DE1433056C - Vorrichtung zum Zerstauben eines schmelzflussigen Metalls - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerstäuben eines schmelzllüssigen Metalls mit einer Düse, die eine niittige Austrittsölfnung für die zu zerstäubende Metallschmelze und eine diese Aus-Irittsöirnung konzentrisch kegelförmig umgebende Ringdüse für das Zerstäubungsgas, die gegenüber der Austrittsölfnung zurückliegt, aufweist.

Zur Erzeugung von feiiipulverisiertein Metall und zum Überziehen von Gegenständen mit einer dünnen Metallschicht ist es bekannt, flüssiges Metall durch eine Düse zu zerstäuben, wobei die flüssige Metall-, schmelze durch eine Düsenöffnimg austritt und durch eine oder mehrere Düsenöffiiungen ein Zerstäubungsgas auf den Strahl aus flüssigem Metall geblasen wird, um dieses fein zu verteilen.

Im allgemeinen ist die Wirkungsweise einer solchen Zerstäubungsanlage etwa die folgende:

Eine flüssige Metallschmelze wird unter Druck durch einen Kanal der Düse zugeführt, wobei der Druck durch Luft oder ein inertes Gas oder auch allein durch das Gewicht des flüssigen Metalls erzeugt wird. Das Zerstäubungsgas wird durch eine oder mehrere öffnungen der Düse unter Druck ausgepreßt, wobei als Zerstäubungsgas ebenfalls ein inertes Gas verwendet werden kann, falls die zu zerstäubende Substanz oxydierbar oder leicht chemisch angreifbar ist, und wobei das Zerstäubungsgas zur Erleichterung der Zerstäubung erforderlichenfalls auf eine erhöhte Temperatur gebracht wird. Daß auf diese Weise zerstäubte flüssige Metall wird dann z. U. auf eine zu metallisierende Oberfläche niedergeschlagen oder kann in einer Kammer als Metallpulver niedergeschlagen und gesammelt werden. Feineres Metallpulver, welches in der Niederschlagskammer nicht niedergeschlagen wird, wird zusammen mit dem Gasstrom einem l'ulverabscheider zugeführt und dort gewonnen. Darauf wird der Gasstrom durch eine Filtrierkammer geleitet, wo das restliche Feinstpulver abgeschieden wird, und kann dann, falls es sich um ein kostbares inertes Gas handelt, wieder der Düse zugeführt werden.

Hs ist bekannt, zum Zerstäuben von flüssigen Metallen dabei mit Vorteil eine Ringdüse zu verwenden, die das Zerstäubungsgas kegelförmig auf den zu zerstäubenden Metallstrahl aufbläst, wobei der Strahl von llüssigem Metall durch die Spitze des Kegels verläuft. Bei dieser Form der Düse treten jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Wird das Zerstäubungsgas unter einem größeren Winkel auf den Metallstrahl aufgeblasen, so wird ein Teil des zerstäubten Metalls auf die Düsenöffiniiig zurückgeblasen, was eine Klunkerbildung an der Düsenölfnung zur Folge hat, die in mehr oder weniger kurzer Zeit zu einem Verstopfen der Düse führt. Es wurde versucht, diesen Nachteil dadurch zu vermeiden, daß man das Zerstäubungsgas unter einem möglichst kleinen Winkel auf den Metallstrahl auftrulfen läßt, um ein Zerstäuben in Rückwärtsrichtung zu vermeiden. Es wurde sogar vorgeschlagen, das Zeistäubungsgas trichterförmig vom Metallstrahl wegzublasen, wobei das Metall nur durch die Sogwirkung der Gasströmung zerstäubt wird. Es ist offensichtlich, daß die Zerstäubung. des flüssigen Metalls um so schlechter und um so weniger effektiv wird, je kleiner der Auftreffwinkel des Zerstäubungsgases auf dem Metallstrahl ist. Solche Düsen sind z.U. in der österreichischen Patentschrift 180 739 und in der deutschen Patentschrift 847 675 beschrieben. Eine andere Möglichkeit, die Klunkerbildung an der Düsenöffnung zu vermeiden, beschreibt die deutsche Patentschrift 514 623. Flier durchfällt das llüssige Metall nach dem Austritt aus der Düsenölfnung einen freien Raum, bevor es durch das auftretende Gas zerstäubt wird. Diese Lösung hat den Nachteil, daß einmal nur eine senkrechte Anordnung der Düse möglich ist und außerdem eine stabile Lage des frei fallenden Metallstrahles eingehalten werden muß.

