AT412328B

AT412328B - Verfahren zur herstellung von metallpulver

Info

Publication number: AT412328B
Application number: AT5152002A
Authority: AT
Inventors: Claes Dipl Ing Tornberg
Original assignee: Claes Dipl Ing Tornberg
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2005-01-25
Also published as: ATA5152002A

Description


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   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines aus oberflächenzerklüfteten, sogenannten spratzigen Teilchen bestehenden Metallpulvers durch Beaufschlagung eines Giess- strahles einer Metallschmelze mit einem insbesondere flüssigen Medium, wobei jeweils mit getrennten Beaufschlagungssystemen in einem ersten Schritt der Giessstrahl in seiner Fliessrich- tung abgelenkt und oberflächenvergrössert wird,

   worauf in einem zweiten Schritt eine abermalige Fliessrichtungsablenkung des oberflächenvergrösserten Giessstrahles mit einer Zerteilung desselben und eine Beschleunigung der gebildeten Flüssigmetallpartikel entlang einer Wegstrecke erfolgen und in einem dritten Schritt die bewegten Flüssigmetallpartikel mit einem Winkel von y 10  bis 90  zur Bewegungsrichtung derselben mit einem zumindest teilweise mit flüssigem Medium gebildeten Hochgeschwindigkeitsstrom beaufschlagt, zerteilt und die Teilchen erstarren gelassen werden. 



   Nach obigem Verfahren sind eine Vielzahl von metallischen Legierungen zu Pulver aus kleinen spratzigen Teilchen mit hoher Effizienz verarbeitbar. Dabei ist es allerdings nötig, eine derartige Überhitzung eines Giessstrahles vorzusehen und während der Verdüsungszeit aufrecht zu erhalten, dass die Flüssigmetallpartikel vor dem dritten Verfahrensschritt, also vor der Beaufschlagung mit einem Hochgeschwindigkeitsstrom der zumindest teilweise aus flüssigem Medium gebildet ist, keine erstarrte oder teilerstarrte oberflächennahe Zone aufweisen. Es hat sich bei einigen Metallen und metallischen Legierungen jedoch gezeigt, dass eine grosse Überhitzung der Schmelze vor einem Verdüsen reaktionskinetische und verfahrenstechnische Nachteile haben kann. 



   Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen und setzt sich zum Ziel, eine Ausgestaltung des ein- gangs genannten Verfahrens vorzusehen, durch welche die Güte des spratzigen Pulvers aus einigen Metallen und Legierungen verbessert wird. 



   Diese Ziel wird dadurch erreicht, dass eine Ablenkung des Giessstrahles in seiner Fliessrichtung und eine Oberflächenvergrösserung desselben im ersten Verfahrensschritt und/oder eine Ablen- kung des oberflächenvergrösserten Giessstrahles und dessen Zerkleinerung, sowie eine Beschleu- nigung der gebildeten Flüssigmetallpartikel im zweiten Verfahrensschritt mit (einem) aus erwärm- ten Gas(en) gebildeten Strom (Strömen) erfolgen. 



   Ein so erzielter Vorteil des Verfahrens ist im wesentlichen darin zu sehen, dass eine geringere Schmelzenüberhitzung erforderlich ist, wodurch eine bessere Haltbarkeit der Feuerfestzustellung des Bereitstellungsgefässes und der Düseneinrichtung gegeben sind. Überraschenderweise wurde auch eine Verkleinerung und Vergleichmässigung des Durchmessers der spratzigen Pulverkörner bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens festgestellt. Dies ist offenbar auf eine bessere Nutzung der Desintegrationsenergie bei einer Beaufschlagung der Flüssigmetallpartikel mittels des Hochgeschwindigkeitstromes zurückzuführen. Weiters erscheint bei einer derartigen Giessstrahlbe- handlung auch der Grad der Dünnflüssigkeit bzw.

   Viskosität im Oberflächenbereich der flüssigen Metallpartikel bis zur Beaufschlagung derselben mit dem Hochgeschwindigkeitsstrom erhalten zu bleiben, weil bevorzugt nur ein enger, geringer Grössenbereich der Pulverkörner mit verbesserter Spratzigkeit derselben verfahrenstechnisch erreicht wird. 



