直流电弧等离子体蒸发法制备超细铜粉研究

采用自行研制的高真空三枪直流电弧等离子体蒸发连续制粉设备制备了高纯度超细铜粉.系统研究了电流强度、氢氩比、充气压力3个工艺参数对超细铜粉产率和平均粒径的影响.利用x射线衍射(XRD)、X射线荧光分析(xRF)、透射电子显微镜(TEM)和相应的选区电子衍射(SAED)以及SimplePCJ软件等测试手段,对样品的晶体结构、成分、形貌和粒径分布进行表征.研究结果表明,该设备制备的超细铜粉纯度高达99.949%,粒径分布窄,分散性好,颗粒主要呈球状,平均粒径在52.7～159.1 nm范围内,为多晶结构;阴极电流强度和氢氩比分别是影响超细铜粉产率及平均粒径的最主要影响因素,阴极电流强度从500 A增加到700 A时,产率提高了173.8%;最大产率比同类研究结果提高了近20%.     

直流电弧等离子体法制备超细银钯合金粉

以感应熔炼法制得的银钯合金块为原料,采用自行研制的高真空双枪直流电弧金属纳米粉连续制备设备,结合对合金制粉蒸发机制的探讨,成功制得了超细银钯合金粉体.利用XRF、XRD、TEM、SAED和DSC等测试手段对样品的成分、相组成、形貌、晶体结构、平均粒径和粒径分布进行了分析.结果表明,在低温、低蒸发率条件下,即使是采用均匀单相合金块体也不能直接按照原始材料成分直接蒸发冷凝制得银钯合金粉体,而存在元素竞争蒸发现象;通过提高母合金中Pd元素含量和升高熔体温度的方法,成功制备出了成分为Ag<,84.38>Pd1<,4.85>的超细Ag-Pd合金粉体;实验制备出的超细粉体成链球状,平均粒径为62.15 nm,DSC分析显示粉体的熔点有明显的降低.     

直流氢电弧等离子体蒸发法制备纳米锡粉

采用高纯锡,通过自行设计的直流电弧等离子体蒸发设备制备了纯净的纳米锡粉。利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和选区电子衍射（ED）以及Simple PCI软件对样品的成分、形貌、晶体结构和粒径分布进行了分析。结果表明：在本文制备工艺参数条件下,该设备可以成功制备平均粒径为26至49nm的纳米锡粉;粉体的产率和粒径随充气压力升高而增大。所制备的纳米锡粉颗粒细小,纯净,为多晶结构;通过分析不同腔体内的粉体粒径,发现距离钨电极越远,所形成的颗粒尺寸越大。     

直流电弧等离子体蒸发法制备超细锌粉

采用自行研制的高真空三枪直流电弧等离子体蒸发金属纳米粉体连续制备设备,通过控制阴极电流大小制备不同粒径的超细锌粉。利用X射线衍射(XRD)、X射线荧光分析(XRF)、透射电子显微镜(TEM)和相应的选区电子衍射(SAED)以及Simple PCI软件等测试手段对样品的晶体结构、成分、形貌和粒径分布进行表征。结果表明:等离子体法制备的超细锌粉纯度(质量分数)高达99.945%,粒径分布窄,分散性好,颗粒以球状为主,夹杂少量六方形态;超细锌粉的晶体结构与块体材料相同,为六方结构,晶格常数略有收缩;当其他参数恒定,工作电流从150 A增加到300 A时,超细锌粉的平均粒径从165 nm增加到596 nm,产率从2 258.55 g/h提高到7 027.20 g/h。     

直流氢电弧等离子体蒸发法制备纳米Cu粉

采用99.99%的高纯Cu,通过自行设计的直流电弧等离子体蒸发设备实现了高产率纳米Cu粉的制备.系统研究了电流、氢氩比、充气压力3个工艺参数对纳米Cu粉产率及粒度的影响.利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和选区电子衍射（ED）以及Simple PCI软件对试样的成分、形貌、晶体结构和粒径分布进行了分析.结果表明,电流和氢氩比（H2/Ar）分别是对粉体产率和平均粒径影响的显著性因素;所制备的纳米铜粉为多晶结构,平均粒径在29～116 nm范围内;在试验参数相近的情况下,产率比同类研究结果提高了26.65倍.     

直流电弧等离子体法制备纳米铁粉

采用自行研制的高真空双枪直流电弧金属纳米粉连续制备系统，制备了纯度较高的纳米铁粉。采用L16（4^3）正交实验的方法研究了各工艺参数对粉体产率及平均粒径的影响。利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和相应选区电子衍射（SAED）试手段对样品的成分、形貌、晶体结构等进行了表征。利用SimplePCI软件测定了样品的平均粒径。结果表明：制备的纳米铁颗粒具有明显的球状形态，在静磁力的作用下呈现出链状分布；纳米铁粉的尺寸分布较窄，平均粒径在29～86nm范围内；电流是影响产率的主要因素，而充气压力是影响粒度分布的主要因素。     

直流氢电弧等离子体蒸发法制备Cu-Ni纳米复合粉体

在一定工艺参数下,采用双枪直流氢电弧等离子体的方法制备了产率较高的Cu-Ni复合纳米粉体,分析结果表明:该纳米复合粉体为两种金属单质的混合,且混合均匀、洁净度高,分散性好,其平均粒径为53.68 nm,具有较好的市场应用前景.     