Ziel der Erfindung ist daher eine Düse, die das Zerstäuben von flüssigem Metall mit gutem Wirkungsgrad ermöglicht, ohne daß die oben beschriebenen Nachteile auftreten.

Erfindungsgemäß wird dies bei einer solchen Düse mit einer mittigen Austrittsöffnung für die zu zerstäubende Metallschmelze und einer kegelförmig diese umgebenden Ringdüse für das Zerstäubungsgas dadurch erreicht, daß der Brennpunkt, der auf der Achse der Austrittsöffnung liegt, und in dem die Gasstrahlen aus der kegelförmigen Ringdüse aufeinandertreffen, so angeordnet ist, daß die untere "Grenze des Verhältnisses des Abstandes zwischen dem Auslaß der Austrittsöffnung und dem Brennpunkt zum Durchmesser dieser Austrittsölfnung zwischen 1,2 und 1,4 liegt, daß das Verhältnis des äquivalenten Durchmessers der Ringdüse zum Durchmesser der Austrittsölfnung im Bereich von 0,5 bis 1,5 liegt und daß schließlich das Verhältnis des äc]uivalenten Durchmessers der Ringdüse zum Abstand zwischen Brennpunkt und Auslaß dieser Ringdüse im Bereich von 0,15 bis 0,5 liegt.

Besonders vorteilhaft für die Zerstäubung ist dabei ein Neigungswinkel der Ringdüse zwischen 60 und yO°. Um besonders günstige Strömungsverhältnisse des austretenden Gasstromes zu erreichen, wird vorzugsweise an der Vorderseite der Düse ein Trichter angebracht, der einen Öffnungswinkel von über 20° aufweist. Zur sicheren Verhütung einer Verstopfung der Ringdüse wird vorteilhaft an diesem Trichter ein unter Unterdruck stehender Gasabsaugkanal vorgesehen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dieser Gasabsaiigkanal mit einem Metallnetz bedeckt, um ein Eindringen von Metallpulver zu verhindern.

Im folgenden wird die Erfindung beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert.

F i g. I zeigt einen senkrechten Schnitt durch die Düse der erfindungsgemäßen Zerstäubungsvorrichtung;

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht dieser Düse.

Die F i g. 3 bis 8 geben graphisch die numerischen Werte wieder, die mit einer erfindungsgeinäßen Vorrichtung nach F i g. 1 und 2 erhalten wurden, wobei geschmolzenes Aluminium als flüssiges Metall und Argon als Zerstäubungsgas verwendet wurden. Dabei zeigt

Fig. 3 die Zerstäubungsgeschwindigkeit,

F i g. 4 die Feinheit des erhaltenen Metallpulver, Fig. 5 die Zerstäubungsgeschwindigkeit,

F i g. 6 und F i g. 7 den Gegendruck und

Fig. 8 die Zerstäubungsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von den verschiedenen Düsenabmessungen;

Fig.⁽) zeigt einen senkrechten Schnitt der Düse und des mit ihr verbundenen Trichters, der mit einem Absaugkanal versehen ist;

Fig. 10 zeigt einen senkrechten Schnitt längs der Linie 12-12 in Fig. 9, von vorn gesehen.

