DE2063779B - Use of liquid inert gases in an atomization system for the production of metal powder - Google Patents

Use of liquid inert gases in an atomization system for the production of metal powder

Info

Publication number
DE2063779B
DE2063779B DE2063779B DE 2063779 B DE2063779 B DE 2063779B DE 2063779 B DE2063779 B DE 2063779B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
liquid
metal
particles
powder
cooled
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
Other languages
German (de)
Inventor
Vernon Russell Pittsburgh; Diehl Robert Weston McKees Rocks; Pa. Thompson (V.StA.)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Crucible Inc
Original Assignee
Crucible Inc

Links

Description

feuerfesten Material ausgekleidet. Mit dem oben auf dem Behälter 12 angebrachten Trichter 20 (s. Anordnung in der Zeichnung) wird der Behälter 12 gegen die Atmosphäre durch den O-Ring-Verschluß26 abgeschlossen. Wird das Innere des Behälters durch Verwendung eines inerten Gases ausgespült oder mit einer Pumpe auf Unterdruck gebracht, so kann auf diese Weise die erhaltene nichtoxydierende Atmosphäre darin während der anschließenden Atomisierung des geschmolzenen Metalls aus dem Trichter aufrechterhalten werden. Unterhalb des oberen Teils des Behälters 12 erstreckt sich durch die Wände des Behälters und in sein Inneres eine Vielzahl von Gasdüsen 28. Die Düsen 28 sind auf die Achse der Düse 22 des Trichters in einer kurzen Entfernung unter deren Ende gerichtet.refractory lined. With the funnel 20 attached to the top of the container 12 (see arrangement in the drawing) the container 12 is against the atmosphere through the O-ring closure26 closed. Is the inside of the container flushed using an inert gas or with If a pump is brought to negative pressure, the non-oxidizing atmosphere obtained can in this way therein during the subsequent atomization of the molten metal from the funnel be maintained. Below the upper part of the container 12 extends through the walls of the Container and inside a plurality of gas nozzles 28. The nozzles 28 are on the axis of the Nozzle 22 of the funnel directed a short distance below its end.

Bei der Durchführung der Erfindung wird der Trichter 20 mit geschmolzenem Metall 24 gefüllt, das in einem. Strom 30 aus der Düse 22 herausquillt. Ein inertes Gas 32 aus den Gasdüsen 28 bestreicht den Strom aus geschmolzenem Metall 30 und atomisiert ihn in geschmolzene Metallteilchen 34. Die Teilchen 34 fallen auf den Boden des Behälters und in den Vorrat 14. Die auf Tiefsttemperatur abgekühlten flüssigen Inertgase des Vorrats kühlen die Teilchen 34 schnell, bevor sie agglomerieren, und schützen sie ferner während des Abkühlens gegenüber einer Oxydation. Da innerhalb des Behälters eine nichtoxydierende Atmosphäre vorhanden ist, werden die Teilchen auch während ihres Durchgangs von der Trichterdüse 22 zu dem Vorrat 14 gegenüber einer Oxydation geschützt.In practicing the invention, hopper 20 is filled with molten metal 24, that in one. Stream 30 oozes out of nozzle 22. An inert gas 32 is brushed from the gas nozzles 28 the stream of molten metal 30 and atomizes it into molten metal particles 34. The Particles 34 fall to the bottom of the container and into the reservoir 14. Those cooled to cryogenic temperature liquid inert gases in the supply rapidly cool and protect the particles 34 before they agglomerate furthermore during cooling against oxidation. Since inside the container a non-oxidizing If the atmosphere is present, the particles are also removed from the atmosphere during their passage Funnel nozzle 22 to the supply 14 protected against oxidation.

