ES2328395T3 - Un metodo de fabricacion de polvo de oxido metalico de alta pureza y fluido para un sistema de plasma. - Google Patents

Un metodo de fabricacion de polvo de oxido metalico de alta pureza y fluido para un sistema de plasma. Download PDF

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Abstract

Un método de fabricación de polvo de óxido metálico de alta pureza y que fluye libremente que consiste en partículas esféricas por procesado de un polvo de óxido metálico de alimentación, procedimiento que comprende las etapas de: inyección del material de alimentación de polvo de óxido metálico en una corriente de plasma, fusión del polvo de material inyección con la citada corriente de plasma para formar gotas fundidas, enfriamiento de las gotas fundidas para producir gotas esféricas congeladas, y recogida de las citadas gotas congeladas en una cámara colectora, caracterizado porque las gotas fundidas se enfrían en condiciones de caída libre, donde las condiciones de caída libre se hacen variar dependiendo del tamaño y de la densidad aparente del polvo tratado para permitir una solidificación completa en el vuelo de las citadas gotas fundidas antes de alcanzar la cámara colectora, y donde las gotas esféricas congeladas más finas que están bajo un tamaño pre-definido se separan de las gotas esféricas congeladas que tienen un tamaño igual o por encima del pre-definido antes de alcanzar la cámara colectora, y donde estas gotas congeladas más finas se recuperan en un filtro de eliminación de polvos finos corriente debajo de la cámara colectora.

Description

Un método de fabricación de polvo de óxido metálico de alta pureza y fluido para un sistema de plasma.
La presente invención se refiere a la manufactura de polvos cerámicos para aplicaciones de recubrimiento según el preámbulo de la reivindicación 1. En particular, la presente invención se refiere a la purificación de polvo de óxido metálico, tal como polvos de itria y alúmina, para utilizarlos en aplicaciones de pulverizaciones térmicas.
Descripción de técnicas relacionadas
Los materiales óxidos metálicos de alta pureza son esenciales en investigaciones científicas y en muchas aplicaciones de alta tecnología y procesos de manufactura. Estos materiales se utilizan para hacer componentes o formar recubrimientos superficiales de pureza similar. Por ejemplo, otras referencias han informado sobre un recubrimiento de superficie de óxido de itrio para cámaras de vacío de procesado de IC de semiconductores y un sistema de recubrimiento multicapa de óxido de itrio y óxido de aluminio de alta pureza para componentes en el interior de una cámara de tratamiento de plasma. Otros han descrito una capa barrera de óxido de aluminio de alta pureza para choque electrostático.
Los procesos de pulverización térmica, especialmente procesos de pulverización de plasma, se utilizan mucho para formar recubrimientos de óxido metálico sobre diversos substratos. Para depositar un recubrimiento de óxido metálico de alta pureza, se requiere que el material de alimentación tenga una elevada pureza y pueda ser inyectado en la llama de forma estable y consistente.
Normalmente, para la manufactura de óxidos metálicos de alta pureza, se emplean procesos químicos complicados. Con el fin de fabricar materiales adecuados para procesos de pulverización térmica, se utilizan hoy día diversos procedimientos, tales como los descritos en la patente JP 2002 346377 A o patente FR-A-2690638, para modificar la morfología del material. Entre ellos, el procedimiento de densificación de plasma puede conseguir polvos de morfología esférica y alta densidad. Estas dos características mejoran la capacidad de fluir del polvo. Una buena capacidad de fluir del material de alimentación ayuda a asegurar la estabilidad y reproducibilidad del proceso de depósito del recubrimiento, y por tanto la consistencia de la calidad del recubrimiento.
Los medios para la manufactura de polvo de itria altamente purificado utilizados hoy día en la técnica son costosos y producen polvo con características de flujo comparativamente bajas. Sigue existiendo, pues, en la técnica, la necesidad de un procedimiento de purificación que mejore también las características de flujo y que tenga costes más bajos que los métodos hoy día utilizados.
