EP4368318A1 - Device and method for atomizing a melt stream by means of a atomizing gas - Google Patents

Device and method for atomizing a melt stream by means of a atomizing gas Download PDF

Info

Publication number
EP4368318A1
EP4368318A1 EP23208217.2A EP23208217A EP4368318A1 EP 4368318 A1 EP4368318 A1 EP 4368318A1 EP 23208217 A EP23208217 A EP 23208217A EP 4368318 A1 EP4368318 A1 EP 4368318A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle
atomizing
melting
induction coil
gas
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
EP23208217.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Karin Ratschbacher
Melissa Allen
Volker GÜTHER
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.)
GfE Metalle und Materialien GmbH
Original Assignee
GfE Metalle und Materialien GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GfE Metalle und Materialien GmbH filed Critical GfE Metalle und Materialien GmbH
Publication of EP4368318A1 publication Critical patent/EP4368318A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/06—Metallic powder characterised by the shape of the particles
    • B22F1/065—Spherical particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
    • B22F2009/0836—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid with electric or magnetic field or induction
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
    • B22F2009/0888—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid casting construction of the melt process, apparatus, intermediate reservoir, e.g. tundish, devices for temperature control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F9/00—Making metallic powder or suspensions thereof
    • B22F9/02—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes
    • B22F9/06—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material
    • B22F9/08—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying
    • B22F9/082—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid
    • B22F2009/0892—Making metallic powder or suspensions thereof using physical processes starting from liquid material by casting, e.g. through sieves or in water, by atomising or spraying atomising using a fluid casting nozzle; controlling metal stream in or after the casting nozzle
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/047—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy comprising intermetallic compounds

Definitions

  • the invention relates to a device for atomizing a metallic, intermetallic or ceramic melt stream by means of an atomizing gas to form a spherical powder with the features specified in the preamble of patent claim 1.
  • the invention further relates to a method for atomizing a corresponding melt stream to form a spherical powder.
  • the invention is based on the object of developing a generic atomization device in such a way that an effective atomization takes place which is particularly suitable for achieving smaller particle sizes.
  • an atomizing nozzle with an exclusively divergent nozzle profile has an opening angle of at least 5°, in particular at least 10°, in particular at least 20°, in particular at least 30°, and/or a maximum of 90°, in particular a maximum of 75°, in particular a maximum of 60°.
  • a corresponding opening angle is present at least in sections along the thickness direction, in particular over at least 50% of the thickness, in particular over the entire thickness, of the nozzle plate and/or the aperture.
  • turbulence occurs in the atomizing gas flow both before and after the nozzle without the formation of a laminar flow, which is surprisingly beneficial for the production of spherical powders with very small particle diameters.
  • a laminar flow along the divergent flank of the orifice can only develop up to an opening angle of less than 5° of the nozzle. At a larger opening angle, the flow breaks off. This flow separation and the associated turbulence occurs, depending on the specific edge formation, immediately after the gas enters the nozzle.
  • the invention is further based on the object of developing a generic atomization method in such a way that an effective atomization takes place which is particularly suitable for achieving smaller particle sizes.
  • the main components of the atomization device shown in the drawing are a melting chamber 1, an atomization chamber 2 (also called a powder chamber), an induction coil 3 arranged in the melting chamber 1 and a nozzle plate 4 arranged between the two chambers 1, 2, in which an atomization nozzle 5, which can be formed in the nozzle plate 4 or in a separate aperture 11, serves to connect these two chambers 1, 2.
  • the rotationally symmetrical aperture 11 sits in a corresponding receptacle 12 in the nozzle plate 4 with an orientation that the center M of the atomization nozzle 5 lies in the axis of symmetry of the induction coil 3.
  • the nozzle plate 4 is flat and aligned perpendicular to the flow direction of a melt stream 8.
  • the material to be atomized is introduced in the form of a nozzle with a tip 6 (tip angle 30° to 60°) is partially introduced into the conical induction coil 3 with three turns, as is basically possible, for example, from the EN 41 02 101 A1 is known.
  • the conicity of the induction coil 3 corresponds to the conicity of the tip 6 of the rod 7 to be sprayed. Induction coils with other numbers of turns, such as two turns, and different conicities of the coil and rod tip are possible.
  • the tip 6 and in particular the surface of the tip 6 is inductively heated by medium-frequency current flowing through the induction coil 3 until a molten phase is formed on the surface.
  • This melt stream 8 runs downwards along the conical surface and preferably drips from the tip 6 in the form of a continuous pouring jet.
  • the mass flow of the pouring jet forming the melt stream 8 can preferably be varied via the inductively coupled electrical power in a wide range between 0.4 kg/min and 3 kg/min.
  • a melt flow between 0.6 and 2.5 kg/min is considered particularly suitable for atomization.
  • the rod 7 preferably rotates slowly around its axis of symmetry S and/or moves continuously downwards.
  • the respective melting rate is determined from the diameter DS of the rod 7, which can be between 30 and 200 mm, and the set lowering speed.
  • Rod diameters DS between 40 and 150 mm have proven to be particularly favorable in terms of process technology.
  • the height adjustment of the induction coil 3 is preferably achieved by means of a linear suspension 9, which is only shown schematically in the drawing. This allows the free fall height of the pouring jet to the nozzle and thus, as mentioned above, the viscosity of the melt when entering the nozzle to be varied. This is because the melt temperature decreases with increasing fall height, particularly due to the emission of radiation power, which changes the viscosity of the melt when entering the nozzle and thus the resulting particle size distribution can be controlled in a targeted manner.
  • Horizontal coil windings have also proven to be particularly advantageous, as they prevent the pouring stream from being deflected by electromagnetic forces when it leaves the coil's magnetic field, in contrast to rising coil windings.
  • a certain degree of superheating of the melt can be achieved by placing the edge of the cone at a distance from the topmost turn, thus allowing the melt to fall through the induction field for longer.
  • Distances between 3 mm and 50 mm have proven to be advantageous for reactive, high-melting metals and rods with a diameter of > 115 mm.
  • the rotationally symmetrical atomizing nozzle 5 is located with its center in the symmetry axis S of rod 7 and coil 3 at the distance H below the lowest winding in the induction coil 3.
  • the melt jet is radially surrounded by the gas flowing from the melting chamber 1 into the atomization chamber 2 used for atomization.
  • the acceleration of the gas due to the falling pressure after the orifice 11 introduces tensions into the melt jet, causing it to atomize.
  • the driving force for this is the positive pressure difference between the gas pressure P1 in the melting chamber 1 and the gas pressure P2 in the atomization chamber 2.
  • This pressure difference is at least 0.2 bar, at most 25 bar.
  • Technically particularly advantageous pressure differences are in the range between 3 bar and 21 bar.
  • the atomizing gas accelerated by the pressure drop causes pressure and shear stresses on the outer skin of the melt jet.
  • the melt velocity in the melt jet increases radially from the outside inwards.
  • these pressure and shear stresses are instantly reduced by the melt jet filament breaking up into individual droplets, which solidify into spherical powder particles in the atomization chamber 2.
  • the turbulences caused before and after the aperture 11 significantly support the atomization function, so that even very fine spherical powders can be produced with high yields.
  • This process enables lower specific Ar consumption to be achieved because the pressure in the melting chamber can be maintained at lower flow rates.
  • the lower outflow velocity after orifice 11 which is always below the speed of sound, improves the powder quality, particularly with regard to satellite formation.
  • the outer diameter ⁇ A of the circular aperture 11 with the centrally arranged atomizing nozzle 5 is, for example, 60 mm to 100 mm, preferably 80 mm and the diameter ⁇ B of the inlet-side nozzle opening 13 is 5 mm to 18 mm, preferably 7 mm.
  • the diameter ⁇ C of the outlet-side nozzle opening 14 of the atomizing nozzle 5 is between 10 mm and 30 mm, preferably 20 mm.
  • the thickness d of the aperture 11 is 3 mm to 10 mm, preferably 4.5 mm.
  • the aperture 11 shown has a divergent atomizing nozzle 5, the nozzle flank 15 of which has a cross-sectionally partially circular divergence profile, wherein the thickness d of the aperture 11 is smaller than the divergence partial circle radius Rz of the nozzle flank 15.
  • the divergent atomizing nozzle 5 is provided with a nozzle flank 15 which has an internally conical divergence profile.
  • the opening angle W is particularly preferably between 5° and 90°, in particular between 30° and 60°, preferably about 55°.
  • the aperture 11 shown corresponds essentially to the embodiment according to Fig.4 , as far as the basic design as an internally conical atomizing nozzle 5 is concerned.
  • this aperture 11 has a cross-sectionally partially circular rounding 18 with a small radius Rx in the area of the inlet-side nozzle opening 13 at the transition to the upper side 16 of the aperture 11.
  • the angle ⁇ which is enclosed by the circle tangent at the intersection with the upper side 16 and the upper side 16 itself, can be between 90° and 150°.
  • the angle ⁇ in this embodiment corresponds to the cone angle (90° - W).
  • the atomizing nozzle 5 in Fig.6 is analogous to the embodiment according to Figure 5 at the inlet-side nozzle opening 13 is again provided with a small curve 18 with a radius Rx.
  • the outlet-side nozzle opening 14 there is a similar curve 18 with a radius Ry.
  • the angle ⁇ which the circle tangent to the curve 18 makes on the Intersection with the bottom side 17 and the bottom side 17 itself, between 0 and 60°.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)