   Erfindungsgemäss ist vorgesehen, dass der Gasstrom für den ersten und/oder für den zweiten Verfahrensschritt auf eine Temperatur von über Raumtemperatur, vorzugsweise von über 200 C, insbesondere von über 400 C gegebenenfalls mittels eines Wärmetauschers erwärmt wird. Es ist jedoch auch im Hinblick auf eine genaue Einstellung der erhöhten Temperatur des Gasstromes möglich, zusätzlich oder ausschliesslich eine elektrische Erwärmung desselben vorzusehen. Dies kann beispielsweise mit einer Heizwendel in einem Strömungskanal erfolgen. Derart kann insbe- sondere von kleineren Metallpartikel die oberflächliche Wärmeabfuhr und ein Dickflüssigwerden der oberflächennahen Zone verringert bzw. verzögert werden. 



   Weiters ist es bevorzugt, wenn für den ersten und/oder für den zweiten Verfahrensschritt ein Gas oder Gasgemisch mit geringer Abkühlwirkung auf die Oberfläche des Giessstrahles oder der Flüssigmetallpartikel verwendet wird. 



   Bei einem Verfahren der eingangs genannten Art kann auch vorgesehen sein, dass eine Ablenkung des Giessstrahles in seiner Fliessrichtung und eine Oberflächenvergrösserung desselben im ersten Verfahrensschritt und/oder eine Ablenkung des oberflächenvergrösserten Giessstrahles und dessen Zerkleinerung, sowie eine Beschleunigung der gebildeten Flüssigmetallpartikel im zweiten Verfahrensschritt zumindest teilweise mit jeweils bei einer Verbrennung gebildeten Abgas- strom (-strömen) erfolgen. 



   Die dabei erreichten Vorteile sind im wesentlichen darin begründet, dass der/die Gasstrom 

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 (-ströme) zur Vorbehandlung bzw. zur Aufbereitung des Giessstrahles für eine Feinzerteilung des- selben mittels des Hochgeschwindigkeitsstromes auf besonders einfache Weise und günstig erstellt wird (werden). Durch eine Verbrennung eines Gasgemisches ist einerseits eine Erwärmung des Behandlungsgasstromes und andererseits durch eine dabei entstehende Volumsvergrösserung eine günstige Intensitätserhöhung der Strömung desselben erreichbar. Weiters kann durch die Verbrennung auch der Sauerstoffgehalt im Behandlungsstrom verringert werden. 



   Besonders vorteilhaft ist dabei, wenn für den ersten und/oder für den zweiten Verfahrensschritt der Gasstrom jeweils in einem einen Brenner, insbesondere Hochgeschwindigkeitsbrenner enthal- tenden Mittel erwärmt und ausgeformt wird. Derart kann genau fokussiert der aus dem Verteiler austretende Giessstrahl und/oder der oberflächenvergrösserte Giessstrahl im zweiten Verfahrens- schritt mit Heissgas beaufschlagt und derart aufbereitet werden, dass die Voraussetzungen für eine Zerteilung desselben im dritten Verfahrensschritt in gewünscht hochwertiges Metallpulver erreich- bar sind. 



   Anhand einer schematischen Darstellung in Fig.   1a   wird die Erfindung erläutert. 



   Aus einem metallurgischen Gefäss tritt durch einen Düsenstein 11 eine gegebenenfalls nur geringfügig überhitzter Metall-Giessstrom 2 aus. Den Giessstrahl 2 begleitend kann ein diesen umschliessender Gasstrom 6 vorgesehen sein, der auf eine Temperatur von über der Raumtempe- ratur gebracht ist. 



   Ein vorzugsweise als Flachstrahleinrichtung 3 ausgebildetes Mittel zur Beaufschlagung und Ablenkung des Giessstrahles 2 erzeugt einen Warmgasstrom 31, zum Beispiel mit einer Tempera- tur von über 600 C, welcher den Giessstrahl 2 oberflächenvergrössert, ohne vermehrte Abkühlwir- kung zu haben. 



   Ein weiteres Beaufschlagungssystem 4 kann ebenfalls einen Warm- oder Heissgasstrom 41 erstellen, welcher gegebenenfallls gleicherart ohne nachteilige Abkühlung den oberflächenvergrö-   #erten   Giessstrahl 21 zerteilt und die Flüssigmetallpartikel beschleunigt. Die Beaufschlagungssys- teme 3 und 4 können auch zumindest teilweise als Brennereinrichtung ausgebildet sein. 