Ist das gesamte Metall aus dem Trichter atomisiert, so wird der Trichter von dem Auffangbehälter 12 entfernt, um ihn zur Atmosphäre hin zu öffnen. Zu diesem Zeitpunkt wird das Ventil 18 des Ablaufs 16 geöffnet, um die auf Tiefsttemperatur abgekühlten flüssigen Inertgase aus dem Behälter abzuziehen. Die gesamte noch auf den Teilchen verbleibende Flüssigkeit wird durch Verflüchtigung entfernt, wenn das Innere des Behälters 12 zur Atmosphäre hin geöffnet wird. Das gekühlte Pulver wird nun zur anschließenden Lagerung und Verwendung bei der Verdichtung von Pulvermetallurgieprodukten aus dem Behälter entfernt.When all of the metal from the funnel has been atomized, the funnel is removed from the collecting container 12 removed to open it to the atmosphere. At this point in time, the valve 18 of the drain 16 becomes opened to withdraw the liquid inert gases cooled to the lowest possible temperature from the container. Any liquid remaining on the particles will be removed by volatilization when the inside of the container 12 is opened to the atmosphere. The cooled powder is now used subsequent storage and use in the compaction of powder metallurgy products from the Container removed.

Der im vorliegenden verwendete Begriff »inert« bedeutet, daß die zur Verwendung kommenden, auf Tiefsttemperatur abgekühlten flüssigen Gase keinen schädlichen Einfluß auf das jeweilige Metall oder die Legierung, die darin abgeschreckt wird, haben.The term "inert" used in the present means that the coming to be used on Liquid gases cooled at low temperatures do not have a harmful effect on the respective metal or have the alloy that is quenched in it.

Als spezifisches Beispiel der Durchführung der Erfindung wurde ein Werkzeugstahl (REX 71) und eine Superlegierung auf Nickelbasis (ASTROLOY) verwendet, die die nachstehende Zusammensetzung hatten:As a specific example of practicing the invention, a tool steel (REX 71) and a nickel-based superalloy (ASTROLOY) is used, which has the following composition had:

REX 71REX 71

C .
Mn
S ..
P ..
Si ..
Cr .
C.
Mn
S ..
P ..
Si ..
Cr.

1,20
0,30
0,02
0,02
0,30
4,10
1.20
0.30
0.02
0.02
0.30
4.10

V .,
W ,
Mo
Co .
Fe .
V.,
W,
Mon
Co.
Fe.

1,25 10,0 5,2 12,2 Rest1.25 10.0 5.2 12.2 remainder

C ..
Al .
Ti .
Mo
Cr .
C ..
Al.
Ti.
Mon
Cr.

ASTROLOY
Co
ASTROLOY
Co

0,10
4,35
3,35
5,25
15,0
0.10
4.35
3.35
5.25
15.0

18,518.5

Fe 1,0 max.Fe 1.0 max.

B 0,030B 0.030

Ni RestNi rest

Diese Legierungen wurden der nachstehenden herkömmlichen Behandlung unterworfen, und eine gleichwertige Menge der Legierungen wurde der erfindungsgemäßen, im nachstehenden beschriebenen Behandlung unterworfen.These alloys were subjected to the following conventional treatment and equivalent The amount of alloys was the treatment according to the invention, described below subject.

Getrennte Einsatzmengen der vorstehend aufgeführten beiden Legierungen wurden in einem Induktions-Schmelztiegel bis zur Schmelze erhitzt und in einen Trichter gegossen; dann ließ man sie durch eine feuerfeste Düse im Boden des Trichters in einen Atomisierungsbehälter fließen. Die zur Verwendung kommende Vorrichtung glich der in der Zeichnung gezeigten und im vorliegenden beschriebenen Vorrichtung. Der Atomisierungs- und Auffangbehälter war mit gasförmigem Stickstoff gespült worden. Das aus der Trichterdüse kommende geschmolzene Metall wurde mit einem gasförmigen Stickstoffstrom in einer Geschwindigkeit in Kontakt gebracht, die ausreichte, um das Metall zu atomisieren und so geschmolzene Metallteilchen herzustellen. Der untere Teil des Atomisierungs- und Auffangbehälters wurde im Fall des herkömmlichen Verfahiens mit Wasser und im Fall der Erfindung mit flüssigem Stickstoff gefüllt. In beiden Fällen wurden die geschmolzenen Metallteilchen in der jeweiligen Flüssigkeit abgeschreckt. Nach Abschluß der Versuche wurden die Metallteilchen analysiert, um den Sauerstoffgehalt zu bestimmen; die Ergebnisse werden nachstehend angegeben:Separate amounts of the two alloys listed above were placed in an induction crucible heated to melt and poured into a funnel; then you let them through a refractory nozzle in the bottom of the funnel into an atomization container. The to use The upcoming device was similar to the device shown in the drawing and described herein. The atomization and collection container had been purged with gaseous nitrogen. The Molten metal coming out of the funnel nozzle was injected into a gaseous nitrogen stream brought into contact at a rate sufficient to atomize the metal and so melt it To produce metal particles. The lower part of the atomization and collection container was in the case of the conventional process with water and in the case of the invention with liquid nitrogen filled. In both cases the molten metal particles were quenched in the respective liquid. After completion of the experiments, the metal particles were analyzed for the oxygen content to determine; the results are given below:

AbschreckmediumQuenching medium

SauerstoffgehaltOxygen content

(Teile/Million)(Parts / million)

REX 71 ASTROLOYREX 71 ASTROLOY

Wasser 500 400Water 500 400

Flüssiger Stickstoff 90 170Liquid nitrogen 90 170

Hieraus kann geschlossen werden, daß die in flüssigem Stickstoff abgeschreckten Teilchen einen viel niedrigeren Sauerstoffgehalt als die in Wasser abgeschreckten Teilchen haben.From this it can be concluded that the particles quenched in liquid nitrogen form one have much lower oxygen content than the particles quenched in water.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (2)

1 2 bewirkt, der charakteristischerweise zu einer geringen PatentansDrüche ■ Qualität des Produktes, insbesondere vom Standpunkt der Sauberkeit her gesehen, führt. Es war infolgedessen bisher notwendig, die Metall- und Legierungs-1 2, which characteristically leads to a low patent claim ■ Quality of the product, especially from the point of view of cleanliness. As a result, it has hitherto been necessary to 1. Verwendung von auf Tiefsttemperatur abge- 5 pulver, die durch Wasser abgeschreckt worden waren, kühlten flüssigen Inertgasen als Kühlflüssigkeit einem Reinigungsverfahren zu unterziehen, bevor sie im Auffangbehälter einer Verdüsungsanlage zur nach den Pulvermetallurgieverfahren verdichtet wur-Herstellung von Metallpulver. den. Derartige Reinigungsverfahren sind ziemlich1. Use of powder that has been chilled to the lowest possible temperature 5 and quenched by water, cooled liquid inert gases as cooling liquid to be subjected to a cleaning process before they in the collecting container of an atomization system for the production of WUR compressed according to the powder metallurgy process of metal powder. the. Such cleaning methods are pretty 2. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch umständlich und zeitaufwendig; sie erhöhen daher gekennzeichnet, daß als auf Tiefsttemperatur ab- io die Verfahrenskosten und damit die Kosten des Endgekühltes flüssiges Inertgas Stickstoff, Argon oder produktes beträchtlich.2. Embodiment according to claim 1, thereby cumbersome and time-consuming; therefore they increase characterized in that the process costs and thus the costs of the final refrigerated product are reduced to the lowest temperature liquid inert gas nitrogen, argon or product considerably. Helium eingesetzt wird. Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde,Helium is used. The invention was therefore based on the object im Auffangbehälter einer Verdüsungsanlage zur Herstellung von Metallpulver eine Kühlflüssigkeit zu 15 verwenden, die einerseits eine Sinterung und Agglomerierung der atomisierten Metallteilchen verhindert und andererseits aber auch die Teilchen vor einerin the collecting tank of an atomization system for production of metal powder to use a cooling liquid, on the one hand a sintering and agglomeration the atomized metal particles prevented and on the other hand also the particles in front of a Oxydation schützt.Oxidation protects. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die 20 Verwendung von auf Tiefsttemperatur abgekühlten flüssigen Inertgasen gelöst.This object is achieved according to the invention through the use of cooled to the lowest possible temperature liquid inert gases dissolved. Die Zeichnung erläutert die Erfindung; sie stellt einen vertikalen Schnitt durch eine zur DurchführungThe drawing explains the invention; it represents a vertical section through one for implementation Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung der Erfindung geeignete Vorrichtung dar.
von auf Tiefsttemperatur abgekühlten flüssigen Inert- 25 Bei der Durchführung der Erfindung wird eine gasen als Kühlflüssigkeit im Auffangbehälter einer Menge an geschmolzenem Metall oder einer Legie-Verdüsungsanlage zur Herstellung von Metallpulver. rung zu einem Strom geformt, der mit einem Flüssig-In der Pulvermetallurgie ist es bekannt, Metall- keitsstrahl in Berührung gebracht wird, um ihn zu pulver herzustellen, die anschließend verdichtet wer- atomisieren und dadurch einzelne Teilchen zu bilden, den. Dabei wird ein Strom aus geschmolzenem Metall 3° Die Teilchen werden in einen Auffangbehälter geleimit einem Strahl aus inertem Gas, beispielsweise tet, in dem sich ein Vorrat an auf Tiefsttemperatur Stickstoff, bestrichen, so daß der Strom aus geschmol- abgekühlten flüssigen Inertgasen befindet, die vorzenem Metall unter Bildung von Teilchen atomisiert zugsweise aus Stickstoff bestehen; Argon und Helium wird. Diese Teilchen werden zur anschließenden können auch verwendet werden. Die Teilchen werden Behandlung und Verwendung auf Raumtemperatur 35 zur Kühlung in der Flüssigkeit abgelagert; gleichabgeschreckt. Infolge der vergrößerten spezifischen zeitig werden sie durch die flüssigen Inertgase gegen-Oberflächen des geschmolzenen Metalls ist das Metall über einer Oxydation geschützt. Der Flüssigkeitsoder die Legierung nach der Atomisierung und vor strahl ist vorzugsweise auch ein inertes Gas, und die dem Abkühlen auf Raumtemperatur stark anfällig Kammer hat vorzugsweise eine nichtoxydierende für eine extreme Oberflächenoxydation. Diese Oxy- 4° Atmosphäre, die entweder durch Evakuieren auf subdationsanfälligkeit wird ferner dann verstärkt, wenn atmosphärischen Druck oder durch Spülen mit einem die Legierung Metallbestandteile hat, die zu den inerten Gas erhalten wird, das vorzugsweise aus den stark oxydierbaren Typen gehören, wie beispielsweise auf Tiefsttemperatur abgekühlten flüssigen Inertgasen Titan und Zirkon. Die nach der Atomisierung erhal- des Vorrats gewonnen wird. Nach vollständiger Atotenen geschmolzenen Metallteilchen müssen schnell 45 misierung werden die auf Tiefsttemperatur abgekühlauf Raumtemperatur gekühlt werden, damit sie nicht ten flüssigen Inertgase aus dem Behälter abgezogen, sintern oder agglomerieren, wodurch sie ungeeignet der Behälter wird zur Atmosphäre hin geöffnet, und für eine anschließende Verwendung bei der Verdich- der Rest der Flüssigkeit wird durch Verflüchtigung tung zu Gegenständen nach den herkömmlichen von dem Pulver entfernt. Die einzige Figur der Zeich-Verfahren der Pulvermetallurgie werden. 50 nung erläutert eine Ausführungsform der Vorrich-
The present invention relates to apparatus suitable for use with the invention.
