FR2560087A1 - BORE NITRIDE SURFACE ATOMIZATION ADJUSTMENT - Google Patents

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    • B22F9/00Making metallic powder or suspensions thereof
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02Spray pistols; Apparatus for discharge
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Abstract

ON ATOMISE UN CORPS DE MATERIAU A L'ETAT FONDU AYANT UN POINT DE FUSION ELEVE POUR PRODUIRE UN POURCENTAGE IMPORTANT DE FINES PARTICULES EN DIRIGEANT 15 LE CORPS SOUS FORME DE COURANT POUR LE FAIRE PENETRER DANS UNE ZONE D'ATOMISATION ET EN DIRIGEANT 22 UN COURANT DE GAZ D'ATOMISATION DANS LE COURANT PRECEDENT DE MANIERE A L'ATOMISER ET A LE DISPERSER. LORS DE L'ATOMISATION DU MATERIAU A L'ETAT FONDU, L'ORIFICE 22 D'OU SORT LE GAZ EST PLACE EN UN ENDROIT EXTREMEMENT PROCHE DE LA SURFACE DU COURANT A ATOMISER. APPLICATION A LA FABRICATION DES POUDRES.A BODY OF MELTED MATERIAL HAVING A HIGH MELTING POINT IS ATOMIZED TO PRODUCE A SIGNIFICANT PERCENTAGE OF FINE PARTICLES BY DIRECTING THE BODY IN THE FORM OF CURRENT TO PUT IT INTO A ZONE OF ATOMIZATION AND BY DIRECTING 22 A CURRENT OF ATOMIZING GAS IN THE PREVIOUS CURRENT SO AS TO ATOMIZE AND DISPERSATE IT. WHEN THE MATERIAL IS ATOMIZED IN THE MELT STATE, ORIFICE 22 FROM WHICH THE GAS EXITS IS LOCATED IN A LOCATION EXTREMELY CLOSE TO THE SURFACE OF THE CURRENT TO BE ATOMIZED. APPLICATION TO THE MANUFACTURING OF POWDERS.

Description

La présente invention concerne de manière généraleThe present invention relates generally

la fabrication de poudres à partir d'une masse fondue liqui-  the manufacture of powders from a liquid melt

de par atomisation et solidification. Plus particulièrement,  by atomization and solidification. More particularly,

elle concerne un procédé de préparation de matériaux à tem-  it relates to a process for the preparation of tempered materials

pérature élevée sous forme finement divisée par atomisation  high temperature in finely divided form by atomization

par fluide, un appareil dans lequel un tel procédé est exé-  fluid, an apparatus in which such a process is carried out

cuté et le produit ainsi obtenu.cut and the product thus obtained.

A titre d'exemple, la présente invention peut être appliquée à la fabrication de poudres à partir de masses  By way of example, the present invention can be applied to the manufacture of powders from masses

fondues de superalliages.fuses of superalloys.

Il existe un besoin bien établi pour un moyen  There is a well-established need for a means

économique permettant de fabriquer des poudres de superal-  economical way of making super-thermal powders

liages. On peut utiliser des poudres de ce type dans la réalisation d'articles en superalliages en faisant appel aux  bindings. Powders of this type can be used in the production of super alloy articles by making use of

techniques de la métallurgie des poudres. Les besoins indus-  powder metallurgy techniques. Industrial needs

triels présents pour de telles poudres sont en expansion et cette expansion se poursuivra car la demande d'articles en  trials present for such powders are expanding and this expansion will continue as the demand for

superalliages est de plus en plus grande.  Superalloys is getting bigger and bigger.

Actuellement, seulement environ 3% de la poudre fabriquée industriellement a un diamètre inférieur à 10 micromètres et le coût d'une telle poudre est par conséquent  Currently, only about 3% of the industrially manufactured powder has a diameter of less than 10 microns and the cost of such a powder is therefore

très élevé.very high.

Un élément important du prix de revient des pou-  An important element of the cost price of

dres fines, préparées par atomisation et employées dans des applications industrielles, est le coût du gaz utilisé dans -2 l'atomisation. Actuellement, le coût du gaz augmente avec le pourcentage de poudre fine qu'on désire obtenir dans un échantillon atomisé. De plus, comme on cherche à obtenir des poudres de plus en plus fines, la quantité de gaz par unité de masse de poudre produite augmente. Les gaz consommés dans la fabrication de la poudre, en particulier les gaz inertes  The fine, spray-prepared and used in industrial applications is the cost of the gas used in the atomization. Currently, the cost of the gas increases with the percentage of fine powder desired to be obtained in an atomized sample. In addition, as we seek to obtain finer and finer powders, the amount of gas per unit mass of powder produced increases. The gases consumed in the manufacture of the powder, in particular the inert gases

tels que l'argon, sont chers.such as argon, are expensive.

Il existe actuellement une demande industrielle croissante pour des poudres plus fines. Par conséquent, il est nécessaire de développer des techniques et appareils  There is currently a growing industrial demand for finer powders. Therefore, it is necessary to develop techniques and devices

d'atomisation par gaz qui permettent d'augmenter le rende-  gas atomization which increases the efficiency of

ment de la transformation en poudre d'un alliage à l'état fondu, et d'économiser le gaz consommé dans la production de poudre dans une plage de dimensions désirées, en particulier  the conversion of a molten alloy into powder, and to save the gas consumed in the production of powder in a desired size range, in particular

dans le cas o cette plage devient de plus en plus petite.  in case this beach becomes smaller and smaller.

La fabrication des poudres fines est influencée par la tension de surface de la masse fondue d'o provient la poudre fine. Pour des masses fondues ayant une tension de surface élevée, la fabrication d'une poudre fine est plus difficile et nécessite davantage de gaz et d'énergie. Le rendement typique actuel de la fabrication industrielle d'une poudre fine ayant un diamètre moyen inférieur à 37 micromètres obtenue à partir de métaux à l'état fondu ayant des tensions de surface élevées est de l'ordre de 25 à 40 %  The manufacture of fine powders is influenced by the surface tension of the melt from which the fine powder originates. For melts having a high surface tension, the manufacture of a fine powder is more difficult and requires more gas and energy. The typical current yield of industrial manufacture of a fine powder having an average diameter of less than 37 micrometers obtained from molten metals having high surface tensions is of the order of 25 to 40%

en poids.in weight.

On utilise des poudres fines de certains métaux  Fine powders of certain metals are used

ayant un diamètre inférieur à 37 micromètres dans la pulvé-  having a diameter of less than 37 micrometres in the pulverulent

risation à plasmas sous faible pression. Dans la préparation des poudres de ce type par les procédés industriels dont on dispose actuellement, un pourcentage de poudre aussi élevé  low pressure plasmas. In the preparation of powders of this type by the industrial processes currently available, a percentage of powder as high

que 60-75% doit être mis au rebut car la poudre est surdi-  60-75% should be discarded because the powder is

mensionnée. Cette nécessite de procéder à une élimination sélective de la seule poudre fine et à la mise au rebut de la poudre surdimensionnée a pour effet d'augmenter le coût  mensionnée. This requires selective removal of the only fine powder and the disposal of the oversized powder has the effect of increasing the cost

de la poudre utilisable.usable powder.

Les poudres fines trouvent également des utilisa-  Fine powders also find uses

tions dans le domaine, aux changements et à la croissance  in the field, changes and growth

rapides, des matériaux à solidification accélérée. En géné-  fast, accelerated solidification materials. In general

ral, plus le pourcentage de poudre fine pouvant être fabri-  the higher the percentage of fine powder that can be

qué par un procédé ou un appareil est grand, plus le procédé  If a process or apparatus is large, the process

ou l'appareil s'avère utile dans la technologie de la soli-  or the device proves useful in the technology of

dification accélérée.accelerated development.

On sait que la vitesse de solidification d'une particule à l'état fondu ayant des dimensions relativement petites dans un environnement à convection tel qu'un fluide ou une masse de fluide en mouvement est approximativement  It is known that the solidification rate of a melt particle having relatively small dimensions in a convective environment such as a moving fluid or mass of fluid is approximately

proportionnelle à l'inverse du carré du diamètre de la par-  proportional to the inverse of the square of the diameter of the

ticule. L'expression suivante s'applique par conséquent à  ticule. The following expression therefore applies to

cette relation.That relation.

o Tp D2 tp oo Tp D2 tp o

T est la vitesse de refroidissement de la par-  T is the cooling rate of the

P ticule et,P ticle and,

D est le diamètre de la particule.D is the diameter of the particle.

p Par conséquent, si la valeur moyenne du diamètre des particules de la composition est réduite de moitié, la vitesse de refroidissement augmente alors suivant un facteur égal à environ 4. Si le diamètre moyen est de nouveau réduit de moitié, la vitesse globale de refroidissement est 16 fois  Therefore, if the average particle diameter value of the composition is reduced by half, the cooling rate then increases by a factor of about 4. If the average diameter is again reduced by half, the overall cooling rate is 16 times

plus grande.bigger.

Il est souhaitable de fabriquer des poudres ayant  It is desirable to manufacture powders having

des particules de petites dimensions pour certaines applica-  small particles for some applications

tions, en particulier pour celles o la vitesse de refroi-  especially for those where cooling speed is

dissement de la particule joue un rôle important dans l'ob-  the particle plays an important role in the ob-

tention des propriétés. Par exemple, il existe un besoin -4-  retention of properties. For example, there is a need -4-

pour des poudres se solidifiant rapidement ayant des dimen-  for rapidly solidifying powders having

