專利名稱：帶有攪拌功能的制備微納復合粉體用球磨罐的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種球磨罐，尤其是一種安裝在立式行星球磨機上用于制備微納復合粉體的球磨罐，具體地說是一種帶有攪拌功能的制備微納復合粉體用球磨罐。
背景技術：
近年來,一種構建介觀(微納米級)新物質的技術---微納米顆粒復合技術，引起了
國內外專家學者的重視。微納米顆粒復合技術，是將納米顆粒包覆于微米顆粒表面或使其彌散分布在微米顆粒中制備新型微納復合粉體的技術。在微米粉中引入納米顆粒制備微納復合粉體，不僅可以有效地避免納米顆粒由于團聚帶來的實際使用效果較差的不足，而且保留了微米粉原有成分多樣性、流動性好等特點，更為重要的是還可以獲得微納復合協同功能，如提高顆粒的表面化學活性和電、磁、熱、光學等性能。由于微納復合粉體具有眾多的優點，故在新型復合材料和表面工程等領域得到了較為廣泛的應用，其制備技術成為相關 領域研究的熱點。眾所周知，微納復合粉體最為常用的制備方法之一是機械球磨法。由王宏宇等發明的、專利號為ZL 200710024996. X，發明名稱為“一種納米陶瓷/微米金屬復合粉體的機械制備方法”的中國專利提出了“以納米懸浮液作為球磨介質引入納米粉體、充分考慮納米陶瓷與微米金屬質量配比、采用機械球磨法制備微納復合粉體”的方法，實現了以已市場化的納米粉體和微米粉體為原材料切實、簡便、高效地制備微納復合粉體。但是，這一方法所采用的球磨設備為常規球磨機(如行星式高能球磨機)和球磨罐(帶蓋的光滑筒狀結構)，這種球磨機通過安裝在工作臺上的球磨罐的行星運行，帶動球磨罐作轉動進而帶動罐中的磨球及微、納米粉體運行達到復合的目的。但微、納粉體在球磨復合過程中，由于重力等的作用在極短時間內粉體就會在球磨罐底部大量沉積，而球磨罐內的磨球在離心作用下甩向球磨罐的中部或中上部，致使磨球不能對已沉積在罐底的粉體產生有效作用，納米組份無法與沉積在底部的粉體接觸，從而極大地影響了微、納粉體的復合效果。大量的實驗表明，在球磨復合結束后，球磨罐內上層球磨介質中仍含有大量的納米組分(約占原始添加量的70%-80%)，所制備好的粉體與磨球一起沉積在球磨罐底，需用硬質工具(如鋼勺)方能將粉體從罐中取出。由此可見，由于常規球磨機和球磨罐在球磨時不具有有效克服重力等作用的功能，故造成納米組分有效利用率不高，微、納粉體的復合效果較差。因此，要真正實現這一技術在工程中推廣應用，必須解決球磨時粉體在罐底沉積的問題。但是，到目前為止，尚未有一種可有效克服粉體重力等作用的球磨罐供采用ZL 200710024996. X所述方法制備微納復合粉體使用。

發明內容
本發明的目的是針對現有的球磨罐不具有有效克服粉體重力等作用的功能，故造成在采用ZL 200710024996. X所述方法制備微納復合粉體時微、納粉體的復合效果較差的問題，設計一種可有效克服粉體重力等作用功能的、在球磨時帶有攪拌功能的、可供微納復合粉體制備用的帶有攪拌功能的制備微納復合粉體用球磨罐，為實現推動ZL200710024996. X所述方法在工程中廣泛應用提供必需的裝備。本發明的技術方案是
