BR112020019090A2 - Método e aparelho para a produção de pós metálicos esféricos de alta pureza a partir de uma matéria-prima fundida - Google Patents
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Abstract
método e aparelho para a produção de pós metálicos esféricos de alta pureza a partir de uma matéria-prima fundida. um aparelho para produzir pós metálicos a partir de matéria-prima fundida que inclui uma fonte de aquecimento para fundir uma matéria-prima sólida formando uma alimentação fundida, e um cadinho para conter a alimentação fundida. um tubo de alimentação líquida também é fornecido para alimentar a alimentação fundida como um fluxo fundido. uma fonte de plasma entrega um fluxo de plasma, com o fluxo de plasma sendo adaptado para ser acelerado a uma velocidade supersônica e sendo adaptado para: então, impactar o fluxo fundido para produzir pós metálicos. o tubo de alimentação se estende a partir do cadinho para uma localização onde uma pluma de plasma supersônica atomiza o fluxo fundido. a fonte de plasma inclui pelo menos duas tochas de plasma fornecidas com pelo menos um bocal supersônico direcionado ao fluxo fundido. as múltiplas tochas de plasma são dispostas simetricamente ao redor da localização onde as plumas de plasma supersônicas atomizam o fluxo fundido, como em uma configuração em formato de anel.
Description
[001] Este pedido reivindica prioridade sobre o Pedido Provisório n° US 62/644,459, agora pendente, depositado em 17 de março de 2018, que é incorporado a título de referência no presente documento.
[002] A presente matéria se refere a materiais avançados e, mais particularmente, à produção de pós metálicos para diversas aplicações, como fabricação de aditivo para indústrias aeroespaciais e médicas.
[003] A atomização de água usa água como meio de atomização para atomizar um fluxo fundido de metal em partículas muitos finas. Uma vez que a água é um fluido incompressível , um jato de alta pressão fornece tanto a densidade quanto a velocidade exigidas para produzir pós finos em grandes taxas de produção. Entretanto, uma atomização de água tem várias limitações em termos de aplicações devido à contaminação da água e ao formato altamente irregular e angular do pó assim produzido.
[004] Em relação à atomização de gás, a mesma pode produzir pós metálicos de alta pureza ao atingir um fluxo fundido com um jato de gás inerte de alta pressão. Entretanto, esse método resulta, em geral, em um rendimento muito baixo em relação a pós de tamanho mais fino, ou tem uma taxa de produção relativamente baixa. Para alcançar um bom compromisso entre ambos esses aspectos, exige-se pressões muito altas para criar um jato supersônico frio. A atomização com gás frio tem um lado negativo de congelar as partículas fundidas muito rapidamente, o que causa aprisionamento de gás contido nas partículas, pelo qual tais pós são menos adequados para aplicações de impressão
3D, pois afetam diretamente a densidade da parte impressa. Ademais, devido a uma taxa de arrefecimento rápida, o formato das partículas é frequentemente esferoidal, mas não esférico. O satélite também é frequentemente um problema com essa tecnologia, pois a grande quantidade de gás usada causa turbulência em pó intensa que força a recirculação das partículas mais finas na câmara de resfriamento.
[005] Passando para a atomização de plasma, a mesma usa tipicamente um fio em vez de um fluxo fundido como uma matéria-prima, e usa uma fonte de plasma (também conhecida como tocha de plasma) como o agente atomizante para romper as partículas. O uso de um fio fornece a estabilidade exigida para garantir que jatos de plasma estreitos sejam direcionados apropriadamente no fio, uma vez que o fio deve ser fundido e atomizado em uma única etapa. Essa tecnologia produz atualmente o pó mais fino, mais esférico e mais denso do mercado. Em outras palavras, o rendimento de pó produzido na faixa de 0 a 106 mícrons é muito alto, a esfericidade é quase perfeita e o aprisionamento de gás é minimizado. Entretanto, essa tecnologia tem duas desvantagens principais. Primeiramente, a dependência de fios como matéria-prima é significativamente limitante, pois alguns materiais são muito frágeis para serem feitos na forma de fio. O uso de um fio também implica em custo adicional para o material de matéria-prima, pois os lingotes precisam ser fundidos novamente com a finalidade de serem extrusados para produzir o fio em questão. A segunda principal desvantagem é a taxa de produção muito inferior em comparação à atomização de água e à atomização de gás. As taxas de produção relatadas a partir de empresas de atomização de gás são de até 13 kg/h. Um especialista no campo reconheceria que uma faixa mais realística para distribuição de tamanho de partícula ideal seria muito inferior. Por exemplo, a Patente n° US 5.707.419, que é intitulada “Method of Production of Metal and Ceramic Powders by Plasma
Atomization” e expedida nos nomes de Tsantrizos et al. em 13 de janeiro de 1998, relata uma taxa de alimentação de 14,7 g/min ou 0,882 kg/h para titânio, enquanto a Publicação de Pedido de Patente n° US 2017/0326649-A1, que é intitulada “Process and Apparatus for Producing Powder Particles by Atomization of a Feed Material in the Form of an Elongated Member” e que foi publicada em 16 de novembro de 2017 com Boulos et al. como inventores, revela uma taxa de alimentação relatada de 1,7 kg/h para aço inoxidável.