sions inférieures à 37 micromètres et, en particulier, pour la production de poudres de cette nature avec des moyens économiques. De plus, pour certaines applications il est impor- tant également de disposer de particules dont le spectre des dimensions est étroit. Par conséquent, si l'on souhaite disposer de particules ayant un diamètre de 100 micromètres  less than 37 micrometres and, in particular, for the production of powders of this kind with economic means. In addition, for some applications it is also important to have particles whose size spectrum is narrow. Therefore, if it is desired to have particles having a diameter of 100 micrometers

pour certaines applications, un procédé permettant de pro-  for certain applications, a method allowing

duire la plupart des particules dans la plage 80-120 micro-  most of the particles in the 80-120 micro-

mètres présentera un avantage important pour de nombreuses applications de ces particules par rapport à, par exemple,  meters will have a significant advantage for many applications of these particles compared to, for example,

un procédé dans lequel la majorité des particules est com-  a process in which the majority of particles are

prise dans la gamme 60-140 micromètres. Il y a également un  taken in the range 60-140 micrometers. There is also a

avantage économique important à pouvoir fabriquer des pou-  important economic advantage to be able to manufacture

dres ayant des dimensions moyennes de particules connues ou prévisibles ainsi qu'une plage prévisible des dimensions de  of average known or predictable particle size and a predictable range of

particules. La présente invention permet d'améliorer l'apti-  particles. The present invention makes it possible to improve the

tude à la fabrication de poudres de ce type à l'échelle  study in the manufacture of powders of this type on the scale

industrielle.industrial.

Si on fabrique des particules de 100 micromètres avec un premier procédé à partir d'un métal liquide donné à l'état fondu pour une application particulière, et qu'on  If 100 micron particles are made with a first process from a given molten liquid metal for a particular application, and

apprend ensuite à produire des particules ayant une dimen-  then learns to produce particles with a

sion moyenne de 50 micromètres, ce second procédé permettra  average of 50 micrometers, this second method will

un refroidissement et une solidification beaucoup plus rapi-  much faster cooling and solidification

des des particules formées à partir de ce même métal à l'état fondu. La présente invention enseigne un procédé qui  particles formed from the same metal in the molten state. The present invention teaches a method which

permet de former des particules plus petites avec des pour-  makes it possible to form smaller particles with

centages plus élevés à partir de masses fondues, entre autres, à partir d'un métal liquide à l'état fondu. Dans ce nouveau procédé on obtient une vitesse de solidification beaucoup plus rapide de ces particules, en partie parce que les particules produites sont elles-mêmes plus petites en moyenne et aussi parce que la fabrication peut être répétée  higher percentages from melts, among others, from a liquid metal in the molten state. In this new process a much faster rate of solidification of these particles is obtained, partly because the particles produced are themselves smaller on average and also because the manufacture can be repeated.

et est reproductible à l'échelle industrielle.  and is reproducible on an industrial scale.

L'obtention de particules de petites dimensions est intéressante en matière de refroidissement rapide et des  The obtaining of small particles is interesting in terms of rapid cooling and

avantages qui découlent du refroidissement rapide de cer-  benefits that result from the rapid cooling of cer-

S tains matériaux à l'état fondu. De cette façon on peut ob-  Some materials in the molten state. In this way we can ob-

tenir des propriétés amorphes et apparentées nouvelles. La  to maintain new amorphous and related properties. The

présente invention permet la fabrication de poudres consti-  The present invention allows the manufacture of powder constituents.

tuées de particules ayant de petites dimensions avec le  killed particles with small dimensions with the

refroidissement rapide ainsi permis.  fast cooling so allowed.

La technologie de la métallurgie des poudres a actuellement besoin de particules fines et ultrafines et de particules dont le diamètre est compris dans la gamme allant de 10 à 37 micromètres. Le procédé nouveau de la présente  Powder metallurgy technology currently requires fine and ultrafine particles and particles ranging in diameter from 10 to 37 micrometers. The new process of this

invention permet la fabrication de particules ayant un dia-  The invention allows the manufacture of particles having a di-

mètre moyen compris entre 10 micromètres et 37 micromètres.  average meter between 10 micrometers and 37 micrometers.

L'obtention de particules ayant ce petit diamètre peut s'avérer importante pour la consolidation du matériau par la métallurgie classique des poudres, car on a observé qu'une poudre ayant des particules de petites dimensions peut permettre une vitesse de frittage plus élevée. De plus, elle peut jouer un râle important dans la consolidation du matériau ayant des particules de petites dimensions avec un matériau ayant des particules de dimensions plus grandes dans le cas o cette consolidation est souhaitable sur la  Obtaining particles having this small diameter may be important for the consolidation of the material by conventional powder metallurgy, since it has been observed that a powder having small particles may allow a higher sintering rate. In addition, it can play an important role in the consolidation of the material having small particles with a material having particles of larger dimensions in the case where this consolidation is desirable on the

base d'une densité de tassage plus élevée.  based on a higher packing density.

Les tendances actuelles rencontrées dans la métal-  Current trends in metal-

lurgie des poudres créent un grand intérêt pour les poudres métalliques fines, c'est-à-dire pour les poudres ayant un diamètre inférieur à 37 micromètres, ainsi que pour les poudres ul.trafines, en particulier pour les poudres ayant un diamètre inférieur à 10 micromètres. Une tension de surface élevée dans un matériau à l'état fondu rend plus difficile  The powder industry is of great interest for fine metal powders, ie for powders having a diameter of less than 37 micrometers, as well as for ultrafine powders, in particular for powders having a diameter of less than 10 micrometers. High surface tension in a molten material makes it more difficult

la formation de particules de dimensions plus petites.  the formation of particles of smaller dimensions.

Un appareil classique de fabrication de poudre par atomisation à partir de métaux à l'état fondu donne des -6- produits dont les caractéristiques dépendent des procédés de  Conventional apparatus for the manufacture of atomized powder from molten metals gives products whose characteristics depend on the processes of the invention.

préparation et des matériaux qui ont des spectres de dimen-  preparation and materials that have spectra of

sions des particules relativement larges. Les spectres de  relatively large particles. Spectra of

grande largeur des dimensions des particules sont représen-  large width of the particle dimensions are

tés en figure 3 par les courbes A, B, C et D. L'examen de  shown in Figure 3 by the curves A, B, C and D. The examination of

ces courbes montre que les particules ont partout des dimen-  these curves show that particles everywhere have dimensions

sions allant de moins de 10 micromètres à plus de 100 micro-  from less than 10 microns to more than 100 micro-

mètres. Le pourcentage des particules d'une poudre fine,  meters. The percentage of particles of a fine powder,

c'est-à-dire d'un diamètre inférieur à 37 micromètres, fa-  that is, less than 37 micrometers in diameter,

briquée par la technologie classique se trouve dans la plage allant d'environ O à 40%, et le pourcentage de la poudre  Bricked by conventional technology is in the range of about 0 to 40%, and the percentage of the powder

ultrafine, c'est-à-dire d'un diamètre inférieur à 10 micro-  ultrafine, that is to say with a diameter of less than 10 micro-

mètres, obtenue avec cette technologie se trouve dans la gamme allant de rC O à 3%. A cause du faible pourcentage de la poudre à petites particules qui est formée dans de tels produits, le coût de la fabrication de la poudre ultrafine peut être excessif, pouvant atteindre des centaines, voire  meters, obtained with this technology is in the range from rC O to 3%. Because of the small percentage of the small particle powder that is formed in such products, the cost of manufacturing ultrafine powder may be excessive, as high as hundreds, or even

des milliers, de dollars par kilogramme.  thousands, of dollars per kilogram.

Les courbes de la figure 3, et plus particulière-  The curves in Figure 3, and more particularly

ment la courbe E, montrent que la plage de dimensions de  curve E, show that the size range of

particules obtenues avec les procédés de la présente inven-  particles obtained with the processes of the present invention.

tion lorsqu'on les emploie dans le mode de fabrication des  when they are used in the manufacturing process of

poudres fines est sensiblement meilleure que celle des pro-  fine powders is significantly better than

cédés classiques existants. Les données sur lesquelles sont basées les courbes A, B, C et D de la figure 3 proviennent d'un article de A. Lawly ayant pour titre: "Atomisation des poudres pour alliages spéciaux" (Atomization of Specialty  existing conventional assignments. The data on which Curves A, B, C, and D in Figure 3 are based are from an article by A. Lawly entitled "Atomization of Specialty Powder" (Atomization of Specialty).

Alloy Powders), paru dans le numéro de Janvier 1981 du Jour-  Alloy Powders), published in the January 1981 issue of

nal Of Metals.nal Of Metals.

Les données de l'article du Journal Of Metals, ainsi que celles ayant permis de construire les courbes A, B, C et D, concernent une poudre formée à partir de masses  The data of the article of the Journal Of Metals, as well as those which made it possible to build the curves A, B, C and D, concern a powder formed from masses

fondues de superalliages. Les données ayant permis de pré-  fuses of superalloys. The data that made it possible

parer la courbe E sont également des données concernant la préparation d'une poudre à partir d'une masse fondue de 7- superalliages de sorte que les deux ensembles de courbes  parte curve E are also data relating to the preparation of a powder from a melt of 7 superalloys so that the two sets of curves

sont tout à fait comparables.are quite comparable.

On sait qu'il existe de grandes différences dans la facilité de préparation d'une poudre à partir de familles différentes d'alliages. La figure 3 donne des distributions typiques des  It is known that there are great differences in the ease of preparation of a powder from different families of alloys. Figure 3 gives typical distributions of

particules de poudres dans le cas de poudres de superal-  particles of powders in the case of powders of super-

liages produites par différentes technologies d'atomisation.  bindings produced by different atomization technologies.

La courbe A concerne de la poudre atomisée avec de l'argon, les courbes B, C et D concernent des poudres fabriquées par la procédé à électrodes tournantes, le procédé à vitesse de  Curve A relates to atomized powder with argon, curves B, C and D relate to powders produced by the rotary electrode method,

solidification rapide, et l'atomisation sous vide, respecti-  rapid solidification, and vacuum atomization, respectively

vement.tively.

La zone ou bande hachurée, délimitée par les cour-  The area or hatched strip delimited by the

bes E et F, indique la plage des distributions des dimen-  besides E and F, indicates the range of distributions of

sions de poudre qu'on obtient en utilisant la présente in-  of powder obtained using the present invention.

vention dans le mode de fabrication de poudres fines.  in the manufacture of fine powders.

On voit facilement d'après les diverses courbes de la figure 3 que la poudre préparée selon le procédé de la présente invention, et en utilisant son appareil a une plage de dimensions de particules et de dimensions cumulées de particules, qui est beaucoup plus petite que les plages obtenues avec les procédés classiques, en particulier dans la plage des petites dimensions d'environ 60 micromètres et  It is readily apparent from the various curves of FIG. 3 that the powder prepared according to the process of the present invention, and using its apparatus, has a range of particle size and cumulative particle size, which is much smaller than the ranges obtained with conventional methods, particularly in the small size range of about 60 micrometers and

moins.less.

La zone hachurée du graphique entre les lignes B et F est une enveloppe faisant ressortir la partie de ce graphique o on peut fabriquer des produits en poudre en  The hatched area of the graph between lines B and F is an envelope showing the part of this graph where powdered products can be produced in

faisant appel aux procédés techniques de la présente inven-  using the technical processes of this invention.

tion dans le cas de la réalisation de poudres fines.  in the case of the production of fine powders.

D'après ce graphique, il apparaît que le procédé de la présente invention permet la formation de poudres ayant entre 10 et 37 % de particules de 10 micromètres et moins et celle de poudres ayant entre 40 et 70 % en cumul de  According to this graph, it appears that the process of the present invention allows the formation of powders having between 10 and 37% of particles of 10 microns and less and that of powders having between 40 and 70% cumulative

particules inférieures à 37 micromètres.  particles less than 37 micrometers.

- 8 - Avec les procédés et l'appareil de la présente  - 8 - With the methods and apparatus of this

invention on peut fabriquer une poudre fine avec un rende-  It is possible to manufacture a fine powder with a yield of

ment supérieur à celui qu'on obtient avec les autres procé-  higher than that obtained with the other procedures

dés et dispositifs d'atomisation par gaz car la pratique de la présente invention se traduit par des transferts d'éner- gie plus efficaces entre le gaz d'atomisation et le métal liquide devant être atomisé. Une façon de mettre en oeuvre cette meilleure fabrication de poudres fines consiste à rapprocher avec une proximité jamais atteinte jusque là le  The practice of the present invention results in more efficient energy transfers between the atomizing gas and the liquid metal to be atomized. One way of implementing this better manufacture of fine powders is to bring closer to a closeness never reached so far.

courant de la masse fondue et l'ajutage du gaz d'atomisa-  flow of the melt and the nozzle of the atomizing gas

tion. Cette étroite proximité de l'ajutage du gaz et de l'orifice du courant de masse fondue est désignée ici par l'expression "couplage étroit". Les avantages que présente le principe du couplage étroit ont été reconnus dans la littérature comme on l'expliquera ci-après; néanmoins, aucune invention n'a jusqu'à ce jour permis l'utilisation de ce principe avec des matériaux à haute température. Cela est dû, au moins en partie, au problème de l'accumulation de la masse fondue solidifiée à haute température sur l'ajutage du  tion. This close proximity of the gas nozzle and the melt flow orifice is referred to herein as the "close coupling". The advantages of the principle of close coupling have been recognized in the literature as will be explained hereinafter; however, no invention has so far permitted the use of this principle with high temperature materials. This is due, at least in part, to the problem of the accumulation of the high temperature solidified melt on the nozzle of the

gaz d'atomisation ainsi que sur d'autres parties de l'appa-  atomization gas and other parts of the

reil d'atomisation.atomization.

Un problème important associé aux ajutages et procédés d'atomisation par gaz de l'art antérieur a été la solidification de petits points et globules de l'alliage  An important problem associated with gas atomization nozzles and processes of the prior art has been the solidification of small dots and globules of the alloy.

atomisé à haute température sur les surfaces de l'ajutage.  atomized at high temperature on the surfaces of the nozzle.

L'accumulation sur l'ajutage qui en résulte a été parfois à l'origine de la cessation du processus d'atomisation. Cette cessation a pour origine la fermeture du trou de déversement de la masse fondue ou, au moins en partie, est due au fait que les gaz d'atomisation ne peuvent frapper directement  The resulting accumulation on the nozzle was sometimes the cause of the cessation of the atomization process. This cessation originates from the closure of the melt discharge hole or, at least in part, is due to the fact that the atomizing gases can not strike directly.

avec une énergie élevée le courant sortant de métal liquide.  with a high energy the current leaving liquid metal.