In Fig. 1 bezeichnet 21 einen Hauptkanal, durch welchen das geschmolzene Metall der Austrittsöffnung 23 zugeführt wird. Das Zerstäubungsgas wird durch eine Leitung 25 einer Kammer 27 zugeführt, von wo es durch die Ringdüse 29 ausströmt, die die Austrittsöflnung 23 kegelförmig umgibt. Ein geschlossener divergierender Trichter 31 nimmt den ausströmenden Gasstrom, der das Metallpulver mit sich trägt, auf. Es ist im allgemeinen günstig, ein geschlossenes Metall zu verwenden, dessen Temperatur um etwa 250° C über den Schmelzpunkt des Metalls gehalten wird. Es ist vorteilhaft, das Zerstäubungsgas bei einer Temperatur einzupressen, die so hoch ist wie der Schmelzpunkt des 'Metalls. Die Zuführung des geschmolzenen Metalls von einem Behälter zu der Austrittsöffnung 23 kann entweder durch den Druck eines komprimierten Gases oder durch das Eigengewicht des Metalls erfolgen. Da die Geschwindigkeit der Zerstäubung und die Feinheit des erhaltenen Produktes von dem auf das geschmolzene Metall angewandten Druck und dem Druck des einströmenden Zerstäubungsgases beeinflußt werden, ist es erforderlich, daß diese Größen genau einstellbar sind.

Aus dem Trichter 31 tritt der mit Metallpulver beladene Gasstrom in eine Niederschlagkammer ein, in der das Metallpulver niedergeschlagen und gesammelt wird. Urn eine turbulente Strömung des Gasstromes zu vermeiden, die ein Niederschlagen des erzeugten Pulvers an der inneren Oberfläche des Trichters zur Folge hat, ist es erforderlich, daß der Gasstrom ohne Turbulenz in die Niederschlagkammer eintreten kann, d. h., der Innenraum der Niederschlagkammer muß wesentlich größer als das Trichtervolumen sein.

Im folgenden sollen die Abmessungen der erfindungsgemäßen Zerstäubungsvorrichtung im einzelnen diskutiert werden, wobei auf F i g. 2 Bezug genommen wird. Untersuchungen über Änderungen des Neigungswinkels θ der Ringdüse 29 ergaben, daß die Zerstäubungsgeschwindigkeit größer wird, wenn der Neigungswinkel θ zwischen der Strahlrichtung des Zerstäubungsgases und der Achse der Austrittsöflnung 23 größer wird. Wenn die axiale Länge L der Austrittsöffnung 23 kürzer ist als der doppelte Durchmesser d, bildet sich eine turbulente Strömung des ausströmenden flüssigen Metalls aus. Wie F i g. 3 zeigt, erreicht die Zerstäubungsgeschwindigkeit ihr Maximum, wenn der Abstand h zwischen Brennpunkt / des Düsengases und der Austrittsöffnung 23 l,5mal so groß ist wie der Durchmesser d dieser Austrittsöffnung. Wenn das Verhältnis vom Abstand h zwischen Brennpunkt / und Auslaß der Austrittsöffnung 23 zu dem Durchmesser d weniger als 1,2 beträgt oder wenn der Brennpunkt / die Austrittsöffnung 23 nahezu erreicht, fällt die Zerstäubungsgeschwindigkeit steil ab. Deshalb wird erfindungsgemäß ein Wert von weniger als 1,2 für das Verhältnis hld nicht in Betracht gezogen.