[006] Portanto, seria desejável fornecer um aparelho e um método para produzir pós metálicos a partir de fontes diferentes de fios, e em uma taxa de produção significativa.
[007] Assim, seria desejável fornecer um aparelho e um método inovadores para produzir pós metálicos a partir de matéria-prima fundida.
[008] As modalidades descritas no presente documento fornecem em um aspecto um aparelho para produzir pós metálicos a partir de matéria-prima fundida compreendendo: uma fonte de aquecimento para fundir uma matéria-prima sólida em uma alimentação fundida; um cadinho para conter a alimentação fundida; um sistema de entrega para alimentar a alimentação fundida como um fluxo fundido; e uma fonte de plasma adaptada para entregar um fluxo de plasma; o fluxo de plasma sendo adaptado para ser acelerado a uma velocidade supersônica e sendo, então, adaptado para impactar o fluxo fundido para produzir pós metálicos.
[009] Ademais, as modalidades descritas no presente documento fornecem em um outro aspecto um processo para produzir pós metálicos a partir de matéria-prima fundida compreendendo: fornecer uma alimentação fundida; entregar a alimentação fundida como um fluxo fundido; fornecer um fluxo de plasma; acelerar o fluxo de plasma a uma velocidade supersônica; e impactar o fluxo fundido com uma pluma de plasma supersônica para produzir pós metálicos.
[010] Para um melhor entendimento das modalidades descritas no presente documento e para mostrar mais claramente como as mesmas podem ser executadas, será feita agora referência, por meio apenas de exemplo, aos desenhos anexos que mostram pelo menos uma modalidade exemplificativa, e em que: A Figura 1 é uma vista em seção transversal vertical esquemática de um aparelho para produzir pós metálicos a partir de matéria-prima fundida de acordo com uma modalidade exemplificativa; A Figura 2A é uma vista em seção transversal vertical esquemática de um aparelho para produzir pós metálicos a partir de matéria-prima fundida de acordo com uma modalidade exemplificativa; A Figura 2B é uma vista em planta de fundo esquemática do aparelho da Figura 2A; A Figura 3A é uma vista em elevação esquemática de um aparelho para produzir pós metálicos a partir de matéria-prima sólida ou líquida de acordo com uma modalidade exemplificativa adicional; e A Figura 3B é uma vista em seção transversal vertical esquemática do aparelho da Figura 3A.
[011] A presente abordagem revelada no presente documento fornece métodos e aparelhos para produzir pós metálicos a partir de fontes diferentes de fios, como matéria-prima líquida ou sólida.
[012] Sabe-se que os fios devem ser usados a fim de ter um processo de atomização à base de plasma viável. Na presente matéria, um jato de plasma supersônico é usado para atomizar um fluxo fundido, e a seguir são apresentadas várias modalidades relacionadas a isso.
[013] Um processo de atomização de plasma que usa um fio garante que o metal esteja em contato apropriado com o jato de plasma para maximizar a transferência de calor e momento, de modo que o fio possa ser fundido e atomizado em uma única etapa. Entretanto, parece não haver motivos pelos quais a potência exigida para fundir continuamente o metal deve ser fornecida necessariamente pela fonte de plasma. Em atomizações de gás e água, a fusão e a atomização são duas etapas distintas. Essa configuração permite maiores taxas de produção, como um resultado de a taxa de fusão não ser limitada pela transferência de calor e pelo tempo de permanência entre um jato supersônico e a matéria-prima.
[014] A presente matéria fornece uma forma de atomizar uma alimentação líquida com o uso de jatos de plasma, como em atomizações de gás e água.
[015] Mais particularmente, uma fonte de plasma, como uma tocha de plasma ou múltiplas tochas de plasma, é fornecida para entregar um fluxo de plasma que pode ser acelerado à velocidade supersônica antes de atingir o fluxo fundido com alto momento.
[016] A aplicação desse conceito é mais complicada na prática em comparação com a possível sugestão da apresentação anterior, já que os jatos de plasma supersônicos pode ser contidos dificilmente uma vez que os mesmos criam um ambiente muito hostil para a sobrevivência de materiais.
[017] Por exemplo, o ponto de fusão de liga de Titânio (Ti-6Al-4V) é cerca de 1660 °C. A fim de fornecer um período de tempo apropriado para a partícula líquida atingir um formato esférico, entrega-se um jato de gás que está acima do ponto de fusão do material a ser atomizado. Para Ti-6Al-4V, uma temperatura de jato de cerca de 1900 °C é preferencial. Com base no fato de que as velocidades supersônicas convertem calor térmico e pressão em velocidades de Mach, deve- se esperar que a temperatura caia significativamente entre antes (a montante de) e após (a jusante de) do gargalo do bocal supersônico. Consequentemente, para obter um jato Mach a 1900 °C no ápice (ponto de convergência entre o jato (ou jatos) de plasma e o fluxo fundido a ser atomizado), pode-se exigir uma temperatura acima de 2500 °C na entrada do bocal supersônico. Considerando as perdas de calor da câmara de alta pressão e temperatura antes do bocal, pode- se estabelecer confortavelmente que a fonte de plasma deve ter uma temperatura de pluma acima de 3000 °C. As tochas de alta entalpia comerciais podem fornecer esse tipo de temperatura de uma forma confiável com partes sobressalentes comercialmente disponíveis.
[018] Lidar com jatos de plasma supersônicos em uma área confinada é sempre delicado. Devido à natureza desses jatos, o resultado é um ambiente muito hostil para a sustentação de materiais devido a altas temperaturas, choques térmicos e erosão mecânica. Por esse motivo, materiais apropriados devem ser escolhidos para o projeto da trajetória de plasma da tocha ao ápice. A temperaturas acima de 3000 °C, a velocidade de Mach de 1 a 2 pode representar 1500 m/s. Exemplos de materiais que podem ser usados são grafite para a câmara, e para os elementos refratários rígidos de bocal que têm ponto de fusão muito alto assim como seus carbonetos, como tungstênio, carboneto de tungstênio, carboneto de titânio, háfnio, carboneto de háfnio, Nióbio, carboneto de Nióbio, tântalo, carboneto de tântalo, molibdênio, carboneto de molibdênio, etc. Também é preferencial operar sob uma atmosfera inerte, não apenas em relação à qualidade do pó produzido (para reduzir seu potencial de oxidação), mas também para ajudar a sobrevivência dos materiais de alta temperatura mencionados acima no presente documento.
[019] A fonte de fluxo de plasma pode vir de uma única fonte ou de uma combinação de múltiplas fontes conforme detalhado doravante no presente documento.
[020] Com referência à Figura 1 e às Figuras 2A e 2B, são mostradas modalidades nas quais a matéria-prima é fundida e é alimentada centralmente através de um anel de tochas de plasma conectado a um canal de gás que leva a um único bocal supersônico anular (Figura 1) ou a seus bocais individuais (Figuras 2A e 2B) focados em um ápice. A fusão pode ser alcançada através de aquecimento condutivo da pluma de plasma ou por quaisquer outros meios de fundição do metal. A fusão pode ser direcionada através do tubo de alimentação por gravidade, pressão de gás ou um pistão ou qualquer combinação dos mesmos.
[021] Mais particularmente, a Figura 1 ilustra um aparelho A para produzir pós metálicos a partir de matéria-prima fundida que compreende um cadinho de fusão 10 adaptado para conter uma fusão 12 e aquecido por indução 14 ou de outro modo. Múltiplas tochas de plasma comerciais 16 são conectadas a uma câmara de plenum em formato de rosca 18. As saídas de tocha de plasma são conectadas tangencialmente a um vórtice no interior da câmara em formato de rosca 18, permitindo, desse modo, uma mistura gasosa de plasma apropriada e uma mistura uniforme. Uma saída 20 da câmara em formato de rosca 18 pode estar no formato de um único bocal supersônico anular direcionado a um fluxo de matéria-prima fundida 22 ou pode incluir múltiplos orifícios supersônicos (bocais) também direcionados ao fluxo fundido 22 no centro. Um tubo de alimentação 24 para a matéria-prima líquida 22 é fornecido entre o cadinho de fusão 10 e uma localização onde uma pluma de plasma supersônica 26 é adaptada para atomizar o fluxo fundido.
[022] Nas Figuras 2A e 2B, é mostrado um outro aparelho A’ para produzir pós metálicos a partir de matéria-prima fundida, em que diversas tochas de plasma de diâmetro menor 116 são dotadas de um bocal supersônico cilíndrico que é instalado em cada tocha 116. As tochas de plasma 116 são dispostas em uma configuração em formato de anel, conforme melhor observado na Figura 2B, e cada tocha de plasma 116 é direcionada diretamente ao fluxo fundido descendente (matéria-prima líquida) 122, as tochas sendo dispostas anularmente em relação ao fluxo fundido 122. Conforme o supracitado, o aparelho A’ inclui um cadinho de fusão 110 adaptado para conter uma fusão 112 e para ser aquecido por indução 114 ou outros meios adequados. Os bocais supersônicos são fornecidos em 120 e são direcionados ao fluxo de matéria- prima fundida 122 com plumas de plasma supersônicas sendo mostradas em
126. Um tubo de alimentação 124 para a matéria-prima líquida é fornecido entre o cadinho de fusão 110 e uma localização onde as plumas de plasma supersônicas 126 são adaptadas para atomizar o fluxo fundido.
[023] Voltando-se agora às Figuras 3A e 3B, é ilustrado nas mesmas um aparelho adicional A” para produzir pós metálicos a partir de matéria-prima fundida, mas também a partir de matéria-prima sólida. No método associado ao aparelho A”, uma matéria-prima sólida ou líquida 212 é alimentada através de um cadinho/guia de alimentação 210 através de uma tocha de plasma anular. O aparelho A” também inclui um propulsor 202 (para a matéria-prima sólida), mas poderia ser combinado com uma alimentação líquida em vez disso. A tocha anular compreende um conjunto de eletrodos 200 organizados em série que pode aquecer um gás inerte para um estado de plasma e acelerar o mesmo para impactar uma haste da matéria-prima 212 com a finalidade de atomizar a matéria-prima 212. Na Figura 3B, um arco elétrico é mostrado em 204 e uma pluma de plasma é denotada por 226. A matéria-prima 212 pode ser pré- aquecida com indução 214 ou resistivamente.
[024] Para cada um dos aparelhos A, A’ e A” descritos acima, no eixo geométrico horizontal, sugere-se que os jatos supersônicos sejam direcionados com um ângulo que empurre para baixo o fluxo fundido (jato).
[025] O fluxo fundido pode ser obtido a partir de hastes ou lingotes assim como a partir de outras fontes. A técnica (ou técnicas) usada para fundir a matéria-prima sólida formando um fluxo fundido e trazer a mesma ao ápice é irrelevante desde que a velocidade, a pressão e a temperatura apropriadas sejam fornecidas por tal técnica (ou técnicas).
[026] Nas presentes modalidades exemplificativas, a fonte de plasma é um plasma em arco devido à sua disponibilidade comum. Entretanto, muitas outras formas de alcançar o estado de plasma térmico poderiam ser usadas. Por exemplo, fontes de plasma indutivamente acopladas, de micro-onda e capacitivas também poderiam ser usadas.
[027] Um outro aspecto interessante da presente matéria reside no fato de que, uma vez que o gás e/ou plasma tem tal alta temperatura na entrada do bocal supersônico, exige-se pressões muito inferiores para atingir a velocidade de Mach. Tais pressões inferiores reduzem signficativamente o custo da instalação e a espessura exigida para as partes. Para as modalidades exemplificativas mencionadas acima no presente documento, uma entrada de 10 atm é suficiente para alimentar toda a configuração, enquanto a atomização de gás de partícula fina usa frequentemente pressões na ordem de magnitude de 40 a 450 atm.