一種帶有攪拌功能的制備微納復合粉體用球磨罐，包括球磨罐殼體16和球磨罐端蓋14，球磨罐殼體16和球磨罐端蓋14形成一個用于放置磨球和微納復合粉體的空腔，其特征是所述的球磨罐殼體16的底部安裝在底座外殼2上，球磨罐殼體16的內底部上安裝有葉輪罩13，位于葉輪罩13中的攪拌葉輪11直接安裝在穿過球磨罐殼體16底部中心的密封套8的電機4的輸出軸上，電機4安裝在由底座外殼2和球磨罐殼體16外底部組成的安裝腔中，為電機4提供動力的電池5安裝在所述的安裝腔中。所述的電池5為環形可充電電池，電機4位于所述的環形可充電電池中間；所述的球磨罐殼體16的外底部設有一個凸臺結構，該凸臺結構抵壓在所述的環形可充電電池上。所述的攪拌葉輪11安裝在攪拌葉輪軸上，攪拌葉輪軸與穿過球磨罐殼體16的電機4的輸出軸相連。所述的攪拌葉輪11為具有三個均布的葉片的葉輪結構，每個葉片呈螺旋形結構。所述的葉輪防護罩13的頂部和四周包有鏤空的鐵絲網。所述的球磨罐殼體16外底部圓周上均布有凸鍵，所述的底部外殼2相對位置處設有相配的凹槽，所述的凸鍵插入所述的凹槽中，所述的凸鍵的數量至少為三個。所述的球磨罐殼體16底部中心的密封套8通過過盈配合裝在球磨罐殼體16底部，密封套8上開有二個密封槽，每個密封槽內均裝有一個L形密封環9和一個0形密封圈10。所述的底座外殼2安裝在立式行星球磨機的工作臺上，從而將球磨罐安裝在立式行星球磨機上的安裝底座20并用球磨罐夾緊裝置19夾緊。本發明的有益效果
(I)本發明通過增加攪拌功能，解決了采用常規球磨罐制備微納復合粉體時由于重力等作用引起的粉體在罐底沉積造成微、納粉體復合效果較差的問題，提高了納米粉體和微米粉體在球磨過程中的接觸率，納米組分有效利用率達到60%以上，有效改善了微納復合粉體品質。(2)本發明提高了球磨介質在球磨罐內的旋轉速度，增強了機械能對流體傳遞轉化效率，微、納粉體復合效率聞，可進一步減少微納復合粉體制備所需時間。(3)本發明球磨罐所有零件容易獲得且都可拆卸，保養維護方便，成本低廉，結構緊湊，在操作過程中控制簡單，與現有主流球磨機具有很好的適配性，實用性強。


圖I是本發明的結構示意圖。圖中，I-環形橡膠墊、2-底部外殼、3-圓形橡膠墊、4-小型電動機、5-環形蓄電 池、6-可控電源開關、7-緊固螺釘、8-密封套、9-L形密封環、10-0形密封圈、11-攪拌葉輪、12-鎖緊螺釘、13-葉輪防護罩、14-球磨罐端蓋、15-密封墊、16-球磨罐殼體、17-緊固螺釘、18-電源充電接口、19-球磨罐夾緊裝置、20-球磨罐安裝底座。
具體實施例方式下面結合附圖和實例對本發明作進一步的說明。如圖I所示。一種帶有攪拌功能的制備微納復合粉體用球磨罐，它包括環形橡膠墊I、底部外殼
2、圓形橡膠墊3、電機4 (可采用小型電動機)、電池5 (可采用環形蓄電池)、可控電源開關
6、緊固螺釘7、密封套8、L形密封環9、0形密封圈10、攪拌葉輪11、鎖緊螺釘12、葉輪防護罩13、球磨罐端蓋14、密封墊15、球磨罐殼體16、緊固螺釘17、電源充電接口 18，球磨罐殼 體16和球磨罐端蓋14形成一個用于放置磨球和微納復合粉體的空腔，所述的球磨罐殼體16的底部安裝在底座外殼2上，球磨罐殼體16的內底部上安裝有葉輪罩13，葉輪罩13上的頂部和四周可包有鏤空的鐵絲網以防止罐中的磨球對攪拌葉片11造成損傷，位于葉輪罩13中的攪拌葉輪11直接安裝在穿過球磨罐殼體16底部中心的密封套8的電機4的輸出軸上，圖I中是采用將攪拌葉輪11通過鎖緊螺釘12直接鎖定在電機輸出軸上的，電機4安裝在由底座外殼2和球磨罐殼體16外底部組成的安裝腔中，為電機4提供動力的電池5安裝在所述的安裝腔中，具體實施時為了保持平衡，電池5可采用環形蓄電池，電機4安裝在環形蓄電池的環形腔中。