Compendio de la invención
Los objetos de la presente invención se alcanzan por un método que tiene las características de la reivindicación 1. Según aspectos de la presente invención, el polvo de óxido metálico, tal como itria y alúmina, fabricado utilizando pirolisis a la llama, aglomeración, fusión y trituración, precipitación química u otros procesos químicos (designado como material de alimentación) se trata empleando un aparato de plasma. El proceso consiste generalmente en calentamiento y fusión en vuelo del material de alimentación por el aparato de plasma. El aparato de plasma contiene una antorcha de plasma con los requeridos sistemas de suministro de energía y refrigeración, un alimentador de polvo, una cámara para recoger el polvo y un sistema de eliminación del polvo fino. El polvo calentado forma gotas esféricas fundidas que se enfrían rápidamente bajo condiciones de caída libre. Dependiendo del tamaño y densidad aparente del polvo tratado, se controla su tiempo de vuelo de manera que las gotas fundidas tengan un amplio tiempo para completar la solidificación antes de alcanzar la cámara colectora. Partículas más finas introducidas en los gases de plasma se recuperan en un filtro de separación de polvos finos corriente abajo de la cámara colectora primaria.
El proceso de densificación del plasma se puede utilizar para mejorar las propiedades físicas y químicas del material de alimentación de polvo en un cierto número de caminos dependiendo en parte de la composición y estructura del material de polvo base. Por ejemplo se pueden obtener propiedades de flujo del polvo mejoradas. Partículas suavemente esferoidizadas proporcionan un flujo más consistente que las partículas esféricas o dentadas solo mientras se alimentan a través de una pistola de pulverización térmica. Esto permite una fluencia a un ritmo requerido sin problemas de obturaciones. Otra mejora es una menor porosidad del polvo. La porosidad se elimina cuando se funde el material de polvo base. La porosidad reducida es beneficiosa en muchas aplicaciones de metalurgia de polvos y produce recubrimientos más densos. De manera similar, se incrementa la densidad aparente del polvo tratado al tener partículas esféricas, dando por resultado un recubrimiento o piezas más densas. Otro ejemplo de mejora es la mayor purificación del polvo. El proceso de fusión en vuelo puede potenciar la pureza del polvo a través de la vaporización de impurezas específicas. Para reducir los contaminantes a los niveles deseados se puede utilizar un solo paso o múltiples pasos, dependiendo de factores tales con la composición inicial del material de polvo base.
En un aspecto de la invención, se proporciona un método de procesado de un polvo de óxido metálico, itria. El método incluye las etapas de inyección del material de alimentación del polvo en una corriente de plasma; fusión del material de alimentación del polvo con la citada corriente de plasma para formar gotas fundidas; y enfriamiento de las citadas gotas fundidas bajo condiciones de caída libre para formar gotas esféricas congeladas, donde las citadas gotas esféricas congeladas tienen densidad y niveles de pureza más altos que el material de alimentación del polvo. En otro aspecto de la invención se proporciona un polvo de óxido metálico de alta pureza que fluye libremente. El polvo se hace utilizando el método antes mencionado y que se discute después con mayor detalle.
La densificación del plasma y su esferoidización da por resultado un mejor acabado superficial de las partículas. Los bordes agudos de las partículas esferoidales se eliminan a través del proceso de densificación del plasma. La superficie recubierta resultante puede hacerse más suave por el alisado mejorado de la partícula de polvo individual. Otro beneficio es que el recubrimiento resultante será más denso debido a la mayor densidad de las partículas individuales.
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Breve descripción de los dibujos
Los dibujos adjuntos, que se incluyen para proporcionar una mayor comprensión de la invención y se incorporan y constituyen parte de esta especificación, ilustran modos de realización de la invención y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención. En los dibujos:
La Figura 1 proporciona un esquema de un aparato de plasma para utilizarlo en la obtención de un polvo de óxido metálico de alta pureza y que fluye libremente, de acuerdo con la presente invención;
La Figura 2 proporciona una imagen de material del polvo sin densificación del plasma;
La Figura 3 proporciona una imagen de material de polvo después de la densificación de plasma; y
La Figura 4 proporciona un diagrama de flujo de un método para procesar un polvo de óxido metálico.
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Descripción detallada de la invención
La descripción detallada que sigue describe además cada aspecto de la anterior invención.
