有色金属铜颗粒表面，使逐步形成2nm的蜂窝氧化层，而后将得到的有色金属铜纳米粉体材料输入320℃的中频炉内，在恒温90分钟时充入雾点≤5％的惰性气体N₂(氮)，将N₂气体全面渗入到有色金属铜颗粒表面的蜂窝氧化层，从而形成有色金属铜颗粒防氧化保护层。
实施例4，一种电子分裂法制备有色金属纳米粉体材料方法，
在密闭的容器中连续充满惰性气体He，直径10mm的有色金属丝体材料放入密闭容器，给有色金属丝体材料两端导入600v的电压使其在瞬间释放出5000A的高电流，金属丝熔化并形成表面光滑的球体颗粒，在惰性气体He流出的同时有色金属球体颗粒同时流出并进入密闭容器中积累收集；然后表面处理，
在收集有色金属球体颗粒的同时在积累容器中充入12％的氧气作用在有色金属颗粒表面，使逐步形成3nm的蜂窝氧化层，而后将得到的有色金属纳米粉体材料输入365℃的中频炉内，在恒温90分钟时充入雾点≤5％的惰性气体N₂(氮)，将N₂气体全面参入到有色金属颗粒表面的蜂窝氧化层，从而形成有色金属颗粒防氧化保护层。
本发明所述的有色金属为：铜、铝、镁、钛、锌等有色金属。