電機4通過緊固螺釘7固定在球磨罐殼體16的外底部上，通過環形蓄電池5給電機4供電，通過可控電源開關6控制環形蓄電池5與電機4之間的接通與斷開，通過電源充電接口 18給環形蓄電池5充電，利用過盈配合將環形蓄電池5和底部外殼2固定在一起，并利用球磨罐殼體16的外底部最下端的凸臺結構將環形蓄電池5壓緊防止其產生滑動，通過過盈配合將密封套8和球磨罐殼體16固定在一起，密封套8內開有上、下兩個密封槽，每個密封槽內分別裝有一個L形密封環9和一個0形密封圈10，利用鎖緊螺釘12將攪拌葉輪11固定在小型電動機4的輸出軸上，利用緊固螺釘17將葉輪防護罩13固定在球磨罐殼體16的內底部上以避免攪拌葉輪11在旋轉時與磨球發生碰撞而造成破損，球磨罐殼體16外底部圓周上均布有至少三個凸鍵，安裝時將其上的凸鍵插入底部外殼2相配的凹槽中，以防止球磨罐殼體16和底部外殼2之間產生滑動，密封墊15置于球磨罐殼體16和球磨罐端蓋14結合處。為了提高攪拌效果，具體實施時，攪拌葉輪11的數量至少為三個，并均勻布置，每個葉片采用螺旋形結構。本發明通過將底座外殼2安裝在立式行星球磨機的工作臺上，從而將球磨罐安裝在立式行星球磨機上的安裝底座20上并用球磨罐夾緊裝置19夾緊。本發明球磨罐的安裝過程為
將L形密封環9和0形密封圈10置于密封套8內的密封槽，通過過盈配合將密封套8和球磨罐殼體16固定在一起，小型電動機4通過緊固螺釘7固定在球磨罐殼體16的外底部上，利用鎖緊螺釘12將攪拌葉輪11固定在電機4的輸出軸上，利用緊固螺釘17將葉輪防護罩13固定在球磨罐殼體16的內底部上；將環形橡膠墊I、圓形橡膠墊3、環形蓄電池5、可控電源開關6、電源充電接口 18裝在底部外殼2上，用導線將環形蓄電池5、電源充電接口 18及小型電動機4連接起來后，將球磨罐殼體16外底部圓周上的凸鍵插入底部外殼2上相應凹槽中。使用時，在球磨罐殼體16內放入微米粉、納米懸浮液、磨球和補充球磨介質(與納米懸浮液用介質相同)，將密封墊15置于球磨罐殼體16和球磨罐端蓋14結合處，蓋上球磨罐端蓋14，將裝配好的球磨罐安裝在球磨機上的球磨罐安裝底座20并用球磨罐夾緊裝置19夾緊即可。
以下是采用本發明的球磨罐制備微納復合粉體的實例，但不僅僅限于這些實例，對于不同規格(成分、種類、粒徑等)的微、納米粉體，只要采用本發明所述球磨罐并設定相應球磨參數均可達到本發明的目的。對比例I :微米粉為平均粒徑為50 ii m的Al-Si合金粉，納米粉為平均粒徑為20nm的Al2O3陶瓷粉；先將Al2O3陶瓷粉置于無水乙醇中制成納米懸浮液(呈現為白色漿料)，按照微米粉質量分數的2%加入常規球磨罐中，添加無水乙醇至球磨罐2/3處，設定球磨參數進行微、納粉復合。球磨復合后，球磨罐中上層液體介質為白色，提取上層液體介質干燥后計算納米Al2O3陶瓷粉有效利用率約為25%，用無水乙醇沖洗無法取出罐體底部沉積粉體，進一步使用鋼勺方能取出。實施例2 :微米粉為平均粒徑為50 ii m的Al-Si合金粉，納米粉為平均粒徑為20nm的Al2O3陶瓷粉；先將Al2O3陶瓷粉置于無水乙醇中制成納米懸浮液(呈現為白色漿料)，按照 微米粉質量分數的2%加入本發明所述球磨罐中，添加無水乙醇至球磨罐2/3處，設定球磨參數進行微、納粉復合。球磨復合后，球磨罐中上層白色液體介質顏色明顯較對比例I中要淺，提取上層液體介質干燥后計算納米Al2O3陶瓷粉有效利用率約為72%，罐體底部僅有少量粉體沉積，用少量無水乙醇沖洗即可將沉積粉體取出。本發明未涉及部分均與現有技術相同或可采用現有技術加以實現。