Dans les cas les plus sévères, cette accumulation du dépôt solide à la pointe de l'ajutage a provoqué sa- séparation de l'ajutage. Il en résulte alors parfois une contamination de la poudre formée avec le matériau provenant de l'ajutage ou - 9  In the most severe cases, this accumulation of solid deposit at the tip of the nozzle caused its separation from the nozzle. This sometimes results in contamination of the powder formed with the material from the nozzle or - 9

du système de décharge de la masse fondue.  of the melt discharge system.

Dans un appareil classique, on résout le problème de l'accumulation du matériau solidifié à haute température sur l'ajutage des gaz ou sur l'orifice du métal à l'état fondu en maintenant l'ajutage à une distance assez éloignée  In a conventional apparatus, the problem of the accumulation of solidified material at high temperature on the gas nozzle or on the orifice of the metal in the molten state is solved by maintaining the nozzle at a relatively remote distance.

de la zone d'atomisation, comme on l'expliquera plus pleine-  of the atomization zone, as will be explained more fully

ment ci-après.below.

Les problèmes de l'accroissement progressif des  The problems of the progressive increase of

nombreux petits points et globules de masse fondue solidi-  numerous small dots and solid melt globules

fiée sur l'ajutage d'atomisation est des plus critique pour  depended on the atomization nozzle is most critical for

les masses fondues à très hautes températures et en particu-  melts at very high temperatures and in particular

lier pour les métaux fondus qui présentent des températures  bind for molten metals that exhibit temperatures

de fusion élevées.high melting point.

Il exite une grande différence entre les pratiques qu'on peut utiliser avec des matériaux à basse température  There is a big difference between the practices that can be used with low temperature materials

pour la formation de brouillards en faisant tomber des cou-  for the formation of fog by

rants gazeux sur des courants liquides et le phénomène se produisant aux températures élevées. En général, dans la  gases on liquid currents and the phenomenon occurring at high temperatures. In general, in the

formation de brouillards à basse température, on peut utili-  formation of fogs at low temperature, it is possible to use

ser des matériaux qui sont liquides à la température ambian-  be materials that are liquid at room temperature

te et ceux qui le deviennent à des températures pouvant atteindre environ 300 C. L'atomisation des matériaux à ces faibles températures et en particulier des matériaux qui sont liquides à la température ambiante n'est pas affectée par l'occlusion de l'ajutage de pulvérisation par le métal solidifié avec l'importance rencontrée lorsqu'on utilise des métaux fondus à haute température ou autres matériaux à  and those that become so at temperatures up to about 300 C. The atomization of materials at these low temperatures and in particular materials that are liquid at room temperature is not affected by the occlusion of the nozzle of solidified metal spray with the importance encountered when using high temperature fused metals or other

haute température. L'amoncellement du matériau à basse tem-  high temperature. The accumulation of material at low tempera-

pérature sur un ajutage d'atomisation ne conduit pas à la destruction des éléments de l'ajutage même. De plus, aux basses températures, il y a une réaction et une interaction beaucoup moins grandes entre le métal atomisé et le tube de  The temperature on an atomization nozzle does not lead to the destruction of the elements of the nozzle itself. Moreover, at low temperatures, there is much less reaction and interaction between the atomized metal and the tube of

fourniture de masse fondue ou les matériaux des autres par-  supply of melt or materials from other parts

ties de l'ajutage d'atomisation. On peut utiliser un tube métallique de fourniture de masse fondue pour atomiser les  of the atomization nozzle. A metal melt supply tube can be used to atomize the

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matériaux à une température de 300 C ou moins, mais il faut employer des systèmes de fourniture en céramique aux hautes  materials at a temperature of 300 C or less, but ceramic supply systems must be used at high

températures de 1000 C, 1500 C, et 20000 C, et plus.  temperatures of 1000 C, 1500 C, and 20000 C, and more.

Une autre différence est que le gradient thermique dans la paroi d'un tube de fourniture de masse fondue entre cette masse fondue et le gaz d'atomisation augmente avec la température de la masse fondue à atomiser. Pour un système d'atomisation ayant une géométrie constante, il faut un  Another difference is that the thermal gradient in the wall of a melt supply tube between this melt and the atomizing gas increases with the temperature of the melt to be atomized. For an atomization system with a constant geometry, it takes a

débit gazeux plus grand lorsque la chaleur de la masse fon-  gaseous flow rate when the heat of the mass

due est plus élevée à cause de la plus grande quantité de chaleur à extraire. Une quantité plus grande de gaz par unité de volume de la masse fondue atomisée peut avoir pour conséquence une tendance plus marquée vers un jaillissement et un barbotage de la masse fondue dans l'appareil. Dans le cas o la masse fondue est très chaude, avec une température  due is higher because of the greater amount of heat to extract. A larger amount of gas per unit volume of the atomized melt may result in a greater tendency for spurting and bubbling of the melt into the apparatus. In the case where the melt is very hot, with a temperature

de l'ordre de 1000 C ou plus, une gouttelette peut se soli-  on the order of 1000 C or more, a droplet can become

difier et adhérer instantanément à une surface ayant une  instantly change and adhere to a surface with

température plus faible. Aux températures élevées, les maté-  lower temperature. At elevated temperatures, materials

riaux sont chimiquement plus actifs et peuvent former des liaisons plus solides aux surfaces avec lesquelles ils sont en contact que les matériaux fondus à des températures plus basses.  They are chemically more active and can form stronger bonds to the surfaces they are in contact with than the melted materials at lower temperatures.