[028] Embora a descrição acima forneça exemplos das modalidades, será observado que alguns recuros e/ou funções das modalidades descritas são suscetíveis à modificação sem se afastar do espírito e dos princípios de operação das modalidades descritas. Consequentemente, pretende-se que o que foi descrito acima seja ilustrativo das modalidades e não limitante, e será entendido por elementos versados na técnica que outras variantes e modificações podem ser feitas sem se afastar do escopo das modalidades conforme definido nas reivindicações anexas ao presente documento.
[029] [1] Peter G. Tsantrizos, François Allaire e Majid Entezarian, “Method of Production of Metal and Ceramic Powders by Plasma Atomization”, Patente n° US 5.707.419, 13 de janeiro de 1998.
[030] [2] Christopher Alex Dorval Dion, William Kreklewetz e Pierre Carabin, “Plasma Apparatus for the Production of High Quality Spherical Powders at High Capacity”, Publicação PCT n° WO 2016/191854 A1, 8 de dezembro de
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[031] [3] Michel Drouet, “Methods and Apparatuses for Preparing Spheroidal Powders”, Publicação PCT n° WO 2011/054113 A1, 12 de maio de
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[032] [4] Maher I. Boulos, Jerzy W. Jurewicz e Alexandre Auger, “Process and Apparatus for Producing Powder Particles by Atomization of a Feed Material in the Form of an Elongated Member”, Publicação de Pedido de Patente n° US 2017/0326649 A1, 16 de novembro de 2017.
[033] [5] “Titanium MIM Moves into the Mainstream with Plasma Atomised Powders from AP&C”, Powder Injection Moulding International, Volume 11, nº 2, junho de 2017.
Claims (68)
1. Aparelho para produzir pós metálicos a partir de matéria-prima fundida caracterizado pelo fato de que compreende: uma fonte de aquecimento para fundir uma matéria-prima sólida formando uma alimentação fundida; um cadinho para conter a alimentação fundida; um sistema de entrega para alimentar a alimentação fundida como um fluxo fundido; e uma fonte de plasma adaptada para entregar um fluxo de plasma; o fluxo de plasma sendo adaptado para ser acelerado a uma velocidade supersônica e sendo, então, adaptado para impactar o fluxo fundido para produzir pós metálicos.
2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluxo de plasma é entregue através de pelo menos uma fonte de plasma.
3. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que o sistema de entrega inclui um tubo de alimentação líquida se estendendo a partir do cadinho, como para entregar a alimentação fundida a jusante em uma localização onde uma pluma de plasma supersônica é adaptada para atomizar o fluxo fundido.
4. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a fonte de plasma inclui pelo menos duas tochas de plasma conectadas a uma câmara de plenum.
5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a câmara de plenum é em formato de rosca.
6. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 5, caracterizado pelo fato de que saídas das tochas de plasma são conectadas tangencialmente para forçar um vórtice no interior da câmara de plenum.
7. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de que uma saída da câmara de plenum inclui um único bocal supersônico anular direcionado ao fluxo fundido.
8. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo fato de que uma saída da câmara de plenum inclui múltiplos orifícios supersônicos direcionados ao fluxo fundido.
9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os orifícios supersônicos incluem bocais.
10. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 9, caracterizado pelo fato de que os orifícios supersônicos são direcionados centralmente ao fluxo fundido.
11. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 10, caracterizado pelo fato de que a alimentação fundida no cadinho é adaptada para ser aquecida por indução, que é tipicamente disposta ao redor do cadinho.
12. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a fonte de plasma inclui pelo menos duas tochas de plasma cada fornecida com um bocal supersônico cilíndrico.
13. Aparelho, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que são fornecidas pelo menos quatro tochas de plasma dispostas simetricamente ao redor da localização onde as plumas de plasma supersônicas atomizam o fluxo fundido.
14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que são fornecidas pelo menos seis tochas de plasma dispostas simetricamente ao redor da localização onde as plumas de plasma supersônicas atomizam o fluxo fundido.
15. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14 caracterizado pelo fato de que as tochas de plasma são dispostas em uma configuração em formato de anel, com cada tocha de plasma sendo direcionada diretamente ao fluxo fundido saindo do sistema de entrega.
16. Aparelho, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que as tochas são dispostas de modo anular em relação ao fluxo fundido.
17. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 16, caracterizado pelo fato de que a alimentação fundida no cadinho é adaptada para ser aquecida por indução, que é tipicamente disposta ao redor do cadinho.
18. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que os pós metálicos são adaptados para serem produzidos a partir de uma dentre uma matéria-prima fundida e uma matéria- prima sólida.