In the implementation of the invention, a gas is used as a cooling liquid in the collecting container of a quantity of molten metal or an alloy atomization system for the production of metal powder. In powder metallurgy, it is known to bring a stream of metal into contact with one another in order to produce it into powder, which is then compacted and thus atomized to form individual particles. A stream of molten metal 3 ° The particles are glued into a collecting container with a jet of inert gas, for example tet, in which there is a supply of cryogenic nitrogen, coated so that the stream of molten, cooled liquid inert gases is located vorzenem metal with the formation of particles atomized, preferably consist of nitrogen; Argon and helium will. These particles can also be used for subsequent use. The particles are deposited in the liquid treatment and use at room temperature for cooling; scared off. As a result of the increased specific time they are protected by the liquid inert gases against surfaces of the molten metal, the metal is protected from oxidation. The liquid or alloy after atomization and before jet is preferably also an inert gas, and the chamber, which is highly susceptible to cooling to room temperature, preferably has a non-oxidizing chamber for extreme surface oxidation. This oxy-4 ° atmosphere, either by evacuating to susceptibility to subdation, is further intensified when atmospheric pressure or by purging with an alloy has metal components that are obtained from the inert gas, which preferably belong to the strongly oxidizable types, such as, for example Liquid inert gases titanium and zirconium cooled to the lowest possible temperature. The reserve obtained after atomization is obtained. Once the molten metal particles are completely attenuated, they must be cooled to room temperature as low as possible so that they do not sinter or agglomerate, making them unsuitable for opening the container to the atmosphere and for subsequent use the compaction- the rest of the liquid is removed from the powder by volatilization into objects according to the conventional methods. The only figure of the drawing process will be powder metallurgy. 50 tion explains an embodiment of the device
Es wurden zum Kühlen bereits inerte oder redu- tung, die allgemein mit 10 bezeichnet wird, und die zierende Gase bzw. Dämpfe unter Druck oder auch für die Erfindung geeignet ist. Die Vorrichtung 10 das gleiche umlaufende Druckgas, z. B. Helium, wie besteht aus einem geschlossenen Auffangbehälter 12, zum Zerstäuben eingesetzt. Dabei war jedoch die der mit einem Vorrat 14 an einem auf Tiefsttempe-Abkühlungsgeschwindigkeit häufig zu gering, so daß 55 ratur abgekühlten flüssigen Inertgas, beispielsweise eine unerwünschte Sinterung oder Agglomerierung flüssigen Stickstoff, versehen ist.
der Teilchen eintrat. Um eine schnellere Abkühlung Neben dem Boden des Auffangbehälters 12 befin-
For cooling, inert or reduction, which is generally designated by 10, and the decorative gases or vapors under pressure or is also suitable for the invention. The device 10 uses the same circulating pressurized gas, e.g. B. helium, as consists of a closed collecting container 12, used for atomization. In this case, however, the amount of liquid inert gas cooled down to the lowest temperature, such as an undesired sintering or agglomeration of liquid nitrogen, is often too low.
the particle entered. In order to cool down more quickly, next to the bottom of the collecting container 12
zu erreichen und eine Agglomerierung zu verhindern, det sich ein Auslaß oder ein Ablauf 16 in Verbindung wurde auch bereits Wasser als Abschreckmittel ver- mit einem Ventil 18, das, wenn es geöffnet ist, das wendet, dem in einigen Fällen noch Eis und/oder 60 Ablassen der auf Tiefsttemperatur abgekühlten flüssi-Salze, Säuren oder Basen zugesetzt waren. Die Be- gen Inertgase aus dem Behälter gestattet. Über dem rührung der atomisierten Metallteilchen mit Wasser offenen oberen Teil des Behälters 12 ist ein Trichter 20 verursachte jedoch eine schnelle und starke Oxydation angebracht, der in seiner Mitte eine Bodendüsender Teilchen. Wenn aber das Metall oder die Legierung öffnung 22 hat. Geschmolzenes Metall 24 für die während des Kühlens auf Raumtemperatur oxydiert 65 Atomisierung wird aus einer Kelle oder einer anderen, wird, dann wird durch diese Verunreinigung bei hier nicht gezeigten Transportvorrichtung in den allen aus dem Pulver hergestellten Pulvermetallurgie- Trichter gegossen. Der Trichter 20 ist auf übliche produkten ein entsprechend hoher Sauerstoffgehalt Weise mit einem, hier nicht gezeigten, entsprechendenTo achieve and prevent agglomeration, an outlet or a drain 16 is in connection water has also already been used as a quenchant with a valve 18 which, when it is open, the uses, which in some cases still includes ice and / or draining the liquid salts cooled to the lowest possible temperature, Acids or bases were added. The inert gases from the container are allowed. Above that stirring the atomized metal particles with water open upper part of the container 12 is a funnel 20 However, it caused a rapid and strong oxidation, which was attached to a floor nozzle in its center Particle. But if the metal or alloy has opening 22. Molten metal 24 for the oxidized during cooling to room temperature 65 atomization is made from a trowel or another, is, then this contamination in the transport device, not shown here in the poured all powder metallurgy funnels made from the powder. The funnel 20 is customary products have a correspondingly high oxygen content with a corresponding one, not shown here