Bien qu'on ne souhaite pas être lié par la préci-  Although we do not wish to be bound by the

sion de la représentation ou de la description donnée ici,  the representation or description given here,

on pense qu'il sera utile pour faire ressortir la nature et le caractère de la présente invention de procéder à une  it is thought useful to highlight the nature and character of the present invention to

description générale des mécanismes d'atomisation dont il  general description of the atomization mechanisms of which he

est question et qui ont été décrits dans l'art antérieur et de fournir une représentation graphique du phénomène se produisant avec l'atomisation de l'art antérieur. A cet  are discussed and which have been described in the prior art and provide a graphical representation of the phenomenon occurring with the atomization of the prior art. In this

effet, on se reportera à la figure 4 qui est une représenta-  Indeed, reference is made to Figure 4 which is a representation

tion schématique d'un phénomène d'atomisation de l'art an-  schematic representation of a phenomenon of atomisation of the art

térieur dont on donne à entendre qu'il s'est produit lors-  which is implied to have occurred during

qu'on fait appel aux procédés de l'art antérieur. Dans la figure, on a représenté la position de deux orifices de gaz  that the methods of the prior art are used. In the figure, the position of two gas orifices is represented.

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et 32 par rapport à un courant 34 de masse fondue comme  and 32 with respect to a melt stream 34 as

cela est classique dans l'art antérieur. Plus spécifique-  this is conventional in the prior art. More specific-

ment, les ajutages 30 et 32 du jet de gaz sont espacés du courant de la masse fondue et forment aussi un certain angle entre eux de sorte que les jets de gaz sont dirigés sur le  the nozzles 30 and 32 of the gas jet are spaced from the melt stream and also form a certain angle between them so that the gas jets are directed on the

courant de masse fondue à une distance importante des ajuta-  melt stream at a significant distance from the

ges. Cette figure est quelque peu schématique et on com-  ges. This figure is somewhat schematic and we

prendra que les ajutages 30 et 32 pourraient en réalité constituer un seul ajutage annulaire entourant l'appareil de fourniture de masse fondue et pourraient être alimentés à  will assume that the nozzles 30 and 32 could actually be a single annular nozzle surrounding the melt supply apparatus and could be powered from

partir d'une chambre de gaz classique. L'appareil de fourni-  from a conventional gas chamber. The supply apparatus

ture de masse fondue 36 est également représenté sous forme schématique. Dans l'art antérieur on connaît le phénomène selon lequel il y a formation d'un cône creux inversé dans le courant de masse fondue pendant sa descente vers la zone ou se produit la jonction des courants provenant des ajutages respectifs 30 et 32. Le point de jonction 38 est celui o pourraient se couper les deux axes, ou directions, des deux courants gazeux s'il n'y avait aucune interférence entre eux. Cependant, ils agissent sur le courant de la masse fondue pendant sa descente et une partie de cette action se traduit par la formation du cône creux inversé, représenté  The melt 36 is also shown schematically. In the prior art, the phenomenon is known that an inverted hollow cone is formed in the melt stream during its descent to the region where the junction of currents from the respective nozzles 30 and 32 occurs. Junction 38 is the one where the two axes, or directions, of the two gaseous currents could be cut if there were no interference between them. However, they act on the flow of the melt during its descent and part of this action is reflected by the formation of the inverted hollow cone, shown

dans la figure par la référence 40.  in the figure by the reference 40.

Le phénomène suivant se produisant dans le proces-  The following phenomenon occurring in the process

sus classique d'atomisation est l'éclatement de la paroi du cône en ligaments ou globules de masse fondue. Ce phénomène se produit dans la zone représentée dans la figure par la  The classic atomization is the bursting of the cone wall in ligaments or globules of melt. This phenomenon occurs in the area shown in the figure by the

référence 42.reference 42.

Le phénomène suivant se produisant dans l'atomisa-  The following phenomenon occurring in the atomisa-

tion classique est la dislocation ou atomisation des liga-  tional dislocation is the dislocation or atomisation of

ments en gouttelettes. Cela est représenté dans la figure comme se produisant généralement dans la zone au-dessous de laquelle o il y a formation des ligaments. On a représenté les gouttelettes ou particules individuelles comme étant  in droplets. This is shown in the figure as generally occurring in the area below which there is ligament formation. The individual droplets or particles are shown as being

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formées de gouttelettes ou globules plus gros.  formed of droplets or larger globules.