La Figura 1 muestra un aparato de plasma en esquema, 100, utilizado para obtener un polvo de óxido metálico de alta pureza que fluye libremente de acuerdo con la presente invención. Se proporciona un sistema de plasma 110 que genera un penacho de plasma 112. El sistema de plasma 110 incluye generalmente una antorcha de plasma, un suministro de energía y un sistema de refrigeración (ninguno de ellos mostrado). La antorcha de plasma puede ser una antorcha de plasma de corriente continua (DC) o una antorcha de plasma de inducción. El material de óxido metálico de partida en forma de polvo 122 (es decir material de alimentación) se inyecta desde un alimentador de polvo 120 en el penacho de plasma 112. El material de partida puede ser polvo de óxido cerámico producido utilizando pirólisis a la llama, aglomeración, fusión y trituración, precipitación química u otros procesos químicos. El polvo de material de partida se calienta por la corriente de plasma 112 y forma gotas esféricas fundidas que se enfrían gradualmente en vuelo. Las esferas de partículas de polvo resultantes 132 se recogen en un colector de polvo 130, mientras que las partículas más finas 134, que han entrado en los gases de plasma se recuperan en un sistema 140 de eliminación de polvos finos corriente abajo del colector primario 130.
La antorcha de plasma puede ser una antorcha de plasma de corriente continua o una antorcha de plasma de inducción. El sistema de plasma 110 puede operar en aire ambiente, atmósfera a baja presión, vacío o atmósfera controlada. Generalmente, en ciertos modos de realización, más de aproximadamente 90% del polvo 122 alimentado al sistema del plasma puede estar fundido o parcialmente fundido y luego solidificado y recogido en el colector de polvos 130. Durante este proceso, se reducen impurezas tales como sílice. Mientras, se reduce la mayor parte de la porosidad en el polvo de partida 122 durante el proceso de fusión y solidificación. El polvo solidificado 132 tiene una superficie lisa y una morfología esférica. Por ejemplo, el polvo de itria densificado de plasma purificado de acuerdo con la presente invención tiene una elevada pureza (mayor de aproximadamente 99%), una elevada densidad (mayor de aproximadamente 1,5 g(cc) y una buena capacidad de fluir (menos de aproximadamente 60 s/50 g). La densidad aparente preferida, la capacidad de fluir y la distribución de tamaños de partículas son de aproximadamente 1,8 g/cc, aproximadamente 50 s/50 g y aproximadamente 5-100 \mum, respectivamente. El polvo es muy adecuado especialmente para recubrimientos sometidos a corrosión química y erosión del plasma en un entorno que contiene gas halógeno.
La Figura 2 proporciona una imagen de material de polvo antes de la densificación del plasma. Como se muestra en la Figura 2, el material de partida de polvo 122 tiene una forma irregular y la superficie de cada partícula es rugosa. Además, las partículas tienden a aglomerarse. La Figura 3 proporciona una imagen de material de polvo después de densificación del plasma de acuerdo con la presente invención. Después de la densificación de plasma, la forma de cada partícula 132 se hace esférica y la superficie de cada partícula es lisa. No se observa tampoco aglomeración de partículas.
La química de los polvos de partida y de los polvos tratados se analizó utilizando el método ICP-OE ó ICP-MS. Como se muestra en la Tabla 1, la pureza de itria aumentó de 99,95% a 99,98% y la pureza de alúmina aumentó de 99,85% a 99,90%. Mientras, se reduce significativamente el contenido de algunos óxidos impurezas, especialmente sodio y dióxido de silicio, después de la densificación del plasma.
TABLA 1 Química del polvo
1
Cuando se midió utilizando la norma ASTM B212-99, la densidad aparente del polvo de itria densificado de plasma se incrementó de 1,2 a 2,2 g/cm^{3}. El incremento de densidad aparente y la modificación de morfología de partícula ayuda a mejorar la capacidad de fluir, lo que asegura la estabilidad y reproducibilidad del proceso de depósito de recubrimiento y, de esta forma, la consistencia de la calidad de recubrimiento.
La Figura 4 proporciona un diagrama de flujo de un modo de realización de un método 200 para procesado de un polvo de óxido de metal. En la etapa 210, los materiales de alimentación del polvo de óxido de metal se inyectan en una corriente de plasma, tal como una corriente de plasma desde el aparato descrito antes en relación con la Figura 1. En la etapa 220, la corriente de plasma funde el material de alimentación de polvo en gotas fundidas. La corriente de plasma puede eliminar también las impurezas por combustión en los materiales de alimentación. A continuación, en la etapa 230, las gotas fundidas se enfrían en condiciones de caída libre para formar gotas esféricas congeladas. En la etapa 240, las gotas congeladas se recogen en una cámara de colección de polvo. En la etapa 250, preferiblemente, cualquier gota por debajo del tamaño requerido (por ejemplo, partículas de polvo fino) se recogen y separan utilizando, por ejemplo, un sistema de eliminación de finos. Las etapas 240 y 250 se pueden llevar a cabo simultánea o secuencialmente.
En resumen, los polvos de óxido metálico que fluyen libremente pueden fabricarse utilizando un proceso de densificación del plasma. El proceso de densificación del plasma elimina algunos óxidos impurezas, modifica la morfología de la partícula e incrementa la densidad aparente del polvo. Como resultado, el recubrimiento hecho de un polvo densificado en plasma tendrá una pureza más elevada y una calidad más consistente. Los aspectos y otras ventajas de la invención se pondrán de manifiesto y se conseguirán por la estructura señalada particularmente en la descripción hecha aquí. Ha de entenderse que tanto la descripción general anterior como la descripción detallada, son ejemplares y explicatorias y están destinadas a proporcionar más explicación de la invención tal como se reivindica a continuación.

Claims (9)

1. Un método de fabricación de polvo de óxido metálico de alta pureza y que fluye libremente que consiste en partículas esféricas por procesado de un polvo de óxido metálico de alimentación, procedimiento que comprende las etapas de:
inyección del material de alimentación de polvo de óxido metálico en una corriente de plasma, fusión del polvo de material inyección con la citada corriente de plasma para formar gotas fundidas, enfriamiento de las gotas fundidas para producir gotas esféricas congeladas, y recogida de las citadas gotas congeladas en una cámara colectora,
caracterizado porque
las gotas fundidas se enfrían en condiciones de caída libre, donde las condiciones de caída libre se hacen variar dependiendo del tamaño y de la densidad aparente del polvo tratado para permitir una solidificación completa en el vuelo de las citadas gotas fundidas antes de alcanzar la cámara colectora, y donde las gotas esféricas congeladas más finas que están bajo un tamaño pre-definido se separan de las gotas esféricas congeladas que tienen un tamaño igual o por encima del pre-definido antes de alcanzar la cámara colectora, y donde estas gotas congeladas más finas se recuperan en un filtro de eliminación de polvos finos corriente debajo de la cámara colectora.
2. El método según la reivindicación 1, donde la corriente de plasma se proporciona esencialmente como una corriente horizontal.
3. El método según la reivindicación 1 o la 2, donde las gotas fundidas se inyectan en una cámara de refrigeración.
4. El método según la reivindicación 1 a 3, donde la corriente de plasma está en aire ambiente, o a baja presión, vacío o atmósfera controlada.
5. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde el tamaño de partícula de las gotas esféricas congeladas recogidas en la cámara colectora está entre aproximadamente 5 \mum y 150 \mum.
6. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde el material de alimentación es polvo de itria o de alúmina.
7. El método según la reivindicación 6, donde las gotas esféricas congeladas tienen una pureza de 99% en peso o más alta, una densidad aparente superior a aproximadamente 1,5 g/cm^{3} y una capacidad de fluir inferior a aproximadamente 60s/50 g.
8. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde el material de alimentación de polvo es un polvo de óxido metálico producido utilizando pirolisis a la llama, aglomeración, fusión y trituración, precipitación química u otros procesos químicos.
9. Utilización del método según las reivindicaciones 1 a 8 para producir un polvo consistente en partículas esféricas que tienen densidad más alta y niveles de pureza más altos que el material de alimentación del polvo.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8603930B2 (en) 2005-10-07 2013-12-10 Sulzer Metco (Us), Inc. High-purity fused and crushed zirconia alloy powder and method of producing same
DE602006007780D1 (de) * 2005-10-21 2009-08-27 Sulzer Metco Us Inc Verfahren zur Herstellung hochreinen fliessfähigen Metalloxidpulvers durch Plasmaschmelzen
WO2009080662A1 (en) * 2007-12-20 2009-07-02 Eidgenössische Technische Hochschule Zürich Remote non-thermal atmospheric plasma treatment of temperature sensitive particulate materials and apparatus therefore
US8546284B2 (en) * 2008-05-07 2013-10-01 Council Of Scientific & Industrial Research Process for the production of plasma sprayable yttria stabilized zirconia (YSZ) and plasma sprayable YSZ powder produced thereby
US8057203B2 (en) * 2008-10-02 2011-11-15 Gap Engineering LLC Pyrospherelator
JP5365487B2 (ja) 2008-12-11 2013-12-11 東ソー株式会社 表面が平滑なセラミックビーズおよびその製造方法
JP2011157261A (ja) * 2010-01-07 2011-08-18 Mitsubishi Materials Corp 合成非晶質シリカ粉末及びその製造方法
US9555473B2 (en) 2011-10-08 2017-01-31 The Boeing Company System and method for increasing the bulk density of metal powder
CN102515233B (zh) * 2011-12-29 2014-04-02 中国科学院过程工程研究所 一种利用热等离子体制备氧化铝的方法
US10477665B2 (en) 2012-04-13 2019-11-12 Amastan Technologies Inc. Microwave plasma torch generating laminar flow for materials processing
US9023259B2 (en) * 2012-11-13 2015-05-05 Amastan Technologies Llc Method for the densification and spheroidization of solid and solution precursor droplets of materials using microwave generated plasma processing
US9206085B2 (en) * 2012-11-13 2015-12-08 Amastan Technologies Llc Method for densification and spheroidization of solid and solution precursor droplets of materials using microwave generated plasma processing
FR2998561B1 (fr) * 2012-11-29 2014-11-21 Saint Gobain Ct Recherches Poudre haute purete destinee a la projection thermique
CN103215535B (zh) * 2013-04-16 2014-10-22 中国科学院金属研究所 一种等离子刻蚀腔体表面防护涂层的制备方法
EP3036195B1 (en) 2013-08-19 2020-07-01 University Of Utah Research Foundation Producing a titanium product
CN103769594A (zh) * 2013-11-25 2014-05-07 王利民 一种等离子雾化制备高纯度球形超细/纳米级粉末材料的工艺方法和装备
CN103691948B (zh) * 2013-12-25 2015-06-17 山东晶鑫晶体科技有限公司 一种等离子加工高密度氧化铝的装置及方法
US10610929B2 (en) 2014-12-02 2020-04-07 University Of Utah Research Foundation Molten salt de-oxygenation of metal powders
WO2017011900A1 (en) 2015-07-17 2017-01-26 Ap&C Advanced Powders & Coatings Inc. Plasma atomization metal powder manufacturing processes and systems therefore
CA3200272A1 (en) 2015-12-16 2017-06-22 6K Inc. Spheroidal dehydrogenated metals and metal alloy particles
US10987735B2 (en) 2015-12-16 2021-04-27 6K Inc. Spheroidal titanium metallic powders with custom microstructures
US9669464B1 (en) * 2016-02-10 2017-06-06 University Of Utah Research Foundation Methods of deoxygenating metals having oxygen dissolved therein in a solid solution