Abstract

Eine Vorrichtung zur Verdüsung eines metallischen, intermetallischen oder keramischen Schmelzstromes mittels eines Verdüsungsgases zu sphärischem Pulver, umfasst
- eine Schmelzkammer (1),
- eine Verdüsungskammer (2),
- eine Induktionsspule (3) in der Schmelzkammer (1),
- einem Schmelzmaterial, vorzugsweise Schmelzstab (7) in der Induktionsspule (3) und
- eine die Schmelz- und Verdüsungskammern (1, 2) miteinander verbindende, in einer Düsenplatte (4) angeordnete Zerstäubungsdüse (5) für den vom Schmelzmaterial durch die Induktionsspule (3) abgeschmolzenen Schmelzstrom (8), wobei die Zerstäubungsdüse (5) ein ausschließlich divergentes Düsenprofil mit einer Düsenflanke (15) aufweist, deren Öffnungswinkel (W) mindestens 5° beträgt. Ein Verfahren zur Verdüsung des Schmelzstromes.

Figure imgaf001
A device for atomizing a metallic, intermetallic or ceramic melt stream by means of an atomizing gas to form spherical powder, comprising
- a melting chamber (1),
- an atomization chamber (2),
- an induction coil (3) in the melting chamber (1),
- a melting material, preferably melting rod (7) in the induction coil (3) and
- an atomizing nozzle (5) arranged in a nozzle plate (4) connecting the melting and atomizing chambers (1, 2) to one another for the melt stream (8) melted from the melt material by the induction coil (3), the atomizing nozzle (5) having an exclusively divergent nozzle profile with a nozzle flank (15) whose opening angle (W) is at least 5°. A method for atomizing the melt stream.
Figure imgaf001

Description

Die vorliegende Patentanmeldung nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2022 211 865.0 in Anspruch, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen wird.The present patent application takes priority over the German patent application EN 10 2022 211 865.0 the contents of which are incorporated herein by reference.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verdüsung eines metallischen, intermetallischen oder keramischen Schmelzstromes mittels eines Verdüsungsgases zu einem sphärischen Pulver mit den im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Verdüsung eines entsprechenden Schmelzstromes zu einem sphärischen Pulver.The invention relates to a device for atomizing a metallic, intermetallic or ceramic melt stream by means of an atomizing gas to form a spherical powder with the features specified in the preamble of patent claim 1. The invention further relates to a method for atomizing a corresponding melt stream to form a spherical powder.

Viele metallbasierte additive Fertigungsverfahren benötigen feines, sphärisches, rieselfähiges Metallpulver, um geringe Schichtdicken sowie eine prozesssichere Pulverförderung- bzw. Pulveraufbringung zu gewährleisten. Die klassische EIGA-Verdüsungstechnologie zerstäubt einen freifallenden Schmelzstrahl mittels eines gerichteten Gasstrahls, der durch eine Ringspaltdüse umlaufend um den Schmelzestrahl gerichtet ist. Dieses Verfahren hat relativ geringe Ausbeuten im Bereich der feinen Pulver in einem Partikelgrößenbereich von 10 bis 70 µm bei vergleichsweise hohen spezifischen Ar-Verbräuchen.Many metal-based additive manufacturing processes require fine, spherical, free-flowing metal powder to ensure low layer thicknesses and reliable powder conveying and powder application. The classic EIGA atomization technology atomizes a free-falling melt jet using a directed gas jet that is directed around the melt jet through an annular gap nozzle. This process has relatively low yields in the area of fine powders in a particle size range of 10 to 70 µm with comparatively high specific Ar consumption.