   Schliesslich kann nach der Erfindung auch vorgesehen sein, dass das flüssige Medium im Hochgeschwindigkeiststrom durch eine Temperaturerhöhung in Dampfform übergeführt und mit diesem die Flüssigmetallpartikel im dritten Verfahrensschritt beaufschlagt werden. Vorteilhaft kann dabei sein, dass sowohl die Deintegrationsenergie die Pulverpartikel mit kleinen Durchmessern entstehen lässt, als auch die Abkühlungsintensität der Pulverpartikel gesteigert wird und dass damit eine besonders hohe Metallpulvergüte erreichbar ist. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Verfahren zur Herstellung eines aus oberflächenzerklüfteten, sogenannten spratzigen Teil- chen bestehenden Metallpulvers durch Beaufschlagung eines Giessstrahles einer Metall- schmelze mit einem insbesondere flüssigen Medium, wobei jeweils mit getrennten Beauf- schlagungssystemen in einem ersten Schritt der Giessstrahl in seiner Fliessrichtung abge- lenkt und oberflächenvergrössert wird,

   worauf in einem zweiten Schritt eine abermalige 
Fliessrichtungsablenkung des oberflächenvergrösserten Giessstrahles mit einer Zerteilung desselben und eine Beschleunigung der gebildeten Flüssigmetallpartikel entlang einer 
Wegstrecke erfolgen und in einem dritten Schritt die bewegten Flüssigmetallpartikel mit einem Winkel von y 10  bis 90  zur Bewegungsrichtung derselben mit einem zumindest teilweise mit flüssigem Medium gebildeten Hochgeschwindigkeitsstrom beaufschlagt, zer- teilt und die Metallteilchen erstarren gelassen werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ablenkung des Giessstrahles in seiner Fliessrichtung und eine Oberflächenvergrösse- rung desselben im ersten Verfahrensschritt und/oder eine Ablenkung des oberflächenver- grösserten Giessstrahles und dessen Zerkleinerung,

   sowie ein Beschleunigung der gebilde- ten Flüssigmetallpartikel im zweiten Verfahrensschritt mit (einem) aus erwärmten Gas(en) oder aus erwärmten    < 3asgemisch(en)   gebildeten Strom (Strömen) erfolgen.

Claims

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom für den ersten und/oder für den zweiten Verfahrensschritt auf eine Temperatur von über Raumtempera- tur, vorzugsweise von über 200 C, insbesondere von über 400 C gegebenenfalls mittels <Desc/Clms Page number 3> eines Wärmetauschers und/oder mittels elektrischen Stromes, beispielsweise durch Widerstandselemente, erwärmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für den ersten und/oder für den zweiten Verfahrensschritt ein Gas oder Gasgemisch mit geringer Abkühlwirkung auf die Oberfläche des Giessstrahles oder der Flüssigmetallpartikel verwen- det wird.

4. Verfahren zur Herstellung eines aus oberflächenzerklüfteten, sogenannten spratzigen Teil- chen bestehenden Metallpulvers durch Beaufschlagung eines Giessstrahles einer Metall- schmelze mit einem insbesondere flüssigen Medium, wobei jeweils mit getrennten Beauf- schlagungssystemen in einem ersten Schritt der Giessstrahl in seiner Fliessrichtung abge- lenkt und oberflächenvergrössert wird, worauf in einem zweiten Schritt eine abermalige Fliessrichtungsablenkung des oberflächenvergrösserten Giessstrahles mit einer Zerteilung desselben und eine Beschleunigung der gebildeten Flüssigmetallpartikel entlang einer Wegstrecke erfolgen und in einem dritten Schritt die bewegten Flüssigmetallpartikel mit einem Winkel von y 10 bis 90 zur Bewegungsrichtung derselben mit einem zumindest teilweise mit flüssigem Medium gebildeten Hochgeschwindigkeitsstrom beaufschlagt,

zer- teilt und die Metallteilchen erstarren gelassen werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ablenkung des Giessstrahles in seiner Fliessrichtung und eine Oberflächenvergrösse- rung desselben im ersten Verfahrensschritt und/oder eine Ablenkung des oberflächenver- grösserten Giessstrahles und dessen Zerkleinerung sowie eine Beschleunigung der gebilde- ten Flüssigmetallpartikel im zweiten Verfahrensschritt zumindest teilweise mit jeweils bei einer Verbrennung gebildeten Abgasstrom (-strömen) erfolgen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für den ersten und/oder für den zweiten Verfahrensschritt der Gasstrom jeweils in einem einen Brenner, insbesondere Hochgeschwindigkeitsbrenner enthaltenden Mittel erwärmt und ausgeformt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein den Giessstrahl nach seinem Austreten aus dem Düsenstein des Verteilers umgebender Gas- strom vorgewärmt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das flüssi- ge Medium im Hochgeschwindigkeitsstrom durch eine Temperaturerhöhung in Dampfform übergeführt und mit diesem die Flüssigmetallpartikel im dritten Verfahrensschritt beauf- schlagt werden.

HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN