DE2063779C - Verwendung von flussigen Inertgasen in einer Verdusungsanlage zur Herstellung von Metallpulver - Google Patents

Description

Oxydation schützt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die ao Verwendung von auf Tiefsttemperatur abgekühlten flüssigen Inertgasen gelöst.

Die Zeichnung erläutert die Erfindung; sie stellt einen vertikalen Schnitt durch eine zur Durchführung

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung der Erfindung geeignete Vorrichtung dar.
von auf Tiefsttemperatur abgekühlten flüssigen Inert- »5 Bei der Durchführung der Erfindung wird eine üasen 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- 40 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-Vcrfahren der Pulvermetallurgie werden. 50 nung erläutert eine Ausführungsform der Vorrich-

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· 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 Bs- 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 63 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, entsprechenden

3 4

feuerfesten Material ausgekleidet Mit dem oben auf REX ⁷¹

dem Behältern angebrachten Trichter20 (s. An- _r !20 V 1,25

Ordnung in der Zeichnung) wird der Behälter 12 Z_x' 0*30 W 10,0

gegen die Atmosphäre durch den O-Ring-Verschluß26 < 002 Mo 5,2

abgeschlossen. Wird das Innere des Behälters durch Sp ₀02 Co 12,2

Verwendung eines inerten Gases ausgespült oder mit o₅ 0*30 Fe Rest

einer Pumpe auf Unterdruck gebracht, so kann auf p_{r 4}'₁₀

diese Weise die erhaltene nichtoxydierende Atmo-

Sphäre darin während der anschließenden Atomisie- ASTROLOY

rung des geschmolzenen Metalls aus dem Trichter io _{r 0}10 Co 18,5

aufrechterhalten werden. Unterhalb des oberen Teils V| 4*35 Fe 1,0 max.

des Behälters 12 erstreckt sich durch die Wände des ^ ₃'₃₅ β 0,030

Behälters und in sein Inneres eine Vielzahl von Gas- w„ «'?<; Ni Rest

düsen28. Die Düsen28 sind auf die Achse der fi- 150

Düse 22 des Trichters in einer kurzen Entfernung 15

unter deren Ende gerichtet. Diese Legierungen wurden der nachstehenden her-

Bei der Durchführung der Erfindung wird der kömmlichen Behandlung unterworfen, und eine gleich- Trichter20 mit geschmolzenem Metall 24 gefüllt, wertige Menge der Legierungen wurde der erfindungs-

das in einem Strom 30 aus der Düse 22 herausquillt. gemäßen, im nachstehenden beschriebenen Behand-

Ein inertes Gas 32 aus den Gasdüsen 28 bestreicht ao lung unterworfen.

den Strom aus geschmolzenem Metall 30 und atomi- Getrennte Einsatzmengen der vorstehend aufge-

siert ihn in geschmolzene Metallteilchen 34. Die führten beiden Legierungen wurden in einem Induk-

Teilchen 34 fallen auf den Boden des Behälters und tions-Schmelztiegel bis zur Schmelze erhitzt und in

in den Vorrat 14. Die auf Tiefsttemperatur abgekühl- einen Trichter gegossen; dann ließ man sie durch

ten flüssigen Inertgase des Vorrats kühlen die Teilchen as eine feuerfeste Düse im Boden des Trichters in einen

34 schnell, bevor sie agglomerieren, und schützen sie Atomisierungsbehälter fließen. Die zur Verwendung

ferner während des Abkühlens gegenüber einer Oxy- kommende Vorrichtung glich der in der Zeichnung

dation. Da innerhalb des Behälters eine nichtoxy- gezeigten und im vorliegenden beschriebenen Vor-

dierende Atmosphäre vorhanden ist, werden die richtung. Der Atomisierungs- und Auffangbehälter

Teilchen auch während ihres Durchgangs von der 30 war mit gasförmigem Stickstoff gespült worden. Das Trichterdüse 22 zu dem Vorrat 14 gegenüber einer aus der Trichterdüse kommende geschmolzene Metall Oxydation geschützt. wurde mit einem gasförmigen Stickstoffstrom in

Ist das gesamte Metall aus dem Trichter atomisiert, einer Geschwindigkeit in Kontakt gebracht, die ausso wird der Trichter von dem Auffangbehälter 12 reichte, um das Metall zu atomisieren und so geentfernt, um ihn zur Atmosphäre hin zu öffnen. Zu 35 schmolzene Metallteilchen herzustellen. Der untere diesem Zeitpunkt wird das Ventil 18 des Ablaufs 16 Teil des Atomisierungs- und Auffangbehälters wurde geöffnet, um die auf Tiefsttemperatur abgekühlten im Fall des herkömmlichen Verfahrens mit Wasser flüssigen Inertgase aus dem Behälter abzuziehen. und im Fall der Erfindung mit flüssigem Stickstoff Die gesamte noch auf den Teilchen verbleibende gefüllt. In beiden Fällen wurden die geschmolzenen Flüssigkeit wird durch Verflüchtigung entfernt, wenn 40 Metallteilchen in der jeweiligen Flüssigkeit abgedas Innere des Behälters 12 zur Atmosphäre hin schreckt. Nach Abschluß der Versuche wurden die geöffnet wird. Das gekühlte Pulver wird nun zur Metallteilchen analysiert, um den Sauerstoffgehalt anschließenden Lagerung und Verwendung bei der zu bestimmen; die Ergebnisse werden nachstehend Verdichtung von Pulvermetallurgieprodukten aus dem angegeben:
Behälter entfernt. 45

per im vorliegenden verwendete Begriff »inert« " _Abschreckmedium

deutet daß die zur Verwendung kommenden auf

p g g

bedeutet, daß die zur Verwendung kommenden, auf Tiefsttemperatur abgekühlten flüssigen Gnse keinen schädlichen Einfluß auf das jeweilige Metall oder die Legierung, die darin abgeschreckt wird, haben. 50

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e Legierung, die darin abgeschreckt wird, haben. 50 ™?? äil Ϊ tt
Als spezifisches Beispiel der Durchführung der Mussiger MicKston

Sauerstoffgehalt (Teile/Million)

REX 71

500
90

ASTROLOY

400 170

Erfindung wurde ein Werkzeugstahl (REX 71) und Hieraus kann geschlossen werden, daß die in

eine Superlegierung auf Nickelbasis (ASTROLOY) flüssigem Stickstoff abgeschreckten Teilchen einen

verwendet, die die nachstehende Zusammensetzung viel niedrigeren Sauerstoffgehalt als die in Wasser

hatten: 55 abgeschreckten Teilchen haben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

ι 2 bewirkt, der charakteristischerweise zu einer geringen Qualität des Produktes, insbesondere vom Standpunkt Patentansprüche: der Sauberkeit her gesehen, führt. Es war infolge dessen bisher notwendig, die Metall- und Legierungs-

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 ziemlich

2. Ausführungsform nach Anspruch 1, dadurch umständlich und zeitaufwendig; sie erhöhen daher gekennzeichnet, daß als auf Tiefsttemperatur ab- to die Verfahrenskosten und damit die Kosten des Endgekühltes flüssiges Inertgas Stickstoff, Argon oder Produktes beträchtlich.

Helium eingesetzt wird. Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde,

im Auffangbehälter einer Verdüsungsanlage zur Herstellung von Metallpulver eine Kühlflüssigkeit zu ■13 verwenden, die einerseits eine Sinterung und Agglomerierung der atomisierten Metallteilchen verhindert und andererseits aber auch die Teilchen vor einer