Eine alternative Zerstäubungstechnologie mittels einer Lavaldüse an einer EIGA-Anlage ist aus der WO 2015/092008 A1 bekannt. Die Kemoffenbarung dieser Druckschrift betrifft den Abstand zwischen abschmelzender Spitze der EIGA-Elektrode und der Düse, die vorteilhaft sehr gering sein muss. Die Technologie zur Zerstäubung eines Schmelzstrahles durch eine Laval-Düse zeichnet sich durch geringe Argonverbräuche und die verbesserte Möglichkeit zur gezielten Einstellung von verschiedenen Partikelgrö-ßenverteilungen des verdüsten Pulvers aus. Allerdings ist diese Anlagentechnologie hinsichtlich der möglichen Partikelgrößenverteilungen insbesondere hin zu sehr kleinen Partikeldurchmessern verbesserungsbedürftig.An alternative atomization technology using a Laval nozzle on an EIGA system is known from the WO 2015/092008 A1 The core disclosure of this publication concerns the distance between the melting tip of the EIGA electrode and the nozzle, which advantageously has to be very small. The technology for atomizing a melt jet by a The Laval nozzle is characterized by low argon consumption and the improved ability to specifically adjust different particle size distributions of the atomized powder. However, this system technology needs improvement with regard to the possible particle size distributions, particularly towards very small particle diameters.

Ein Lösungsansatz in dieser Richtung ist in der DE 10 2019 214 555 A1 offenbart, wo die Zerstäubung mittels einer konvergenten Zerstäubungsdüse stattfindet, bei der im Gegensatz zur Laval-Düse die Geschwindigkeit des zur Verdüsung genutzten Gasstrahles unter der Schallgeschwindigkeit bleibt. Beiden vorstehenden Lösungen zum Stand der Technik ist die bis zum Verlassen der Düse laminare Gasströmung gemein.A solution in this direction is in the EN 10 2019 214 555 A1 discloses where the atomization takes place by means of a convergent atomization nozzle, in which, in contrast to the Laval nozzle, the speed of the gas jet used for atomization remains below the speed of sound. Both of the above solutions from the state of the art have in common the laminar gas flow until it leaves the nozzle.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Zerstäubungsvorrichtung so weiterzubilden, dass eine wirkungsvolle und insbesondere für die Erzielung kleinerer Partikelgrößen geeignetere Zerstäubung stattfindet.The invention is based on the object of developing a generic atomization device in such a way that an effective atomization takes place which is particularly suitable for achieving smaller particle sizes.

Diese wird laut Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 durch eine Zerstäubungsdüse mit einem ausschließlich divergenten Düsenprofil gelöst. Dabei weist die Profil-Düsenflanke einen Öffnungswinkel von mindestens 5°, insbesondere mindestens 10° insbesondere mindestens 20°, insbesondere mindestens 30°, und/oder maximal 90°, insbesondere maximal 75°, insbesondere maximal 60°, auf. Vorzugsweise liegt ein entsprechender Öffnungswinkel zumindest abschnittsweise entlang der Dickenrichtung, insbesondere über mindestens 50% der Dicke, insbesondere über die gesamte Dicke, der Düsenplatte und/oder der Blende vor.According to the characterizing part of claim 1, this is achieved by an atomizing nozzle with an exclusively divergent nozzle profile. The profile nozzle flank has an opening angle of at least 5°, in particular at least 10°, in particular at least 20°, in particular at least 30°, and/or a maximum of 90°, in particular a maximum of 75°, in particular a maximum of 60°. Preferably, a corresponding opening angle is present at least in sections along the thickness direction, in particular over at least 50% of the thickness, in particular over the entire thickness, of the nozzle plate and/or the aperture.

Bei einer Einleitung eines flüssigen Schmelzstrahls eines metallischen, intermetallischen oder keramischen Materials durch eine gasdurchströmte Blende mit divergentem Profil treten sowohl vor als auch nach der Düse Verwirbelungen im Verdüsungsgasstrom ohne Ausbildung einer laminaren Strömung auf, was überraschenderweise förderlich für die Erzeugung sphärischer Pulver mit sehr kleinen Partikeldurchmessern ist. Eine laminare Strömung entlang der divergenten Flanke der Blende kann sich lediglich bis zu einem Öffnungswinkel von kleiner 5° der Düse ausbilden. Bei größerem Öffnungswinkel reißt die Strömung ab. Dieser Strömungsabriss und die damit verbundene Verwirbelung erfolgt je nach konkreter Kantenausbildung unmittelbar nach dem Gaseintritt in die Düse.When a liquid melt jet of a metallic, intermetallic or ceramic material is introduced through a gas-flowing orifice with a divergent profile, turbulence occurs in the atomizing gas flow both before and after the nozzle without the formation of a laminar flow, which is surprisingly beneficial for the production of spherical powders with very small particle diameters. A laminar flow along the divergent flank of the orifice can only develop up to an opening angle of less than 5° of the nozzle. At a larger opening angle, the flow breaks off. This flow separation and the associated turbulence occurs, depending on the specific edge formation, immediately after the gas enters the nozzle.

Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Zerstäubungsverfahren so weiterzubilden, dass eine wirkungsvolle und insbesondere für die Erzielung kleinerer Partikelgrößen geeignetere Zerstäubung stattfindet.The invention is further based on the object of developing a generic atomization method in such a way that an effective atomization takes place which is particularly suitable for achieving smaller particle sizes.

Diese wird gemäß Anspruch 12 durch eine Verfahren gelöst, bei dem eine Vorrichtung, aufweisend eine Zerstäubungsdüse mit einem ausschließlich divergenten Düsenprofil, bereitgestellt wird, womit das Verdüsungsgas auf eine Geschwindigkeit beschleunigt wird, die stets unter der Schallgeschwindigkeit liegt. Die Vorteile des Verfahrens entsprechen den Vorteilen der Vorrichtung. Das Verfahren ist vorzugsweise mit mindestens einem der Merkmale weitergebildet, die in Zusammenhang mit der Vorrichtung beschrieben sind.This is achieved according to claim 12 by a method in which a device is provided having an atomizing nozzle with an exclusively divergent nozzle profile, whereby the atomizing gas is accelerated to a speed that is always below the speed of sound. The advantages of the method correspond to the advantages of the device. The method is preferably further developed with at least one of the features described in connection with the device.