EP3442726B1 (en) 2016-04-11 2023-01-04 AP&C Advanced Powders And Coatings Inc. Reactive metal powders in-flight heat treatment processes
JP6659872B2 (ja) * 2016-09-08 2020-03-04 セウォン ハードフェイシング カンパニー リミテッドＳｅｗｏｎ Ｈａｒｄ Ｆａｃｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 高流動性溶射用粒子及びその製造方法
US20190289759A1 (en) * 2016-10-31 2019-09-19 3M Innovative Properties Company High-loading-level composites for electromagnetic interference (emi) applications
US11077497B2 (en) 2017-06-07 2021-08-03 Global Titanium Inc. Deoxidation of metal powders
CN107931626A (zh) * 2017-12-18 2018-04-20 南通金源智能技术有限公司 一种新型3d打印铝合金粉末的成分及制备方法
FR3077287B1 (fr) 2018-01-31 2023-09-22 Saint Gobain Ct Recherches Poudre pour revetement de chambre de gravure
KR102085420B1 (ko) * 2018-03-28 2020-03-05 (주)세원하드페이싱 유동성 향상을 위한 마이크로파 플라즈마를 이용한 세라믹 분말의 표면 처리 방법
CN108608002A (zh) * 2018-05-14 2018-10-02 王海军 一种利用高能高速等离子焰流球化粉末的装置及方法
CN108620597A (zh) * 2018-05-14 2018-10-09 宝鸡市新福泉机械科技发展有限责任公司 一种高能等离子焰流制备球形粉末的装置和方法
CN108526472A (zh) * 2018-05-14 2018-09-14 宝鸡市新福泉机械科技发展有限责任公司 一种自由电弧制备金属球形粉末的装置和方法
WO2019246257A1 (en) 2018-06-19 2019-12-26 Amastan Technologies Inc. Process for producing spheroidized powder from feedstock materials
CN108675773B (zh) * 2018-07-10 2021-07-06 哈尔滨工业大学 一种燃烧合成气雾法制备氧化铝基纳米共晶复合微粉的方法
AU2020264446A1 (en) 2019-04-30 2021-11-18 6K Inc. Mechanically alloyed powder feedstock
AU2020266556A1 (en) 2019-04-30 2021-11-18 6K Inc. Lithium lanthanum zirconium oxide (LLZO) powder
JP2023512391A (ja) 2019-11-18 2023-03-27 シックスケー インコーポレイテッド 球形粉体用の特異な供給原料及び製造方法
US11590568B2 (en) 2019-12-19 2023-02-28 6K Inc. Process for producing spheroidized powder from feedstock materials
US10907239B1 (en) 2020-03-16 2021-02-02 University Of Utah Research Foundation Methods of producing a titanium alloy product
CN116034496A (zh) 2020-06-25 2023-04-28 6K有限公司 微观复合合金结构
KR20230073182A (ko) 2020-09-24 2023-05-25 6케이 인크. 플라즈마를 개시하기 위한 시스템, 디바이스 및 방법
JP2023548325A (ja) 2020-10-30 2023-11-16 シックスケー インコーポレイテッド 球状化金属粉末の合成のためのシステムおよび方法
JP7359136B2 (ja) * 2020-12-22 2023-10-11 信越化学工業株式会社 粒子状溶射材料及び希土類酸化物溶射材料の製造方法、並びに希土類酸化物溶射膜及びその形成方法
CN113414398A (zh) * 2021-06-21 2021-09-21 江苏天楹等离子体科技有限公司 一种等离子体制备金属粉末的设备及其方法
KR102416127B1 (ko) * 2021-11-01 2022-07-05 (주)코미코 구상의 yof계 분말의 제조방법, 이를 통해 제조된 구상의 yof계 분말 및 yof계 코팅층
CN113913723B (zh) * 2021-12-14 2022-02-22 矿冶科技集团有限公司 一种微米级多孔结构热障涂层粉末及其制备方法
CN115159979A (zh) * 2022-07-07 2022-10-11 郑州振中电熔新材料有限公司 一种利用氧化钇废料制造电熔钙钇复合稳定氧化锆的方法

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3943211A (en) * 1971-05-06 1976-03-09 Glasrock Products, Inc. Method of preparing magnesium oxide spheroids
US4019842A (en) * 1975-02-24 1977-04-26 Xerox Corporation Apparatus for forming magnetite electrostatographic carriers
US4076640A (en) 1975-02-24 1978-02-28 Xerox Corporation Preparation of spheroidized particles
DE3483189D1 (de) * 1983-01-24 1990-10-18 Gte Prod Corp Verfahren zur herstellung ultrafeinen metallpulvers.
US4520114A (en) * 1983-09-26 1985-05-28 Celanese Corporation Production of metastable tetragonal zirconia
DE259844T1 (de) * 1986-09-08 1988-08-11 Gte Products Corp., Wilmington, Del., Us Feine sphaerische pulverteilchen und verfahren zu ihrer herstellung.