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3730147A1 (en) * 1987-09-09 1989-03-23 Leybold Ag METHOD FOR PRODUCING POWDER FROM MOLTEN SUBSTANCES

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3730147A1 (en) * 1987-09-09 1989-03-23 Leybold Ag METHOD FOR PRODUCING POWDER FROM MOLTEN SUBSTANCES

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE4016502C2 (en) Process for the production of titanium powder or titanium composite powder
DE69014075T2 (en) Process for the production of titanium powder.
DE3877343T2 (en) DEVICE FOR PRODUCING METAL POWDER.
DE3730147A1 (en) METHOD FOR PRODUCING POWDER FROM MOLTEN SUBSTANCES
EP1008407B1 (en) Process and apparatus for preparing metal powder in a container by atomising molten metal
DE2063779B (en) Use of liquid inert gases in an atomization system for the production of metal powder
DE2063779C (en) Use of liquid inert gases in an evaporation plant for the production of metal powder
DE2043275A1 (en) The method and apparatus for producing highly pure metal powder
DE1483688B2 (en) Process for the powder metallurgical production of porous aluminum alloy articles
DE69810256T2 (en) Metallurgy furnace for processing a liquid metal under negative pressure
DE60128119T2 (en) METHOD FOR PRODUCING POWDER OF NUCLEAR METAL OR METAL ALLOY
DE69711038T2 (en) METHOD AND SYSTEM FOR PRODUCING SPRAYED METAL POWDER, METAL POWDER AND USE OF THE METAL POWDER
DE4033182C2 (en)
DE2124199C (en) Process and apparatus for the manufacture of metal powder
DE2818720C2 (en) Method and device for the production of metal powder
DE2109000A1 (en) Method and apparatus for producing low-oxygen metal powders
DE2450196A1 (en) PROCESS FOR VACUUM REFRESHING STEEL
EP0047431A1 (en) Method and apparatus for producing highly pure metal powder
DE2732966C2 (en)
EP0331993B1 (en) Apparatus for pressure-atomising metals or alloys
DE2816803A1 (en) PROCESS FOR COOLING AND ALLOYING MOLTEN STEEL DURING CONTINUOUS CASTING
DE2507242A1 (en) Refining molten metals, esp. iron and steel - by adding sponge iron pellets coated with suitable reactants
DE328044C (en) Method and device for the production of lead oxide by oxidizing molten lead in atmospheric air using the spraying process
DE3334989A1 (en) Process for the production of low-oxygen metal powder
DE2049845C3 (en) Process for the production of stainless steel