In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung angegeben, die sich in erster Linie auf die Profilierung und Dimensionierung der Düsenöffnung beziehen. Insoweit kann zur Vermeidung von Wiederholungen auf die nachfolgende Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der Erfindung mit ihren Merkmalen, Einzelheiten und Vorteilen anhand der beigefügten Zeichnungen verwiesen werden. Es zeigen:

Fig. 1
einen schematischen Axialschnitt einer Verdüsungsvorrichtung,
Fig. 2
eine Unteransicht einer Blende mit einer zentrischen Zerstäubungsdüse, sowie
Fig. 3 bis 6
Axial-Querschnitte von Düsenplatten entlang der Schnittlinie A-A nach Fig. 2 mit Zerstäubungsdüsen in verschiedenen Ausführungsformen.
Preferred developments of the invention are specified in the dependent claims, which primarily relate to the profiling and dimensioning of the nozzle opening. In this respect, in order to avoid Repetition is referred to the following description of various embodiments of the invention with their features, details and advantages with reference to the accompanying drawings. Show:
Fig.1
a schematic axial section of an atomization device,
Fig.2
a bottom view of a diaphragm with a centric atomizing nozzle, as well as
Fig. 3 to 6
Axial cross sections of nozzle plates along the section line AA to Fig. 2 with atomizing nozzles in various designs.

Die in der Zeichnung dargestellten Hauptbestandteile der Verdüsungsvorrichtung sind eine Schmelzkammer 1, eine Verdüsungskammer 2 (auch Pulverkammer genannt), eine in der Schmelzkammer 1 angeordnete Induktionsspule 3 und eine zwischen den beiden Kammern 1, 2 angeordnete Düsenplatte 4, in der eine Zerstäubungsdüse 5, die in der Düsenplatte 4 oder in einer separaten Blende 11 ausgebildet sein kann, zur Verbindung dieser beiden Kammern 1, 2 dient. Die rotationssymetrische Blende 11 sitzt dabei in einer entsprechenden Aufnahme 12 in der Düsenplatte 4 mit einer Ausrichtung, dass der Mittelpunkt M der Zerstäubungsdüse 5 in der Symmetrieachse der Induktionsspule 3 liegt. Die Düsenplatte 4 ist eben und senkrecht zur Fließrichtung eines Schmelzstromes 8 ausgerichtet.The main components of the atomization device shown in the drawing are a melting chamber 1, an atomization chamber 2 (also called a powder chamber), an induction coil 3 arranged in the melting chamber 1 and a nozzle plate 4 arranged between the two chambers 1, 2, in which an atomization nozzle 5, which can be formed in the nozzle plate 4 or in a separate aperture 11, serves to connect these two chambers 1, 2. The rotationally symmetrical aperture 11 sits in a corresponding receptacle 12 in the nozzle plate 4 with an orientation that the center M of the atomization nozzle 5 lies in the axis of symmetry of the induction coil 3. The nozzle plate 4 is flat and aligned perpendicular to the flow direction of a melt stream 8.

In der unter einem Argondruck P1 stehenden Schmelzkammer 1 wird das zu verdüsende Material in Form eines mit einer Spitze 6 (Spitzenwinkel 30° bis 60°) versehenen zylindrischen Stabes 7 in die konische Induktionsspule 3 mit drei Windungen teilweise eingeführt, wie dies beispielsweise grundsätzlich aus der DE 41 02 101 A1 bekannt ist. Die Konizität der Induktionsspule 3 entspricht der Konizität der Spitze 6 des zu verdüsenden Stabes 7. Induktionsspulen mit anderen Windungszahlen, wie beispielsweise zwei Windungen, und unterschiedliche Konizitäten von Spule und Stabspitze sind möglich. Die Spitze 6 und insbesondere die Oberfläche der Spitze 6 wird durch mittelfrequenten, die Induktionsspule 3 durchfließenden Strom induktiv erwärmt, bis an der Oberfläche eine schmelzflüssige Phase entsteht.In the melting chamber 1, which is under argon pressure P1, the material to be atomized is introduced in the form of a nozzle with a tip 6 (tip angle 30° to 60°) is partially introduced into the conical induction coil 3 with three turns, as is basically possible, for example, from the EN 41 02 101 A1 is known. The conicity of the induction coil 3 corresponds to the conicity of the tip 6 of the rod 7 to be sprayed. Induction coils with other numbers of turns, such as two turns, and different conicities of the coil and rod tip are possible. The tip 6 and in particular the surface of the tip 6 is inductively heated by medium-frequency current flowing through the induction coil 3 until a molten phase is formed on the surface.

Dieser Schmelzstrom 8 läuft an der konischen Fläche nach unten und tropft vorzugsweise von der Spitze 6 in Form eines kontinuierlichen Gießstrahles ab.This melt stream 8 runs downwards along the conical surface and preferably drips from the tip 6 in the form of a continuous pouring jet.

Der Massenfluss des den Schmelzstrom 8 bildenden Gießstrahles kann vorzugsweise über die induktiv eingekoppelte elektrische Leistung in einem breiten Bereich zwischen 0,4 kg/min und 3 kg/min variiert werden. Als für die Verdüsung besonders geeignet wird ein Schmelzstrom zwischen 0,6 und 2,5 kg/min angesehen.The mass flow of the pouring jet forming the melt stream 8 can preferably be varied via the inductively coupled electrical power in a wide range between 0.4 kg/min and 3 kg/min. A melt flow between 0.6 and 2.5 kg/min is considered particularly suitable for atomization.

Während der Verdüsung rotiert der Stab 7 besonders bevorzugt langsam um seine Symmetrieachse S und/oder fährt kontinuierlich nach unten.During atomization, the rod 7 preferably rotates slowly around its axis of symmetry S and/or moves continuously downwards.

Aus dem Durchmesser DS des Stabes 7, der zwischen 30 und 200 mm liegen kann, und der eingestellten Absenkgeschwindigkeit ergibt sich die jeweilige Schmelzrate. Als prozesstechnisch besonders günstig haben sich Stabdurchmesser DS zwischen 40 und 150 mm erwiesen.The respective melting rate is determined from the diameter DS of the rod 7, which can be between 30 and 200 mm, and the set lowering speed. Rod diameters DS between 40 and 150 mm have proven to be particularly favorable in terms of process technology.

Durch eine in der Zeichnung lediglich schematisch dargestellte lineare Aufhängung 9 ist vorzugsweise die Höhenverstellbarkeit der Induktionsspule 3 realisiert. Hierdurch kann die freie Fallhöhe des Gießstrahles bis zur Düse und damit, wie oben erwähnt, die Viskosität der Schmelze beim Eintritt in die Düse variiert werden. Denn die Schmelzentemperatur verringert sich, insbesondere durch die Abgabe von Strahlungsleistung, mit steigender Fallhöhe, womit die Viskosität der Schmelze beim Eintritt in die Düse verändert und somit die entstehende Partikelgrößenverteilung gezielt gesteuert werden kann.The height adjustment of the induction coil 3 is preferably achieved by means of a linear suspension 9, which is only shown schematically in the drawing. This allows the free fall height of the pouring jet to the nozzle and thus, as mentioned above, the viscosity of the melt when entering the nozzle to be varied. This is because the melt temperature decreases with increasing fall height, particularly due to the emission of radiation power, which changes the viscosity of the melt when entering the nozzle and thus the resulting particle size distribution can be controlled in a targeted manner.

Als technisch sinnvoll haben sich insbesondere Abstände zwischen Zerstäubungsdüse 5 und Induktionsspule 3 von 3 bis 100 mm erwiesen. Bei kleineren Spulenabständen besteht die Gefahr von Spannungsüberschlägen von der Spule auf die Düse, bei größeren Abständen besteht die Gefahr der Aufspaltung des Gießstrahles vor dem Eintritt in die Düsenöffnung.Distances between the atomizing nozzle 5 and the induction coil 3 of 3 to 100 mm have proven to be particularly useful from a technical perspective. With smaller coil distances, there is a risk of voltage flashovers from the coil to the nozzle, and with larger distances, there is a risk of the pouring jet splitting before it enters the nozzle opening.

Als weiterhin besonders vorteilhaft haben sich horizontale Spulenwindungen herausgestellt, da hiermit ein Auslenken des Gießstrahles durch elektromagnetische Kräfte bei Verlassen des Spulenmagnetfeldes im Gegensatz zu steigenden Spulenwindungen vermieden werden kann.Horizontal coil windings have also proven to be particularly advantageous, as they prevent the pouring stream from being deflected by electromagnetic forces when it leaves the coil's magnetic field, in contrast to rising coil windings.

Ein gewisses Maß an Überhitzung der Schmelze kann erzielt werden, indem die Kante des Kegels einen Abstand zur obersten Windung aufweist und somit die Schmelze länger durch das Induktionsfeld fällt. Als vorteilhaft für reaktive, hochschmelzende Metalle, sowie Stangen mit Durchmesser > 115mm haben sich Abstände zwischen 3 mm und 50 mm erwiesen.A certain degree of superheating of the melt can be achieved by placing the edge of the cone at a distance from the topmost turn, thus allowing the melt to fall through the induction field for longer. Distances between 3 mm and 50 mm have proven to be advantageous for reactive, high-melting metals and rods with a diameter of > 115 mm.

Die rotationssymmetrische Zerstäubungsdüse 5 befindet sich mit ihrem Mittelpunkt in der Symmetrieachse S von Stab 7 und Spule 3 mit dem Abstand H unterhalb der untersten Windung in der Induktionsspule 3.The rotationally symmetrical atomizing nozzle 5 is located with its center in the symmetry axis S of rod 7 and coil 3 at the distance H below the lowest winding in the induction coil 3.

Sie ist vorzugsweise in einer gesonderten, lösbar in der Düsenplatte 4 sitzenden Blende 11 angeordnet, die durch das Anpressen mit dem Druck P1 auf die vorzugsweise wassergekühlte Düsenplatte 4 indirekt gekühlt wird.It is preferably arranged in a separate aperture 11 which is detachably seated in the nozzle plate 4 and which is indirectly cooled by pressing with the pressure P1 onto the preferably water-cooled nozzle plate 4.

Der Schmelzstrahl wird von dem aus der Schmelzkammer 1 in die der Verdüsung dienende Verdüsungskammer 2 strömenden Gas radial umhüllt. Durch die Beschleunigung des Gases auf Grund des sinkenden Druckes nach der Blende 11 werden Spannungen in den Schmelzstrahl eingebracht, sodass dieser zerstäubt. Die Triebkraft hierfür ist die positive Druckdifferenz zwischen dem Gasdruck P1 in der Schmelzkammer 1 und dem Gasdruck P2 in der Verdüsungskammer 2. Diese Druckdifferenz beträgt mindestens 0,2 bar, höchstens 25 bar. Technisch besonders vorteilhafte Druckdifferenzen liegen im Bereich zwischen 3 bar und 21 bar.The melt jet is radially surrounded by the gas flowing from the melting chamber 1 into the atomization chamber 2 used for atomization. The acceleration of the gas due to the falling pressure after the orifice 11 introduces tensions into the melt jet, causing it to atomize. The driving force for this is the positive pressure difference between the gas pressure P1 in the melting chamber 1 and the gas pressure P2 in the atomization chamber 2. This pressure difference is at least 0.2 bar, at most 25 bar. Technically particularly advantageous pressure differences are in the range between 3 bar and 21 bar.

Auch bei hohen Druckdifferenzen P1 - P2 wird das Gas durch die Zerstäubungsdüse 5 der Blende 11 nicht auf Schallgeschwindigkeit beschleunigt, da kein konvergenter Einlauf zur laminaren Beschleunigung vorliegt. Unterschallströmungen können durch Druckabfall maximal bis auf die Schallgeschwindigkeit beschleunigt werden. Dies tritt jedoch aufgrund der Reibungsverluste nicht ein.Even at high pressure differences P1 - P2, the gas is not accelerated to the speed of sound by the atomizing nozzle 5 of the orifice 11, since there is no convergent inlet for laminar acceleration. Subsonic flows can be accelerated to a maximum of the speed of sound due to pressure drop. However, this does not occur due to friction losses.

Das durch den Druckabfall beschleunigte Verdüsungsgas verursacht Druck- und Scherspannungen an der Außenhaut des Schmelzstrahls. Die Schmelzengeschwindigkeit im Schmelzstrahl nimmt dabei radial von au-ßen nach innen ab. Nach der Blende 11 bauen sich diese Druck- und Scherspannungen augenblicklich durch das Aufreißen des Schmelzstrahlfilaments in einzelne Tröpfchen ab, die in der Verdüsungskammer 2 zu sphärischen Pulverteilchen erstarren. Die vor und nach der Blende 11 hervorgerufenen Verwirbelungen unterstützen die Zerstäubungsfunktion erheblich, so dass auch sehr feine sphärische Pulver mit hohen Ausbeuten hergestellt werden können.The atomizing gas accelerated by the pressure drop causes pressure and shear stresses on the outer skin of the melt jet. The melt velocity in the melt jet increases radially from the outside inwards. After the aperture 11, these pressure and shear stresses are instantly reduced by the melt jet filament breaking up into individual droplets, which solidify into spherical powder particles in the atomization chamber 2. The turbulences caused before and after the aperture 11 significantly support the atomization function, so that even very fine spherical powders can be produced with high yields.