FR2626797B1 (fr) * 1988-02-04 1991-04-19 Commissariat Energie Atomique Procede et installation pour l'amelioration de la qualite d'une poudre metallique ou ceramique
US4783214A (en) * 1988-02-29 1988-11-08 Gte Products Corporation Low oxygen content fine shperical particles and process for producing same by fluid energy milling and high temperature processing
US5124091A (en) * 1989-04-10 1992-06-23 Gte Products Corporation Process for producing fine powders by hot substrate microatomization
FR2690638B1 (fr) * 1992-05-04 1997-04-04 Plasma Technik Sa Procede et dispositif pour l'obtention de poudres a plusieurs composants et susceptibles d'etre projetees.
JP3350139B2 (ja) * 1993-03-31 2002-11-25 三菱レイヨン株式会社 球状シリカ粒子の製造方法
JP3585967B2 (ja) * 1994-10-07 2004-11-10 株式会社東芝 蛍光体の製造方法
JPH10137574A (ja) * 1996-07-26 1998-05-26 Nippon Denko Kk 粒子径大なる球状無機物粒子の製造方法
US6569397B1 (en) * 2000-02-15 2003-05-27 Tapesh Yadav Very high purity fine powders and methods to produce such powders
FR2764163B1 (fr) * 1997-05-30 1999-08-13 Centre Nat Rech Scient Torche a plasma inductif a injecteur de reactif
JP3510993B2 (ja) * 1999-12-10 2004-03-29 トーカロ株式会社 プラズマ処理容器内部材およびその製造方法
US6544665B2 (en) * 2001-01-18 2003-04-08 General Electric Company Thermally-stabilized thermal barrier coating
EP1239055B1 (en) * 2001-03-08 2017-03-01 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Thermal spray spherical particles, and sprayed components
JP4488651B2 (ja) * 2001-05-23 2010-06-23 高周波熱錬株式会社 熱プラズマによるセラミック又は金属の球状粉末の製造方法および装置
WO2003010092A1 (fr) * 2001-07-27 2003-02-06 Tdk Corporation Procede et appareil permettant de produire une poudre spherique a base d'oxyde, materiau composite dielectrique et substrat et processus permettant de produire ledit substrat
JP3931222B2 (ja) * 2001-09-05 2007-06-13 独立行政法人産業技術総合研究所 落下塔での制動を利用する衝突凝固による均一組成・均一組織材料の製造方法
US20030138658A1 (en) * 2002-01-22 2003-07-24 Taylor Thomas Alan Multilayer thermal barrier coating
US7118728B2 (en) * 2002-05-08 2006-10-10 Steward Advanced Materials, Inc. Method and apparatus for making ferrite material products and products produced thereby
US7357910B2 (en) * 2002-07-15 2008-04-15 Los Alamos National Security, Llc Method for producing metal oxide nanoparticles
WO2005017226A1 (en) * 2003-01-10 2005-02-24 University Of Connecticut Coatings, materials, articles, and methods of making thereof
JP3639279B2 (ja) * 2003-01-24 2005-04-20 高周波熱錬株式会社 熱プラズマによる粉末の合成／精製または球状化方法とその装置
WO2005021148A1 (en) * 2003-08-28 2005-03-10 Tekna Plasma Systems Inc. Process for the synthesis, separation and purification of powder materials
JP2005179109A (ja) * 2003-12-18 2005-07-07 Kyocera Corp 球状アルミナ、単結晶サファイア、ＧａＮ系半導体用基板、ＧａＮ系半導体装置、液晶プロジェクタ用透明板および液晶プロジェクタ装置
US7291403B2 (en) * 2004-02-03 2007-11-06 General Electric Company Thermal barrier coating system
US20070082131A1 (en) 2005-10-07 2007-04-12 Sulzer Metco (Us), Inc. Optimized high purity coating for high temperature thermal cycling applications
DE602006007780D1 (de) * 2005-10-21 2009-08-27 Sulzer Metco Us Inc Verfahren zur Herstellung hochreinen fliessfähigen Metalloxidpulvers durch Plasmaschmelzen

Also Published As

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EP1777302B1 (en) 2009-07-15
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JP2007112707A (ja) 2007-05-10

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