Ist die Länge L doppelt so lang wie der Durchmesser d der Austrittsöffnung 23 oder mehr, so bildet sich eine laminare Strömung des ausströmenden Metalls, und die Zerstäubungsgeschwindigkeit erreicht ihren maximalen Wert bei einem Verhältnis hld von 1,7. Wenn dieses Verhältnis weniger als 1,4 beträgt oder wenn der Brennpunkt/ der Austrittsöffnung 23 erreicht, fällt die Geschwindigkeit der Zerstäubung plötzlich steil ab. Daher liegt in diesem Falle ein Wert von weniger als 1,4 für das Verhältnis h durch d außerhalb des erfindungsgemäßen Bereiches. Der Neigungswinkel (-) der Rinudüse 29 wird zur Anpassung an die obigen Bedingungen daher vorzugsweise einen Winkel im Bereich von 60 bis 90 aufweisen. Insbesondere ist ein Wert von 80" für den Neigungswinkel sehr günstig. Sind diese Bedingungen vollständig erfüllt, so strömt das zerstäubte, flüssige Metall in einer langen, pinsclartigen Form aus, wobei seine Dichte mit Nebel oder Rauch vergleichbar ist.

Weiter ist für das erfindungsgemäße Zerstäubu-n von flüssigem Metall das Verhältnis des äquivalenten Durchmessers g der kegelförmigen Ringdüse 29 zum Durchmesser d der AustrittsölTnung 23 wichtig. Dot »äquivalente Durchmeser« g ist dadurch definiert, daß die gesamte Öffnungsfläche der Ringdüse V) gleich ^{π g} gesetzt wird. Es ergibt sich, daß das

Verhältnis glcl in enger Beziehung zu dem Gasdruck des auf den Brennpunkt / strömenden Gases steht und daher auch mit der Geschwindigkeit dcp Zerstäubung und dem Gegendruck zusammenhängt. Wenn z. B. das Düsengas in seiner Me¹HgC konstant ist und das Verhältnis des äquivalenten Durchmessers g der Ringdüse 29 zu dem Durchmesser d der Austrittsölfnung 23 mehr als 0,75 beträgt, wird die Fokussierung am Brennpunkt / schlecht, der Gasdruck am Brennpunkt fallt ab, die Zerstäubuiiysgeschwindigkeit läßt nach, und die Teilchengröße des erzeugten Metallpulvers nimmt zu. Wird das Verhältnis gld kleiner als 0,75, so steigt der Gasdruck am Brennpunkt / an, und die Zerstäubung wird beschleunigt. Obwohl der Gasdruck weiterhin ansteigt, wenn das Verhältnis gld noch kleiner wird, läßt die Geschwindigkeit der Zerstäubung nach, und es werden erneut größere Teilchen gebildet. F i g. 4 zeigt eine solche Untersuchung für geschmolzenes Aluminium, wobei die Ordinate den Durchsatz durch ein Sieb von 300 Mesh wiedergibt und die Abszisse das Verhältnis vom äquivalenten Durchmesser g der Ringdüse 29 zu dem Durchmesser d der Austrittsöffnung 23 angibt.

Fig. 5 zeigt eine andere Untersuchung der Zerstäubung von geschmolzenen Aluminium, jedoch zeigt hier die Ordinate die Zerstäubungsgeschvvindigkeit und die Abszisse das Verhältnis gld an, wobei der Durchmesser d der Austrittsöffnung 23 25 mm beträgt, die Strömungsgeschwindigkeit des Diiseiigases 3,5 Liter/Sek. und der auf das geschmolzene Aluminium ausgeübte Druck 150 mm Hg beträgt.

Fig. 6 gibt die Beziehung zwischen dem Verhältnis gld und dem Gegendruck wieder, wobei der Druck an der Ringdüse 29 2 kg/cm² beträgt. Aus Fig. 6 ist klar zu ersehen, daß der Gegendruck auf die Austrittsöffnung 23 steil ansteigt, wenn das Verhältnis gld kleiner als 0,75 wird. Aus diesen angeführten Tatsachen ergibt sich für das Verhältnis gld erfindungsgemäß ein Bereich von 0,5 bis 1,5.