Durch dieses Verfahren können niedrigere spezifische Ar-Verbräuche realisiert werden, da der Druck in der Schmelzkammer bei niedrigeren Durchflussraten aufrechterhalten werden kann. Durch die niedrigere Ausflussgeschwindigkeit nach der Blende 11, die stets unter der Schallgeschwindigkeit liegt, verbessert sich die Pulverqualität insbesondere hinsichtlich der Satellitenbildung.This process enables lower specific Ar consumption to be achieved because the pressure in the melting chamber can be maintained at lower flow rates. The lower outflow velocity after orifice 11, which is always below the speed of sound, improves the powder quality, particularly with regard to satellite formation.

Anhand der Fig. 2 bis 6 sind nun verschiedene Ausführungsformen der Blende 11 mit unterschiedlichen Ausbildungen der Zerstäubungsdüse 5 zu erläutern. Allen Ausführungsformen ist - wie aus Fig. 2 hervorgeht - gemein, dass der Außendurchmesser ØA der kreisförmigen Blende 11 mit der zentrisch angeordneten Zerstäubungsdüse 5 beispielsweise 60 mm bis 100 mm, vorzugsweise 80 mm und der Durchmesser ØB der einlaufseitigen Düsenöffnung 13 5 mm bis 18 mm, vorzugsweise 7 mm beträgt. Der Durchmesser ØC der auslaufseitigen Düsenöffnung 14 der Zerstäubungsdüse 5 beträgt zwischen 10 mm und 30 mm, vorzugsweise 20 mm. In Fig. 2 ist dies anhand der Unteransicht der in Fig. 5 dargestellten Blende visualisiert. Die Dicke d der Blende 11 beträgt 3 mm bis 10 mm, vorzugsweise 4,5 mm.Based on Fig. 2 to 6 Now, various embodiments of the aperture 11 with different designs of the atomizing nozzle 5 are to be explained. All embodiments are - as can be seen from Fig.2 - common that the outer diameter ØA of the circular aperture 11 with the centrally arranged atomizing nozzle 5 is, for example, 60 mm to 100 mm, preferably 80 mm and the diameter ØB of the inlet-side nozzle opening 13 is 5 mm to 18 mm, preferably 7 mm. The diameter ØC of the outlet-side nozzle opening 14 of the atomizing nozzle 5 is between 10 mm and 30 mm, preferably 20 mm. In Fig. 2 This is shown in the bottom view of the Fig.5 The thickness d of the aperture 11 is 3 mm to 10 mm, preferably 4.5 mm.

Die in Fig. 3 gezeigte Blende 11 weist eine divergente Zerstäubungsdüse 5 auf, deren Düsenflanke 15 einen im Querschnitt teilkreisförmigen Divergenz-Verlauf aufweist, wobei die Dicke d der Blende 11 kleiner als der Divergenz-Teilkreisradius Rz der Düsenflanke 15 ist.In the Fig. 3 The aperture 11 shown has a divergent atomizing nozzle 5, the nozzle flank 15 of which has a cross-sectionally partially circular divergence profile, wherein the thickness d of the aperture 11 is smaller than the divergence partial circle radius Rz of the nozzle flank 15.

Bei der in Fig. 4 gezeigten Blende 11 ist die divergente Zerstäubungsdüse 5 mit einer Düsenflanke 15 versehen, die einen innenkonischen Divergenz-Verlauf aufweist. Der fiktive Divergenz-Teilkreisradius wäre dabei unendlich groß (R= ∞).At the Fig.4 In the aperture 11 shown, the divergent atomizing nozzle 5 is provided with a nozzle flank 15 which has an internally conical divergence profile. The fictitious divergence pitch circle radius would be infinitely large (R= ∞).

Der Öffnungswinkel W beträgt besonders bevorzugt zwischen 5° und 90°, insbesondere zwischen 30° und 60°, vorzugsweise etwa 55°.The opening angle W is particularly preferably between 5° and 90°, in particular between 30° and 60°, preferably about 55°.

Die in Fig. 5 gezeigte Blende 11 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform gemäß Fig. 4, was die grundsätzliche Ausgestaltung als innenkonische Zerstäubungsdüse 5 anbetrifft. Zusätzlich weist diese Blende 11 im Bereich der einlaufseitigen Düsenöffnung 13 am Übergang zur Oberseite 16 der Blende 11 eine im Querschnitt teilkreisförmige Rundung 18 dem kleinen Radius Rx auf. Der Winkel γ, den die Kreistangente am Schnittpunkt mit der Oberseite 16 und die Oberseite 16 selbst einschließt, kann zwischen 90° und 150° betragen. Der Winkel β in dieser Ausführungsform entspricht dem Konuswinkel (90° - W).In the Fig.5 The aperture 11 shown corresponds essentially to the embodiment according to Fig.4 , as far as the basic design as an internally conical atomizing nozzle 5 is concerned. In addition, this aperture 11 has a cross-sectionally partially circular rounding 18 with a small radius Rx in the area of the inlet-side nozzle opening 13 at the transition to the upper side 16 of the aperture 11. The angle γ, which is enclosed by the circle tangent at the intersection with the upper side 16 and the upper side 16 itself, can be between 90° and 150°. The angle β in this embodiment corresponds to the cone angle (90° - W).

Die Zerstäubungsdüse 5 in Fig. 6 ist analog der Ausführungsform gemäß Figur 5 an der einlaufseitigen Düsenöffnung 13 wiederum mit einer kleinen Rundung 18 mit einem Radius Rx versehen. Dazu kommt an der auslaufseitigen Düsenöffnung 14 eine ähnliche Rundung 18 mit einem Radius Ry. Hier beträgt der Winkel β, den die Kreistangente an der Rundung 18 am Schnittpunkt mit der Unterseite 17 und der Unterseite 17 selbst einschließt, zwischen 0 und 60°.The atomizing nozzle 5 in Fig.6 is analogous to the embodiment according to Figure 5 at the inlet-side nozzle opening 13 is again provided with a small curve 18 with a radius Rx. In addition, at the outlet-side nozzle opening 14 there is a similar curve 18 with a radius Ry. Here the angle β, which the circle tangent to the curve 18 makes on the Intersection with the bottom side 17 and the bottom side 17 itself, between 0 and 60°.