權利要求
1.一種帶有攪拌功能的制備微納復合粉體用球磨罐，包括球磨罐殼體(16)和球磨罐端蓋(14)，球磨罐殼體(16)和球磨罐端蓋(14)形成一個用于放置磨球和微納復合粉體的空腔，其特征是所述的球磨罐殼體(16)的底部安裝在底座外殼(2)上，球磨罐殼體(16)的內底部上安裝有葉輪罩(13)，位于葉輪罩(13)中的攪拌葉輪(11)直接安裝在穿過球磨罐殼體(16 )底部中心的密封套(8 )的電機(4)的輸出軸上，電機(4)安裝在由底座外殼(2 )和球磨罐殼體(16)外底部組成的安裝腔中，為電機(4)提供動力的電池(5)安裝在所述的安裝腔中。
2.根據權利要求I所述的帶有攪拌功能的制備微納復合粉體用球磨罐，其特征是所述的電池(5)為環形可充電電池，電機(4)位于所述的環形可充電電池中間；所述的球磨罐殼體(16 )的外底部設有一個凸臺結構，該凸臺結構抵壓在所述的環形可充電電池上。
3.根據權利要求I所述的帶有攪拌功能的制備微納復合粉體用球磨罐，其特征是所述的攪拌葉輪(11)安裝在攪拌葉輪軸上，攪拌葉輪軸與穿過球磨罐殼體(16)的電機(4)的輸出軸相連。
4.根據權利要求I所述的帶有攪拌功能的制備微納復合粉體用球磨罐，其特征是所述的攪拌葉輪(11)為具有三個均布的葉片的葉輪結構，每個葉片呈螺旋形結構。
5.根據權利要求I所述的帶有攪拌功能的制備微納復合粉體用球磨罐，其特征是所述的葉輪防護罩(13)的頂部和四周包有鏤空的鐵絲網。
6.根據權利要求I所述的帶有攪拌功能的制備微納復合粉體用球磨罐，其特征是所述的球磨罐殼體(16)外底部圓周上均布有凸鍵，所述的底部外殼(2)相對位置處設有相配的凹槽，所述的凸鍵插入所述的凹槽中，所述的凸鍵的數量至少為三個。
7.根據權利要求I所述的帶有攪拌功能的制備微納復合粉體用球磨罐，其特征是所述的球磨罐殼體(16)底部中心的密封套(8)通過過盈配合裝在球磨罐殼體(16)底部，密封套(8)上開有二個密封槽，每個密封槽內均裝有一個L形密封環(9)和一個O形密封圈(10)。
8.根據權利要求I所述的帶有攪拌功能的制備微納復合粉體用球磨罐，其特征是所述的底座外殼(2)安裝在立式行星球磨機的工作臺上。
全文摘要
一種帶有攪拌功能的制備微納復合粉體用球磨罐，包括球磨罐殼體(16)和球磨罐端蓋(14)，球磨罐殼體(16)和球磨罐端蓋(14)形成一個用于放置磨球和微納復合粉體的空腔，其特征是所述的球磨罐殼體(16)的底部安裝在底座外殼(2)上，球磨罐殼體(16)的內底部上安裝有葉輪罩(13)，位于葉輪罩(13)中的攪拌葉輪(11)直接安裝在穿過球磨罐殼體(16)底部中心的密封套(8)的電機(4)的輸出軸上，電機(4)安裝在由底座外殼(2)和球磨罐殼體(16)外底部組成的安裝腔中，為電機(4)提供動力的電池(5)安裝在所述的安裝腔中。本發明結構緊湊，控制簡單，與現有主流球磨機具有很好的適配性，實用性強。
文檔編號B22F9/04GK102632243SQ201210131290
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月2日 優先權日2012年5月2日
發明者劉凱, 吳志奎, 沈清, 王宏宇, 王明娣, 袁曉明, 趙玉鳳, 黎向鋒 申請人:江蘇大學