Weiter soll die Länge des Vorstoßes k untersucht werden, die in Fig. 2 als der Abstand zwischen dem Auslaß der Austrittsöffnung 23 und dem Auslaß der Ringdüse 29 definiert ist. Die Länge des Vorstoßes steht in sehr engem Zusammenhang mit dem Gegendruck auf die Austrittsöffnung 23, dem Gasdruck am Brennpunkt/ und der Zerstäubungsgeschwindigkeit. Aus der Gegendruckkurve der F i g. 7 ist die Beziehung zwischen dem Vorstoß k, der Austritts-

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ölTnung 23 und dem Gegendruck zu ersehen, wobei banden ist oder durch Undichtigkeiten eindringt,

der Durchmesser d der AustrittsöfTnung 23 2,5 mm Dieses Verstopfen ist natürlich um so stärker, je

beträgt. Wird der Vorstoß k verlängert, so steigt der reaktionsfähiger das zu zerstäubende Metall ist, was

(iegendruck scharf an. Nähert man die Austritts- besonders bei Alkali- und -Erdalkalimetallen wich-

öllnung 23 dem Brennpunkt /, so steigt der Gegen- 5 tig ist.

druck gegen die Öffnung 23 an, und gleichzeitig Es wurde deshalb untersucht, wie sich das Pulver

wächst der Gasdruck am Brennpunkt /, so daß sich auf der Gaszuführung niederschlägt. Das von der

eine Beschleunigung der Zerstäubungsgeschwindig- Ringdüse austretende Gas strömt im allgememen in

kcit ergibt. Wird jedoch der Gasdruck am Brenn- einem scharfen Kegel und verstreut das mitgenom-

punkt / weiter erhöht, so wird die Zerstäubungs- io mene Pulver in regelmäßiger Form. Dabei tritt jedoch

geschwindigkeit eher verschlechtert, wobei sich grö- ein Gegenstrom außerhalb der Gasströmung entlang

here Pulverteilchen ergeben. Wird andererseits die der Innenfläche des Trichters auf. Dieser Gegestrom

Länge k des Vorstoßes verkürzt, so wird der Gegen- erreicht die Ringdüse, und die in ihm enthaltenen

diuck verringert, da jedoch auch der Gasdruck am obenerwähnten Verunreinigungen reagieren mit dem

Brennpunkt / verringert wird, erhält man sehr grobe 15 aus der Düse austretenden flüssigen Metall und bil-

Tcilchen. den ein Produkt, das sich an der Oberfläche der

Es bestehen also zwei einander entgegengesetzte Düse niederschlägt. Um ein Verstopfen durch diese

Bedingungen für die AustrittsöfTnung 23. Dies wird niedergeschlagenen Substanzen zu verhindern, muß

durch die Wahl der Länge k des Vorstoßes ausge- man entweder sämtliche Verunreinigungen aus dem

glichen. Wenn die Länge k des Vorstoßes geändert 20 Zcrstäubungsgas entfernen oder das Auftreten des

wird, wobei der äquivalente Durchmesser der Ring- Gegcnstmines verhindern. Da die erste Möglichkeit

düse 29, welcher als Grundfläche des Gasstromes zu — wie oben ausgeführt wurde — in der PraxisJcaum

betrachten ist, auf einen Wert festgehalten wird, durchführbar ist, wird erfindungsgemäß der zweite

ei hält, man als einen wichtigen Wert für die Düse Weg beschritlcn. ' ^v

tins Verhältnis zwischen dem Abstand/? des Brenn- 25 Zu diesem Zweck wird, wie in den Fig. 11 und 12

Punkts/ vom Auslaß der Ringdüsc 29 und dem gezeigt ist, ein Gasabsaugkanal 93 an der Innenfläche

äquivalenten Durchmesser g dieser Ringdüse. Dieses des Trichters 31 in unmittelbarer Nähe des offenen

Verhältnis g/p ist auf der Abszisse von Fig. 8 ange- Endes des Trichters angebracht, um den Gegenstrom

geben, während die Ordinate die Zerstäubungs- in diesen Kanal zu saugen. Ein Metallnetz 99 von

geschwindigkeit angibt. Aus Fig. 8 ist zu erkennen, 30 einer Maschenweite von etwa 100 Mesh oder mehr

daß die Zerstäubungsgeschwindigkeit günstig ist, wird längs des offenen Endes des Absaugkanals an-