Claims (15)

Vorrichtung zur Verdüsung eines metallischen, intermetallischen oder keramischen Schmelzstromes mittels eines Verdüsungsgases zu sphärischem Pulver, umfassend - eine Schmelzkammer (1), - eine Verdüsungskammer (2), - eine Induktionsspule (3) in der Schmelzkammer (1), - einem Schmelzmaterial, vorzugsweise Schmelzstab (7) in der Induktionsspule (3) und - eine die Schmelz- und Verdüsungskammern (1, 2) miteinander verbindende, in einer Düsenplatte (4) angeordnete Zerstäubungsdüse (5) für den vom Schmelzmaterial durch die Induktionsspule (3) abgeschmolzenen Schmelzstrom (8), dadurch gekennzeichnet, dass
die Zerstäubungsdüse (5) ein ausschließlich divergentes Düsenprofil mit einer Düsenflanke (15) aufweist, deren Öffnungswinkel (W) mindestens 5° beträgt.Device for atomizing a metallic, intermetallic or ceramic melt stream by means of an atomizing gas to form spherical powder, comprising - a melting chamber (1), - an atomization chamber (2), - an induction coil (3) in the melting chamber (1), - a melting material, preferably melting rod (7) in the induction coil (3) and - an atomizing nozzle (5) connecting the melting and atomizing chambers (1, 2) to one another and arranged in a nozzle plate (4) for the melt stream (8) melted from the melt material by the induction coil (3), characterized in that
the atomizing nozzle (5) has an exclusively divergent nozzle profile with a nozzle flank (15) whose opening angle (W) is at least 5°. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel (W) zwischen 30° und 60° beträgt.Device according to claim 1, characterized in that the opening angle (W) is between 30° and 60°. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenflanke (15) der Zerstäubungsdüse (5) eine innenkonische Divergenz-Form oder einen im Querschnitt teilkreisförmigen Divergenz-Verlauf aufweist, wobei die Dicke (d) der Düsenplatte (4) kleiner als der Divergenz-Teilkreisradius (Rz) ist.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the nozzle flank (15) of the atomizing nozzle (5) has an internally conical divergence shape or a divergence course that is partially circular in cross section, wherein the thickness (d) of the nozzle plate (4) is smaller than the divergence partial circle radius (Rz). Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenflanke (15) der Zerstäubungsdüse (5) an den Übergängen zur Oberseite (16) und/oder Unterseite (17) der Düsenplatte (4) eine im Querschnitt teilkreisförmige Rundung (18) aufweist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle flank (15) of the atomizing nozzle (5) has a rounded portion (18) with a partially circular cross section at the transitions to the upper side (16) and/or lower side (17) of the nozzle plate (4). Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (γ), den eine Kreistangente an der Rundung (18) am Schnittpunkt mit der Oberseite (16) und die Oberseite (16) einschließt, zwischen 90° und 150° beträgt.Device according to claim 4, characterized in that the angle (γ) which a circular tangent to the curve (18) at the intersection with the upper side (16) and the upper side (16) encloses is between 90° and 150°. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (β), den eine Kreistangente an der Rundung (18) am Schnittpunkt mit der Unterseite (17) und die Unterseite (17) einschließt, zwischen 0° und 60° beträgt.Device according to claim 4 or 5, characterized in that the angle (β) which a circular tangent to the curve (18) at the intersection with the underside (17) and the underside (17) encloses is between 0° and 60°. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubungsdüse (5) in einer rotationssymmetrischen Blende (11) als gesonderte Teil in der Düsenplatte (4) ausgeführt ist, die in einer Aufnahme (12) in einer Trennwand zwischen Schmelzkammer (1) und Verdüsungskammer (2), vorzugsweise mit dem Mittelpunkt (M) der Zerstäubungsdüse (5) in der Symmetrieachse der Induktionsspule (3), angeordnet ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the atomizing nozzle (5) is designed in a rotationally symmetrical aperture (11) as a separate part in the nozzle plate (4), which is arranged in a receptacle (12) in a partition wall between the melting chamber (1) and the atomizing chamber (2), preferably with the center point (M) of the atomizing nozzle (5) in the axis of symmetry of the induction coil (3). Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (ØB) der einlaufseitigen Düsenöffnung (13) zwischen 3 mm und 25 mm, insbesondere zwischen 5 mm und 18 mm, vorzugsweise 7 mm beträgt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter (ØB) of the inlet-side nozzle opening (13) is between 3 mm and 25 mm, in particular between 5 mm and 18 mm, preferably 7 mm. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (ØC) der auslaufseitigen Düsenöffnung (14) zwischen 5 mm und 50 mm, insbesondere zwischen 10 mm und 30 mm, vorzugsweise 20 mm beträgt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter (ØC) of the outlet-side nozzle opening (14) is between 5 mm and 50 mm, in particular between 10 mm and 30 mm, preferably 20 mm. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (d) der Düsenplatte (4) oder Blende (11) 1 mm bis 40 mm, insbesondere 2 mm bis 30 mm, insbesondere 3 mm bis 10 mm, vorzugsweise 4,5 mm beträgt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the thickness (d) of the nozzle plate (4) or aperture (11) is 1 mm to 40 mm, in particular 2 mm to 30 mm, in particular 3 mm to 10 mm, preferably 4.5 mm. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenplatte (4) eine Wasserkühlung aufweist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle plate (4) has a water cooling system. Verfahren zur Verdüsung eines metallischen, intermetallischen oder keramischen Schmelzstromes mittels eines Verdüsungsgases zu sphärischem Pulver, aufweisend die Schritte: - Bereitstellen einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, - Bereitstellen einer positive Druckdifferenz zwischen dem Gasdruck (P1) in der Schmelzkammer (1) und dem Gasdruck (P2) in der Verdüsungskammer (2), und - Beschleunigen des Verdüsungsgases aufgrund der Druckdifferenz durch die Zerstäubungsdüse (5) auf eine Geschwindigkeit nach der Zerstäubungsdüse (5), die stets unter der Schallgeschwindigkeit liegt. Method for atomizing a metallic, intermetallic or ceramic melt stream by means of an atomizing gas to form spherical powder, comprising the steps: - Providing a device according to one of claims 1 to 11, - providing a positive pressure difference between the gas pressure (P1) in the melting chamber (1) and the gas pressure (P2) in the atomization chamber (2), and - Acceleration of the atomization gas due to the pressure difference through the atomizing nozzle (5) to a speed after the atomizing nozzle (5) which is always below the speed of sound. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz im Bereich von 0,2 bar bis 25 bar, insbesondere im Bereich zwischen 3 bar und 21 bar, liegt.Method according to claim 12, characterized in that the pressure difference is in the range from 0.2 bar to 25 bar, in particular in the range between 3 bar and 21 bar. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass unmittelbar nach dem Gaseintritt in die Zerstäubungsdüse (5) ein Strömungsabriss und damit verbundene Verwirbelung erfolgen.Method according to claim 12 or 13, characterized in that a flow separation and associated turbulence occur immediately after the gas enters the atomizing nozzle (5). Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch Steuern der Partikelgrößenverteilungen des verdüsten Pulvers durch Höhenverstellen der Induktionsspule (3) relativ zur Zerstäubungsdüse (5).Method according to one of claims 12 to 14, characterized by controlling the particle size distributions of the atomized powder by adjusting the height of the induction coil (3) relative to the atomizing nozzle (5).
EP23208217.2A 2022-11-09 2023-11-07 Device and method for atomizing a melt stream by means of a atomizing gas Pending EP4368318A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022211865.0A DE102022211865A1 (en) 2022-11-09 2022-11-09 Device for atomizing a melt stream by means of an atomizing gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4368318A1 true EP4368318A1 (en) 2024-05-15