直流氢电弧蒸发法制备金属纳米Ni粉和Cu粉的研究

采用自行设计的直流氢电弧等离子体蒸发设备，通过正交试验，系统研究了H2／Ar、电流和压力对纳米Ni粉和Cu粉制备产率、结构及粒度的影响。发现：（1）该设备能够制备出纳米级的Ni粉和Cu粉，且产率有了很大的提高，Ni粉最大产率提高了24倍，Cu粉的最大产率提高了203．7倍；（2）各因素对两种粉体制备产率影响的显著性顺序为：φ（H2）／φ（Ar）-电流-压力；对Ni粉平均粒径影响的显著性顺序为：φ（H2）／φ（Ar）-压力-电流；对Cu粉平均粒径影响的显著性顺序则为：压力-φ（H2）/φ（Ar）-电流；（3）所制备的纳米Ni粉和Cu粉为多晶型；Ni粉的平均粒径在20-65nm范围内；Cu粉平均粒径为23-141nm；制备的Ni粉中不含杂质，纯净度很高，但是Cu粉中含有一定量的CuO杂质；（4）设备内腔的冷却环境对控制极大粒度粉体的生成和粉体粒度分布具有重要影响。     

单晶纳米钽粉的电弧等离子体法制备

采用电弧等离子体法成功制备了单晶态的纳米钽超微粒子，采用透射电子显微镜(TEM)、高分辨电子显微镜(HRTEM)对样品进行形貌、微观结构的观察和分析，发现它具有规则的表面，平均粒径大小在10am左右。并通过X射线衍射(XRD)分析其组成成分，发现在所制备的样品中除钽外还含有氧化钽(δ-TaO)，估计是由于纳米钽粒子被氧化所形成的产物。     

直流电弧等离子体法制备纳米锌粉及机理

采用自行研制的高真空三枪直流电弧等离子体蒸发金属纳米粉体连续制备设备,制备出平均粒径在30～45 nm的纳米锌粉.利用XRD、XRF、TEM以及Simple PCI软件等测试手段对样品的晶体结构、成分、形貌和粒径分布进行表征,并从产率和粒径方面对纳米锌粉的制备机理进行了探讨.结果表明,氢气的加入提高了熔体温度,增加了实际蒸发面积;等离子体产生的过冷度,以及由于循环风量的增加而加剧锌蒸气分子的碰撞形成的过冷度,保证了锌蒸气细小晶核的形成.     

Preparation of cobalt nanoparticles by direct current arc plasma evaporation method

In order to prepare cemented carbides with excellent mechanical properties, the cobalt nanoparticles were prepared by direct current (DC) arc plasma evaporation method for the first time and the effect of three adjustable parameters (current, filling pressure and the pressure ratio of hydrogen to argon (P_H2/P_Ar)) was investigated on the average diameter and the productivity through L₁₆(4³) orthogonal experiment in this paper. The crystalline structure, chemical composition, morphology, and particle size distribution of the samples were characterized by transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray fluorescence analysis (XRF) and selected area electron diffraction (SAED), respectively. The results indicated that the cobalt nanoparticles achieved a high purity of 99.933 wt.% with a spherical shape, and the cobalt nanoparticles had a cubic crystal structure with a slight shrinkage in the lattice parameters. Both the average diameter and the productivity were increased with the increase of the three parameters, but the average diameter decreased when the value of P_H2/P_Ar varied from 2/3 to 1. Under different technical parameters, the average diameter varied from 28 nm to 70 nm and the productivity varied from 43 g/h to 324 g/h.     

直流电弧等离子体制备NiO包覆Ni纳米颗粒

采用直流电弧等离子体技术制备NiO包覆Ni纳米颗粒,对初产物经过钝化处理得到有氧化膜保护的NiO包覆Ni纳米颗粒.采用高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、选区电子衍射(SAED)、热重和差示扫描量热分析仪(TGA/DSC)以及傅里叶变换红外光谱 (FTIR)等手段对试样的成分、表面组成、形貌、晶体结构、粒度、红外吸收性能和氧化特性进行了分析.结果表明:经过表面钝化处理的NiO包覆Ni纳米颗粒具有明显的核-壳结构,内核为纳米Ni,外壳为NiO氧化物;颗粒呈球形,粒度均匀,分散性良好,粒径分布在20～70 nm范围,平均粒径为44 nm,壳层氧化膜的厚度为5～8 nm;壳核结构可防止纳米Ni颗粒的进一步氧化和团聚,且使红外吸收峰发生蓝移.     