■ wenn das Verhältnis g/p im Bereich von 0,15 bis 0,5 gebracht, um zu verhindern, daß das zerstäubte

liegt und insbesondere bei etwa 0,3. Aus Fig. 8 ist Pulver in den Kanal eingesaugt wird. Wenn das Netz

leicht die Länge k des Vorstoßes zu erhalten, und 99 den gesamten Einlaß des Kanals 93 bedeckt, wirkt

aus dieser Länge k kann unter Verwendung der 35 es jedoch als Behinderung der Absaugung, so daß

(jcgendruckkurvc der Fig. 7 der Wert des Gegen- der Gegenstrom nicht mehr ausreichend abgesaugt

drucks erhalten werden. Es ist dadurch möglich, wird. Es ist deshalb am günstigsten, nicht mehr als

einen Wert für den Gegendruck zu erhalten, welcher etwa ein Drittel bis die Hälfte des kreisförmigen

für die erfnidungsgemäße Zerstäubungsvorrichtung Einlasses des Kanals 93 von der Düsenseite her durch

verwendbar ist. 40 das Metallnetz 99 zu bedecken. Auf diese Weise ist

Wird die Zerstäubung unter Berücksichtigung es möglich, den Gegenstrom in den Kanal 93 ein-

dieser oben angegebenen Bedingungen durchgeführt, zusaugen, wobei jedoch das hergestellte Pulver prak-

so is( der Gasstrom, der das zerstäubte Metallpulver tisch nicht eingesaugt wird. Bei dieser erfindungs-

init sich führt, gegenüber der Ausbildung des Trich- gemäßen Ausführungsform der Zerstäubungsvorrich-

lers 31 äußerst empfindlich. Wenn der Trichter in 45 tung tiitt kein Haften und keine Ablagerung von

eine /u dichte Berührung mit dem Gasstrom kommt chemisch vei änderten! Metallpulver an den Düsen

odei wenn sich ein Gasstnuraum an der vorderen auf, und die Ringdüsc wird wirkungsvoll vor dem

!•-lache der Düse ausbildet, wird die Gasströmung Verstopfen geschützt.

turbulent, und es ergibt sich keine gute Durch- Im folgenden wird als Beispiel die Zerstäubung

mischung des flüssigen Metalls mit dem Gas. Die 50 von geschmolzenem Aluminium mit Hilfe von

Form eines divergierenden Trichters, der sich in Wasserstollgas beschrieben. Es wird eine erfindungs-

Fhißiii htiing des Gasstromes öflnet, wie in Fig. 1 gemäße Zerstäubungsvorrichtung mit cinei Austritts-

/11 sehen ist, hat sich dabei am günstigsten erwiesen. öffnung von 2,5 mm Durchmesser verwendet. Das

I:in (Mlnungswinkcl des divergierenden Trichters 31 geschmolzene Aluminium wird auf eine Temperatur

von mehr .ils 20° hat sich für seine Wirksamkeit als 55 von 900' C in einem Zuführungsbehälter gebracht,

«.ιfoulet lieh erwiesen, wobei der optimale Winkel bei wobei durch komprimiertes Wasserstoffgas ein Druck

•10 liegt. von 150 mm Hg auf das Aluminium ausgeübt wird.