Family

ID=88731537

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23208217.2A Pending EP4368318A1 (en) 2022-11-09 2023-11-07 Device and method for atomizing a melt stream by means of a atomizing gas

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP4368318A1 (en)
DE (1) DE102022211865A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022211865A1 (en) 2022-11-09 2024-05-16 Gfe Metalle Und Materialien Gmbh Device for atomizing a melt stream by means of an atomizing gas

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4863509A (en) * 1986-09-16 1989-09-05 Centrem S.A. Method and apparatus for producing and further processing metallic substances
DE4102101A1 (en) 1991-01-25 1992-07-30 Leybold Ag DEVICE FOR PRODUCING POWDER FROM METAL
WO2015092008A1 (en) 2013-12-20 2015-06-25 Nanoval Gmbh & Co. Kg Device and method for melting a material without a crucible and for atomizing the melted material in order to produce powder
WO2019118723A1 (en) * 2017-12-14 2019-06-20 Arconic Inc. High pressure metal melt and solidification process and apparatus
DE102019214555A1 (en) 2019-09-24 2021-03-25 Ald Vacuum Technologies Gmbh Device for atomizing a melt stream by means of a gas
CN113857484A (en) * 2020-06-30 2021-12-31 航天海鹰(哈尔滨)钛业有限公司 Reduce gas atomization powder process device of satellite powder
DE102022211865A1 (en) 2022-11-09 2024-05-16 Gfe Metalle Und Materialien Gmbh Device for atomizing a melt stream by means of an atomizing gas

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE350416B (en) 1971-08-24 1972-10-30 Stora Kopparbergs Bergslags Ab
US3904381A (en) 1972-12-29 1975-09-09 Monsanto Co Cast metal wire of reduced porosity
DE3311343C2 (en) 1983-03-29 1987-04-23 Alfred Prof. Dipl.-Ing.Dr.-Ing. 7830 Emmendingen Walz Process for producing fine metal powders and apparatus for carrying out the process

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4863509A (en) * 1986-09-16 1989-09-05 Centrem S.A. Method and apparatus for producing and further processing metallic substances
DE4102101A1 (en) 1991-01-25 1992-07-30 Leybold Ag DEVICE FOR PRODUCING POWDER FROM METAL
WO2015092008A1 (en) 2013-12-20 2015-06-25 Nanoval Gmbh & Co. Kg Device and method for melting a material without a crucible and for atomizing the melted material in order to produce powder
WO2019118723A1 (en) * 2017-12-14 2019-06-20 Arconic Inc. High pressure metal melt and solidification process and apparatus
DE102019214555A1 (en) 2019-09-24 2021-03-25 Ald Vacuum Technologies Gmbh Device for atomizing a melt stream by means of a gas
US20220339701A1 (en) * 2019-09-24 2022-10-27 Ald Vacuum Technologies Gmbh Device for atomizing a melt stream by means of a gas
CN113857484A (en) * 2020-06-30 2021-12-31 航天海鹰(哈尔滨)钛业有限公司 Reduce gas atomization powder process device of satellite powder
DE102022211865A1 (en) 2022-11-09 2024-05-16 Gfe Metalle Und Materialien Gmbh Device for atomizing a melt stream by means of an atomizing gas

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022211865A1 (en) 2024-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE68917132T2 (en) METHOD AND DEVICE FOR SPRAYING A METAL MELT.
EP3083107B1 (en) Device and method for melting a material without a crucible and for atomizing the melted material in order to produce powder
DE69229707T2 (en) Controlled process for generating a powdered metal drop jet
EP0220418B1 (en) Process and apparatus for making very fine spherical powder
EP4034320B1 (en) Device for atomizing a melt stream by means of a gas
DE3505660A1 (en) DEVICE AND METHOD FOR SPRAYING UNSTABLE MELTING FLOWS
EP4368318A1 (en) Device and method for atomizing a melt stream by means of a atomizing gas
DE10126100A1 (en) Production of a coating or a molded part comprises injecting powdered particles in a gas stream only in the divergent section of a Laval nozzle, and applying the particles at a specified speed
DE3505659A1 (en) MELT SPRAYING WITH REDUCED GAS FLOW AND DEVICE FOR SPRAYING
AT409235B (en) METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING METAL POWDER
US3719733A (en) Method for producing spherical particles having a narrow size distribution
WO2016184455A1 (en) Device and method for atomizing molten materials
EP3983157B1 (en) Method and device for splitting an electrically conductive liquid
EP1042093B1 (en) Method and device for producing fine powder by atomizing molten materials with gases
DE3883256T2 (en) DEVICE AND METHOD FOR ATOMIZING LIQUIDS, IN PARTICULAR MELTED METALS.
DE69321522T2 (en) Device for atomizing molten metal
EP1658150A1 (en) Device for atomizing a melt stream and method for atomizing high-fusion metals or ceramics
DE3505662A1 (en) METHOD FOR THE PRODUCTION OF FINE POWDER FROM MOLTEN METAL AND A DEVICE FOR SPRAYING
DD227355A5 (en) METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING BALL-FUSED METALLIC PARTICLES
AT524161B1 (en) PREPARATION OF A METAL POWDER
EP1222147B1 (en) Method and device for producing powders that consist of substantially spherical particles
DE102018125605A1 (en) Process for additive manufacturing of a component
AT523012B1 (en) METHOD AND DEVICE FOR THE PRODUCTION OF A METAL POWDER
EP1356882A1 (en) Device for producing metal powder
DE10002394C1 (en) Method and device for producing powders formed from essentially spherical particles

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Free format text: CASE NUMBER: APP_40342/2024

Effective date: 20240708