BR112019012419A2 - Aparelho e método de produção de pó de titânio - Google Patents
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Abstract
a presente invenção refere-se a um método e aparelho para produção de pó metálico de titânio de um fundido. o aparelho inclui uma câmara de atomização tendo uma parede interna que é revestida com ou formada completamente de uma liga de titânio que é a mesma como o pó metálico de titânio para impedir contaminação de pó metálico de titânio na mesma. as superfícies internas de alguns ou todos os componentes do aparelho em uma trajetória de fluxo após a câmara de atomização podem também serem revestidas com ou formadas completamente da liga de titânio ou cp-ti.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para APARELHO E MÉTODO DE PRODUÇÃO DE PÓ DE TITÂNIO.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
REFERÊNCIAS CRUZADAS À PEDIDOS RELACIONADOS [0001] Este pedido reivindica a prioridade do Pedido de Parente Provisório No. 62/437.129, depositado em 21 de dezembro de 2016, e intitelado APARELHO E MÉTODO DE PRODUÇÃO DE PÓ DE TITÂNIO.
Campo da Invenção [0002] A presente invenção refere-se a um aparelho e método de produção de pó de titânio e, mais particularmente, a tal aparelho e método que impede contaminação do pó de titânio.
Descrição do Antecedente da Técnica [0003] A metalurgia do pó é uma tecnologia importante na produção de partes compostas de titânio para aplicações críticas tais como aeroespacial. O pó metálico de titânio é a matéria prima básica nesta trajetória do processo. A atomização usando um gás inerte, tal como argônio, é um processo comumente usado para produzir pós de forma esférica uniforme que possuem altas densidades de embalagem. Um dispositivo típico para atomização de gás consiste de uma fonte de suprimento de corrente de metal líquido, a atomização de jato de gás, e uma câmara de resfriamento. A corrente de queda livre de titânio fundido é impingida com jato de gás inerte à uma alta velocidade, as gotículas atomizadas de titânio solidificam em deslocamento através da câmara, e são coletadas no fundo da câmara. Valores extremamente altos de taxas de resfriamento durante a solidificação das gotículas são desejados de modo a obter estruturas controladas muito específicas. Vários aspectos de projeto e construção da câmara de atomização são importantes:
[0004] 1. A câmara deve ser construída com um material que não
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2/4 reage com titânio em contato;
[0005] 2. A câmara deve ser bastante grande para permitir que as gotículas de titânio solidifiquem antes de elas entrarem em contato com as paredes ou seção de fundo da câmara;
[0006] 3. A câmara deve permitir evacuação completa para impedir contaminação atmisférica; e [0007] 4. O projeto da câmara deve permirir fácil acesso para limpeza e inspeção completas de seu interior.
[0008] O aço inoxidável é o material mais comumente usado para a construção de câmaras de atomização de titânio. Existe uma possibilidade que algumas das gotículas de titânio colidirem na câmara de atomização antes da solidificação. Estas gotículas reagem com compostos de baixo ponto de fusão de produção de aço inoxidável que são frágeis na natureza. Estes compostos entram na corrente de pó de titânio como contaminantes, e permanecem não detectados em técnicas de controle de qualidade padrões. O componente composto destes pós contaminados experimenta falhas catastróficas em serviço.
BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO [0009] De acordo com a presente invenção, a contaminação do metal em pó pode ser eliminada pelo revestimento da trajetória de fluxo do pó metálico, ou fabricação da trajetória de fluxo do pó metálico além do estágio de atomização com um metal que é não contaminante ao pó metálico sendo produzido.
[0010] No caso de pó metálico de titânio, a parede da câmara de atomização, de preferência, é revestida ou fabricada de uma liga de titânio que é a mesma como o pó metálico de titânio. Por exemplo, uma liga de titânio, tal como TÍ-6AI-4V pode ser usada para o revestimento ou parede da câmara se o pó metálico de titânio é produzido de TÍ-6AI-4V.
[0011] Esta solução se aplica a qualquer sistema de produção de
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3/4 metal em pó, visto que a contaminação de metal pode ser criada na operação de limpeza da câmara, é aplicável à produção de pó metálico de um fundido à medida que este método experimenta esfera de pó ocasional para ligação da parede de câmara.
[0012] A atomização de um fundido inclui atomização de gás (GA) em que uma corrente de fundido de metal é impingida por um jato de gás inerte de alta velocidade para tomar um pó, e métodos de eletrodo de rotação (PREP) em que a extremidade de uma barra de metal é fundida, enquanto que a barra gira rapidamente lançando gotículas de metal.
[0013] Em qualquer caso, fundição pode ser alcançada por feixe de elétron, tocha de plasma, arco elétrico, aquecimento de indução, aquecimento a laser, ou qualquer outro método de aquecimento suficientemente poderoso.
BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO [0014] A FIGURA 1 é uma vista esquemática de uma porção do aparelho para produção de pó de titânio.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0015] Referindo-se à Figura 1, o aparelho 10 para produção de pó de titânio inclui uma atomização ou câmara de pulverização quente 12 para recebimento de um suprimento de corrente de metal líquido atomizada de um sistema conhecido, tal como um sistema de guia de indução de parede fria, um processo de atomização de gás de fusão de indução de eletrodo, um método de atomização de gás de guiaindução de fusão de plasma, um processo de fusão triplo, ou qualquer outro sistema conhecido. O pó a partir da câmara de atomização 12 é passado através de um tubo de transporte 14, através de um separador de ciclone 16 e, em seguida, nos recipientes de pó 18, conforme mostrado na Figura 1.
[0016] De acordo com a presente invenção, a superfície interna
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4/4 total 20 da câmara de atomização 12 é revestida com ou formada de uma liga de titânio que é a mesma como o pó metálico de titânio sendo produzido de um fundido incluindo pó metálico de titânio conforme aqui antes descrito. Como um exemplo ilustrativo, um revestimento de uma liga de titânio na superfície interna 20 da câmara de atomização 12 pode ter uma espessura de cerca de 2 mm. A câmara de atomização pode ser formada de qualquer material adequado, tal como aço inoxidável. Alternativamente, a câmara de atomização 12 pode ser formada da liga de titânio, ao invés de um revestimento da liga na superfície interna formada de outro material.
[0017] Para assegurar adicionalmente contra contaminação do pó de titânio, toda ou parte da trajetória de fluxo após a câmara de atomização 12 pode ser revestida com ou formada de uma liga de titânio a mesma como o pó de titânio, ou titânio comercialmente puro (CP-Ti). Por exemplo, um ou mais do tubo de transporte 14, separador de ciclone 16, e/ou recipientes de pó 18, podem ser formados de ou revestidos internamente com a liga de titânio, ou CP-Ti para impedir qualquer contaminação do pó de titânio.
[0018] Como um exemplo ilustrativo, uma liga de titânio, tal como TÍ-6AI-4V pode ser usada para o revestimento ou parede da câmara 20 na câmara de atomização 12, e toda ou parte da subsequente trajetória de fluxo se o pó metálico de titânio sendo processado é Ti6AI-4V.
[0019] Enquanto que a invenção foi descrita em conjunto com o que é presentemente considerado ser as concretizações mais práticas e preferidas, é para ser compreendido que a invenção não é para ser limitada às concrertizações divulgadas, mas, ao contrário, é previsto cobrir várias modificações e arranjos equivalentes incluídos dentro do espírito e escopo das reivindicações em anexo.
Claims (8)
- REIVINDICAÇÕES1. Aparelho para produção de pó metálico de titânio de um fundido incluindo pó metálico de titânio, caracterizado pelo fato de compreender uma câmara de atomização tendo uma parede interna que é revestida com ou formada completamente de uma liga de titânio que é a mesma como o pó metálico de titânio para impedir contaminação de pó metálico de titânio na mesma.
- 2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente um tubo de transporte de pó conectado a uma abertura de saída da câmara de atomização, um separador de ciclone conectado ao tubo de transporte de pó, e um recipiente de pó conectado ao separador de ciclone, e no qual superfícies internas de um ou mais do tubo de transporte, o separador de ciclone e/ou o recipiente de pó são revestidos com ou completamente formados da liga de titânio ou CP-Ti.
- 3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a parede interna da câmara de atomização é revestida com uma liga de titânio tendo uma espessura de cerca de 2 mm.
- 4. Método para prevenção de contaminação de pó de titânio em um aparelho para produção do mesmo de um fundido incluindo pó metálico de titânio, caracterizado pelo fato de ter uma câmara de atomização com uma parede interna, compreendendo revestimento da parede interna, ou formação da mesma completamente de uma liga de titânio que é a mesma como o pó de titânio.
- 5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o revestimento da liga de titânio na parede interna é cerca de 2 mm.
- 6. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizadoPetição 870190055770, de 17/06/2019, pág. 24/352/2 pelo fato de que o aparelho compreende adicionalmente um tubo de transporte, um separador de ciclone, e um recipiente de pó em uma trajetória de fluxo após a câmara de atomização, e revestimento das superfícies internas de um ou mais dos tubos de transporte, o separador de ciclone e/ou o recipiente de pó com a liga de titânio ou CP-Ti, ou formando as superfícies internas completamente da liga de titânio ou CP-Ti.
- 7. Aparelho para produção de pó metálico de titânio de um fundido, caracterizado pelo fato de que uma corrente de titânio fundido é impingida com gás inerte à alta velocidade em uma câmara de atomização tendo uma parede interna, e no qual a parede interna é revestida com ou formada completamente de uma liga de titânio que é a mesma como o pó metálico de titânio, para impedir contaminação do pó metálico.
- 8. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente revestimento das superfícies internas de um ou mais componentes do aparelho em uma trajetória de fluxo após a câmara de atomização com a liga de titânio ou CP-Ti ou formação das superfícies internas completamente da liga de titânio ou CP-Ti.
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