Preparation and particle size characterization of Cu nanoparticles prepared by anodic arc plasma

1. Introduction Metal nanoparticles exhibit novel physical and chemical properties owing to the small size effect, surface effect, quantum size effect, and quanta tun-nel effect [1-4]. In recent years, the research and de-velopment for metal nanoparticles have attracted significant interest and is still the subject of intense investigation owing to their intriguing properties and various potential applications [5-7]. Because the properties depend strongly on the details of particle size, speci…     

直流电弧等离子体喷射法制备金刚石自支撑膜研究新进展

文章综述了以直流电弧等离子体喷射法制备自支撑金刚石膜的研究新进展,对电弧特性、金刚石晶体质量、力学性能、光学性能及热学性能进行了介绍。研究表明:不同电弧区域的金刚石膜结晶质量及应力状态有所差异,钛过渡层可以降低金刚石的残余应力;采用四点弯曲测得金刚石的断裂韧性为10.99 MPa·m1/2;一定温度范围内,金刚石吸收系数与温度的关系基本不受金刚石质量和厚度的影响;金刚石的光学性能越好,其热导率越高,且金刚石形核面热导率略高于生长面,500 K以上时多晶金刚石膜的热导率近似于单晶水平。      

氩气流量对等离子体喷射法制备的金刚石膜形核的影响

采用100kW级直流电弧等离子喷射法进行金刚石膜沉积,阐述了氩气对维持电弧稳定的重要作用,讨论了氩气流量对衬底表面轰击的影响,氩气流量和不同电弧分区对形核期金刚石表面形貌和晶粒尺寸的影响,以及时间和不同预处理方式对金刚石形核密度的影响。结果表明:随着氩气流量的增加,氩气对衬底表面的轰击作用增强,金刚石膜表面形貌呈现从(111)到(100)的变化规律,金刚石晶粒尺寸减小,晶形变得不完整;弧边位置(100)取向更明显;使用金刚石微粒对衬底进行研磨预处理能显著提高金刚石的形核密度。     

直流等离子体电弧特性的模拟

在磁流体动力学模型的基础上,引入阳极鞘层区简化模型,对直流等离子体电弧流动与传热进行了模拟研究.为研究阳极鞘层区对直流等离子体电弧存在的影响,进行了四组不同条件的模拟计算,并对引入和未引入阳极简化模型的模拟结果进行统计分析.结果表明,电弧阳极鞘层区的存在虽然对电弧最高温度及其温度云图没有明显影响,但对阳极热通量影响较大,使阳极热通量明显降低,并且增大了阳极界面所受剪切力.因此,电弧阳极鞘层区不仅降低电弧热传递效率,而且会导致阳极熔池界面不稳定性增强.     

液相球磨法由氧化铋制备次碳酸铋的动力学

为解决传统次碳酸铋生产过程中成本高和环境污染问题,提出采用液相球磨法由氧化铋制备次碳酸铋的新工艺,研究用碳酸氢氨和氧化铋制备次碳酸铋反应过程的动力学,考察反应温度、氧化铋粒度、液固比以及碳酸氢氨浓度对氧化铋转化率的影响。结果表明,在9-30°C的范围内,升高反应温度、减小氧化铋粉末的粒度、扩大液固比以及提高碳酸氢氨浓度均有利于氧化铋转化率的提高。对反应产物的表征分析表明,产品的纯度较高、杂质少;SEM结果显示产品次碳酸铋主要呈针棒状形态。反应过程受产物层的扩散控制,可用未反应收缩核模型描述,反应的表观活化能为9.783 kJ/mol,同时获得了描述反应过程的半经验动力学方程。     

阳极弧等离子体制备镍纳米粉

采用自行研制的实验装置，用阳极弧放电等离子体方法制备了高纯镍纳米粉末。利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和相应选区电子衍射(ED)、BET吸附等对样品的成分、形貌、晶体结构、晶格常数、粒度及其分布、比表面积进行了分析。建立了关于金属超微粒产生过程的近似模型，分析了纳米粉的形成和生长机制，并对整个工艺过程影响纳米粉性能的各种工艺参数进行了理论探讨。结果表明：所制得的镍纳米粉纯度高，晶格结构与相应的致密体相同，为fcc相结构，平均粒径为47nm，粒径范围在20～70nm，比表面积为14．23m^2／g，呈规则的球形链状分布，并发现纳米晶体的晶格常数发生膨胀。     

直流电弧热等离子体制备纳米镍粉过程的数值模拟

研究镍粉颗粒在直流电弧热等离子体中的汽化过程可以为优化热等离子体纳米镍粉的制备工艺提供参考。本文通过对磁流体力学方程和颗粒热动力学方程的耦合求解,研究了原料粒径、工作气流量及送粉速率等参数对镍粉颗粒在直流热等离子体中的运动行为及加热过程的影响效应。研究表明,粒径较小的颗粒在高温区内停留的时间更长,从等离子体中吸收到的热量更多,因此能够在更短的时间内被加热到完全汽化;降低工作气流量及送粉速率均可以增加镍粉颗粒从热等离子体中获得的能量,这对于提升颗粒的汽化率,改善最终制备的纳米镍粉品质是有益的。