19. Aparelho, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a fonte de plasma inclui uma tocha de plasma anular, e em que a matéria- prima sólida ou líquida é adaptada para ser alimentada através de um cadinho/guia de alimentação através da tocha de plasma anular.
20. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 19, caracterizado pelo fato de que um propulsor é fornecido para alimentar a matéria-prima sólida na tocha de plasma anular.
21. Aparelho, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o propulsor é adaptado para alimentar a matéria-prima sólida através do cadinho/guia de alimentação a montante da tocha de plasma anular.
22. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 19 a 21, caracterizado pelo fato de que a tocha de plasma anular inclui um conjunto de eletrodos organizados em série e adaptados para aquecer um gás inerte para um estado de plasma e acelerar o mesmo para impactar a matéria-prima sólida com a finalidade de atomizar a matéria-prima sólida.
23. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 22,
caracterizado pelo fato de que a matéria-prima sólida está substancialmente na forma de uma haste.
24. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 22 a 23, caracterizado pelo fato de que o conjunto de eletrodos é disposto circularmente.
25. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 18 a 24, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima é adaptada para ser pré-aquecida com indução ou resistivamente.
26. Aparelho, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que a indução é disposta ao redor do cadinho/guia de alimentação.
27. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 11, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima fundida é alimentada centralmente através de um anel de tochas de plasma, conectado a um canal de gás levando a um único bocal supersônico anular.
28. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 17, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima fundida é alimentada centralmente através de um anel de tochas de plasma, conectado a um canal de gás levando a seus respectivos bocais individuais focados em um ápice.
29. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 17, caracterizado pelo fato de que a alimentação fundida pode ser obtida através de aquecimento condutivo a partir da pluma de plasma ou por quaisquer outros meios de fundição do metal.
30. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 17, caracterizado pelo fato de que a alimentação fundida pode ser direcionada através do sistema de entrega, como um tubo de alimentação, por pelo menos um dentre gravidade, pressão de gás e um pistão.
31. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 30, caracterizado pelo fato de que os jatos supersônicos do fluxo de plasma são direcionados com um ângulo, como para empurrar o fluxo fundido a jusante.
32. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 31, caracterizado pelo fato de que a fonte de plasma inclui uma tocha de plasma em arco.
33. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 31, caracterizado pelo fato de que a fonte de plasma inclui pelo menos uma dentre fontes de plasma indutivamente acopladas, de micro-onda e capacitivas.
34. Processo para produzir pós metálicos a partir de matéria-prima fundida caracterizado pelo fato de que compreende: - fornecer uma alimentação fundida; - entregar a alimentação fundida como um fluxo fundido; - fornecer um fluxo de plasma; - acelerar o fluxo de plasma a uma velocidade supersônica; e - impactar o fluxo fundido com uma pluma de plasma supersônica para produzir pós metálicos.
35. Processo, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que o fluxo de plasma é entregue através de pelo menos uma fonte de plasma.
36. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 34 e 35, caracterizado pelo fato de que a alimentação fundida é entregue, através de um tubo de alimentação líquida se estendendo a partir de um cadinho contendo a alimentação fundida, a jusante em uma localização onde uma pluma de plasma supersônica é adaptada para atomizar o fluxo fundido.
37. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 34 a 36, caracterizado pelo fato de que a fonte de plasma inclui pelo menos duas tochas de plasma conectadas a uma câmara de plenum.
38. Processo, de acordo com a reivindicação 37, caracterizado pelo fato de que a câmara de plenum é em formato de rosca.
39. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 37 a 38, caracterizado pelo fato de que as saídas das tochas de plasma são conectadas tangencialmente para forçar um vórtice no interior da câmara de plenum.
40. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 37 a 39, caracterizado pelo fato de que uma saída da câmara de plenum inclui um único bocal supersônico anular direcionado ao fluxo fundido.
41. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 37 a 39, caracterizado pelo fato de que uma saída da câmara de plenum inclui múltiplos orifícios supersônicos direcionados ao fluxo fundido.
42. Processo, de acordo com a reivindicação 41, caracterizado pelo fato de que os orifícios supersônicos incluem bocais.
43. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 41 a 42, caracterizado pelo fato de que os orifícios supersônicos são direcionados centralmente ao fluxo fundido.
44. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 37 a 43, caracterizado pelo fato de que a alimentação fundida no cadinho é adaptada para ser aquecida por indução, que é tipicamente disposta ao redor do cadinho.
45. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 34 a 36, caracterizado pelo fato de que a fonte de plasma inclui pelo menos duas tochas de plasma cada fornecida com um bocal supersônico cilíndrico.
46. Processo, de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que são fornecidas pelo menos quatro tochas de plasma, dispostas simetricamente ao redor da localização onde as plumas de plasma supersônicas atomizam o fluxo fundido.
47. Processo, de acordo com a reivindicação 46, caracterizado pelo fato de que são fornecidas pelo menos seis tochas de plasma, dispostas simetricamente ao redor da localização onde as plumas de plasma supersônicas atomizam o fluxo fundido.
48. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 45 a 47, caracterizado pelo fato de que as tochas de plasma são dispostas em uma configuração em formato de anel, com cada tocha de plasma sendo direcionada diretamente ao fluxo fundido saindo do sistema de entrega.
49. Processo, de acordo com a reivindicação 48, caracterizado pelo fato de que as tochas são dispostas de modo anular em relação ao fluxo fundido.
50. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 45 a 49, caracterizado pelo fato de que a alimentação fundida no cadinho é adaptada para ser aquecida por indução, que é tipicamente disposta ao redor do cadinho.
51. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 34 a 36, caracterizado pelo fato de que os pós metálicos são adaptados para serem produzidos a partir de uma dentre uma matéria-prima fundida e uma matéria- prima sólida.
52. Processo, de acordo com a reivindicação 51, caracterizado pelo fato de que a fonte de plasma inclui uma tocha de plasma anular, e em que a matéria- prima sólida ou líquida é adaptada para ser alimentada através de um cadinho/guia de alimentação através da tocha de plasma anular.
53. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 51 a 52, caracterizado pelo fato de que um propulsor é fornecido para alimentar a matéria-prima sólida na tocha de plasma anular.
54. Processo, de acordo com a reivindicação 53, caracterizado pelo fato de que o propulsor é adaptado para alimentar a matéria-prima sólida através do cadinho/guia de alimentação, a montante da tocha de plasma anular.
55. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 52 a 54, caracterizado pelo fato de que a tocha de plasma anular inclui um conjunto de eletrodos organizados em série e adaptados para aquecer um gás inerte para um estado de plasma e acelerar o mesmo para impactar a matéria-prima sólida com a finalidade de atomizar a matéria-prima sólida.
56. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 51 a 55, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima sólida está substancialmente na forma de uma haste.
57. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 55 a 56, caracterizado pelo fato de que o conjunto de eletrodos é disposto circularmente.
58. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 51 a 57, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima é adaptada para ser pré-aquecida com indução ou resistivamente.
59. Processo, de acordo com a reivindicação 58, caracterizado pelo fato de que a indução é disposta ao redor do cadinho/guia de alimentação.
60. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 37 a 44, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima fundida é alimentada centralmente através de um anel de tochas de plasma, conectado a um canal de gás levando a um único bocal supersônico anular.
61. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 45 a 50, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima fundida é alimentada centralmente através de um anel de tochas de plasma conectado a um canal de gás levando a seus respectivos bocais individuais focados em um ápice.
62. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 37 a 50, caracterizado pelo fato de que a alimentação fundida pode ser obtida através de aquecimento condutivo a partir da pluma de plasma ou por quaisquer outros meios de fundição do metal.
63. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 37 a 50, caracterizado pelo fato de que a alimentação fundida pode ser direcionada através do sistema de entrega, como um tubo de alimentação, por pelo menos um dentre gravidade, pressão de gás e um pistão.
64. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 34 a 63, caracterizado pelo fato de que os jatos supersônicos do fluxo de plasma são direcionados com um ângulo, como para empurrar a jusante do fluxo fundido.
65. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 34 a 64, caracterizado pelo fato de que a fonte de plasma inclui uma tocha de plasma em arco.
66. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 34 a 64, caracterizado pelo fato de que a fonte de plasma inclui pelo menos uma dentre as fontes de plasma indutivamente acopladas, de micro-onda e capacitivas.
67. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 34 a 66, caracterizado pelo fato de que o processo de atomização é executado sob uma atmosfera inerte.
68. Invenção de produto, processo, sistema, kit, ou uso, caracterizada pelo fato de que compreende um ou mais elementos descritos no presente pedido de patente.
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