Beim Arbeiten mit der Zerstäubungsvorrichtung Dei zur Zerstäubung verwendete Wasserstoff wird

tii'ien häufig Störungen auf, die darauf zuriickzu- auf 850-C eihilzt. In der Niedcrschlagkammcr und

lülin'ii sind, daß (lie Düse verstopft wird. Bei dei 60 dem Trichter wird durch Pumpen und Regcleinrich-

I inU'tsuchimg dei Ursache des Verstopfens der Ring- tunpcn ein Druck von 510 mm Hg aufrechterhalten,

düse wurde festgestellt, daß dies duich Substanzen Das Wassci stoffgas strömt mit einer Geschwindigkeit

j'.cschieht, die durch eine Reaktion des zu zerstäuben- von 3,5 Litcr/Sek. mit einem Druck von 2,0 km/cm²

den flüssigen Metalls'mit dem Zcrstüuhungsgas ent- aus dei Düse, wodurch das Aluminium mit einer

Mehen. Diese Reaktionen tieten auch bei der Ver- 65 Geschwindigkeit von 10 g/Sck. zerstäubt wird. Etwa

vvcmlimg von inertem Zcistäubungsgas auf, da dieses 60"/« des zerstäubten Aluminiums werden in der

in di'ii meisten Fällen noch Verunreinigungen ent- Nicdi-ischlagkammcr gesammelt und etwa 4()ⁿ/n in

h.ill odei I rcmdgas in der Apparatur noch vor- dem anschlielk-nden feineren Pulveiabscheider. Das

so hergestellte Aluminiumpulver ist äußerst aktiv und ist für Zwecke der Pulvermetallurgie verwendbar. 85% dieses Aluminiumpulvers gehen durch ein 300-Mesh-Sieb.

Als ein weiteres Beispiel wird die Zerstäubung von geschmolzenem Calcium gemäß der Erfindung beschrieben. Da Calcium besonders stark reagiert, besteht hierbei eine besondere Tendenz zum Verstopfen der Düse, weshalb ein erfindungsgemäßer Absaugkanal, wie er oben beschrieben wurde, und Argon als Zerstäubungsgas verwendet werden. Der Trichter besitzt an seinem offenen Ende einen Durchmesser von 180 mm, wobei an der Innenfläche des Trichters in der Nähe dieses Endes ein rundum laufender Absaugkanal vorgesehen ist, der eine Weite von 20 mm hat. Ein Metallnetz mit einer Maschenweite von 150 Mesh und etwa 10 mm Breite ist am inneren Einlaß des Kanals an der der Düse zugewandten Seite angebracht. Der Saugkanal ist über ein Filter mit einer Saugpumpe und Druckregeleinrichtung verbunden. Der Druck in der Niederschlagkammer und dem Trichter beträgt 510 mm Hg. Beim Beginn des Zerstäubens wird ein Druck von 120 mm Hg auf das geschmolzene Calcium im Vorratsbehälter ausgeübt, während Argon in einer Geschwindigkeit von 3 Liter/Sek. durch die Düse ausströmt. Zunächst wird der Druck im Saugkanal so eingestellt, daß 50% des gasförmigen Argons in den Kanal eingesaugt werden. Dann wird der Druck allmählich so eingeregelt, daß im normalen Betrieb 15% des Argons in den Absaugkanal gesaugt werden. Es stellt sich eine gleichmäßige konstante Strömungsgeschwindigkeit des Argons an der Ringdüsenmündung ein, wobei weniger als 5 bis 10% des erzeugten Metallpulvers in den Absaugkanal eingesaugt werden. Während im allgemeinen die Ablagerung von chemisch verändertem Pulver an der Düsenmüdung sehr rasch nach Beginn des Betriebs erfolgt, tritt eine solche Verstopfung bei Verwendung der erfindungsgemäßen Absauganlage nicht auf. Während der Anfangsperiode des Zerstäubungsvorgangs muß das Gegenstromgas mittels verstärkter Absaugung abgesaugt werden, da jedoch dabei die Gasströmung im Trichter turbulent wird und eine größere Pulvermenge in den Absaugkanal gesaugt wird, ist es vorteilhaft, diese starke Absaugung nicht dauernd anzuwenden, sondern für den normalen Betrieb auf den oben angegebenen Wert zu verringern, wodurch sich die Gasströmung in der Nähe der Trichterachse verstärkt. Bei Verwendung einer erfindungsgemäßen Zerstäubungsvorrichtung mit einer Austrittsöffnung von 2,5 mm Durchmesser, einer Temperatur des geschmolzenen Calciums von 950° C, wobei das geschmolzene Calcium in einem luftdichten Behälter gehalten wird, wird auf einen Druck von 2,0 kg/cm² komprimiertes Argongas mit einer Temperatur von 850° C durch die Ringdüse eingeblasen. Auf das geschmolzene Calcium wird ein Druck von 150 mm Hg ausgeübt. Dabei wird eine Pulvermenge von 4 bis 6 g/Sek. erzeugt, wobei die Feinheit des erzeugten Calciumpulvers zwischen 10 und 50 Mikron liegt und etwa 80 % des Produkts eine Feinheit von weniger als 44 Mikron besitzt.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung können Metalle zerstäubt werden, wobei das geschmolzene Metall vor Oxydation und anderen Veränderungen durch Verwendung eines inerten Gases geschützt werden kann. Man erhält so ausgezeichnete Reduktionsmittel für die Pulvermetallurgie und.ausgezeichnete Stoffe für Sinterprozesse. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mit großem Vorteil zur Herstellung von feinem Pulver von Aluminium, Magnesium, Kalium, Natrium, Cadmium, Zink, Zinn, Blei, Calcium oder von feinen Pulvern aus Legierungen von zwei oder mehreren der genannten Metalle verwendet werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt also ein breites Anwendungsgebiet, und es lassen sich auf verschiedenen Gebieten zahlreiche neue Verwendungen finden.

