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纳米金属粉体连续制备技术

纳米金属粉体材料广泛用于催化剂、润滑剂、建筑材料、陶瓷材料、气敏材料、绝缘材料、纺织材料、发光材料、木材、灭火剂、生物医学材料等，在冶金、机械、化工、电子、国防、核技术、航空航天等领域具有极其重要的潜在应用价值。金属纳米粉体制备技术是纳米金属粉体材料研究、开发和应用的关键。本技术依托南京工业大学粉体研究所，已开发出三代年产1000公斤级高性能、高产率直流电弧等离子体蒸发金属纳米粉体连续制备产业化生产线，并实现了平均粒度在15～300nm的金属Cu、Ni、Fe、Ag、Sn、Bi、Zn、Co、不锈钢及高均匀混合性Cu-Ni-Sn等金属粉体材料的产业化生产。所制备的纳米金属粉体纯度高，可满足不同行业特别是电子行业对高纯度纳米金属粉体的需求；可满足多系列、多品种纳米金属粉体的生产，易控制粉体的粒径以及粒度分布；有利于降低粉体粒度分布范围，减小粒度；易收集，包装，且能在后续环节中保证粉体的高纯度。该生产线具有能量利用率高，制备成本低，产率高；可靠性高，易维护；原材料可适应性强，即可采用不规则金属块体，也可采用粉体；产品均一性好等优点。目前，该技术已成功转让给相关企业，并在同行业具有强的竞争优势。技术优势(特点、指标等) 生产线真空度高，极限真空度可达5×10-4 Pa，采用三枪结构，为高均匀性复合金属纳米粉体、合金纳米粉体和薄壳修饰形纳米粉体的制备奠定了基础；采用最新的等离子体电源组合技术，可有效解决国内现行产业化生产线依赖使用国外进口大功率等离子体电源的现状；根据不同金属特点，在一条生产线上，采用不同结构粒子控制器，可有效解决多品种金属纳米粉体的生产问题；引入纳米粉体分级系统，可进一步降低生产金属纳米粉体的粒度分布范围，提高产品质量；所研制的生产线已考虑到金属纳米粉体的钝化、真空储存和设备与后续产品生产设备的连接等问题；采用复合蒸发和特殊蒸发坩埚技术，可进一步提高设备能量利用率，降低制备成本；设备主要操作由计算机控制，易于操作，稳定性高。与国内现有技术相比，在粒度相同情况下，铜粉产率可提高1.5倍，镍粉产率可提高2倍，银粉产率可提高5倍，铁粉产率可提高2～5倍。基本解决了现有纳米金属粉气相法生产中存在的产率低、成本高、纯净度低等问题。中国颗粒学会鉴定结果认为该技术达到国际先进、国内领先水平。

南京工业大学 2021-04-13