Zum Beispiel ist die Vorrichtung bei der Verwendung zur Leichtmetallzerstäubung den bekannten Vorrichtungen überlegen; die hergestellten äußerst feinen Pulver zeichnen sich als Ausgangsstoffe für pulvermetallurgische Verfahren oder als Reduktions-

mittel aus; sie sind als Materialien zum Mischen und Sintern von Metallpulvern geeignet; die einzelnen Pulverkörner besitzen eine einheitliche kugelförmige Gestalt; und die erfindungsgemäße Vorrichtung kann vorteilhaft für Metallierungsprozesse eingesetzt werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Zerstäuben eines schmelzflüssigen Metalls mit einer Düse, die eine mittige Austrittsöffnung für die zu zerstäubende Metallschmelze und eine diese Austrittsöffnung konzentrisch kegelförmig umgebende Ringdüse für das Zerstäubungsgas, die gegenüber der Austrittsöffnung zurückliegt, aufweist, dadurch g e - kennzeichnet, daß der Brennpunkt (/), der auf der Achse der Austrittsöffnung (23) liegt und in dem die Gasstrahlen aus der kegelförmigen Ringdüse (29) aufeinandertreffen, so angeordnet ist, daß die untere Grenze des Verhältnisses von Abstand (Λ) zwischen dem Auslaß der Austrittsöffnung (23) und dem Brennpunkt (/) zum Durchmesser (d) dieser Austrittsöffnung zwischen 1,2 und 1,4 liegt, daß das Verhältnis des äquivalenten Durchmessers (g) der Ringdüse (29) zum Durchmesser (d) der Austrittsöffnung (23) im Bereich von 0,5 bis 1,5 liegt und daß schließlich das Verhältnis des äquivalenten Durchmessers (g) der Ringdüse (29) zum Abstand zwischen Brennpunkt (/) und Auslaß dieser Ringdüse im Bereich von 0,15 bis 0,5 liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Ringdüse (29) zwischen 60 und 90° liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Vorderseite der Düse ein Trichter (31) mit einem öffnungswinkel von mehr als 20° angebracht ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhütung der Verstopfung der Ringdüse (29) ein unter Unterdruck stehender Gasabsaugkanal (93) vorgesehen ist, der im Inneren des Trichters (31) angebracht ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasabsaugkanal (93) mit einem Metallnetz (99) bedeckt ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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