Selon cette représentation schématique, l'atomisa-  According to this schematic representation, the atomisa-

tion classique est un processus multiphénomènes, multi-  tion is a multi-phenomenon, multi-

étapes, dont le premier phénomène est la formation du cône inversé; le second phénomène est l'éclatement de la paroi  stages, of which the first phenomenon is the formation of the inverted cone; the second phenomenon is the bursting of the wall

du cône en ligaments, et le troisième phénomène la disloca-  cone in ligaments, and the third phenomenon dislocates

tion des ligaments en gouttelettes.droplet ligaments.

S'agissant de la formation des gouttelettes, on  With regard to the formation of droplets,

voit d'après cette description qu'il s'agit d'un phénomène  sees from this description that this is a phenomenon

secondaire en ce sens qu'un pourcentage très élevé des gout-  in the sense that a very high percentage of

telettes est formé par éclatement des ligaments ou globules.  telettes is formed by bursting ligaments or globules.

Les travaux les plus poussés sur l'atomisation de métaux liquides avec couplage à distance qu'on trouve dans  The most advanced work on the atomization of liquid metals with remote coupling found in

la littérature technique ont pour titre: "The Disintegra-  The technical literature is entitled: "The Disintegration

tion of Liquid Lead Streams by Nitrogen Jets" (Désinté-  Liquid Lead Streams by Nitrogen Jets

gration de Courants Liquides de Plomb par des Jets d'Azote) de J.B. See, J. Rankle et T.B. King, Met. Trans. 4 (1973) p.  Flow of Lead Liquid Currents by Nitrogen Jets) by J. B. See, J. Rankle and T. B. King, Met. Trans. 4 (1973) p.

2669-2673, ce document décrivant les phénomènes d'atomisa-  2669-2673, this document describing the phenomena of atomisa-

tion sur la base sur des études faites à l'aide de la photo-  on the basis of studies carried out with the help of

graphie rapide.fast graphing.

Ce qui est distinct et nouveau dans le procédé de la présente invention est la formation grandement réduite de  What is distinct and new in the process of the present invention is the greatly reduced formation of

particules secondaires et le degré très élevé de la forma-  secondary particles and the very high degree of

tion directe principale de particules à partir immédiatement de la masse fondue et sans qu'il soit nécessaire de passer par une seconde étape de subdivision de la masse fondue,  main direct action of particles immediately from the melt and without the need to go through a second step of subdivision of the melt,

comme cela est illustré schématiquement en figure 4 et dé-  as schematically illustrated in Figure 4 and de-

crit précédemment.previously written.

Pour éviter que des gouttelettes à une température aussi élevée n'adhèrent à la partie de l'appareil qui est refroidie par le mécanisme d'alimentation en gaz, l'appareil d'atomisation à haute température de l'art antérieur fournit  To prevent droplets at such a high temperature from adhering to the portion of the apparatus that is cooled by the gas supply mechanism, the prior art high temperature atomizing apparatus provides

le gaz à partir d'un ou plusieurs ajutages qui sont relati-  the gas from one or more nozzles which are relatively

vement éloignés de la surface du courant frappé par les jets  distant from the surface of the current struck by the jets

gazeux.gaseous.

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Lorsque l'ajutage est espacé de la zone d'atomisa-  When the nozzle is spaced from the atomization zone

tion, il y a une réduction appréciable de l'énergie du gaz pendant son déplacement entre l'ajutage le fournissant et le point d'impact avec le métal liquide devant être atomisé. Il y a des pertes importantes de diffusion et d'entraînement pendant que le gaz parcourt la distance séparant l'ajutage du courant de la masse fondue. On a estimé que la perte  There is an appreciable reduction in the energy of the gas during its movement between the nozzle providing it and the point of impact with the liquid metal to be atomized. There are significant losses of diffusion and entrainment as the gas travels the distance between the nozzle and the stream from the melt. It has been estimated that the loss

énergétique dépassait 90% de l'énergie initiale pour cer-  more than 90% of the initial energy to

taines réalisations d'équipements d'atomisation de métal à l'état fondu d'utilisation courante. Il en résulte que les  some embodiments of commonly used molten metal atomization equipment. As a result,

procédés faisant appel à des jets gazeux situés à une cer-  processes using gas jets located at a

taine distance d'un courant ou d'une masse de matériau fondu devant être atomisé n'utilisent de manière économique le gaz  The distance of a current or a mass of molten material to be atomized does not use the gas economically.

car il faut beaucoup de gaz pour compenser la perte d'éner-  because it takes a lot of gas to make up for the loss of energy

gie se produisant dans le courant gazeux avant qu'il y ait  occurring in the gaseous stream before there is

contact avec le courant de métal fondu.  contact with the stream of molten metal.

Un tel couplage à distance d'un courant d'une  Such a remote coupling of a current of a

masse fondue et d'orifices de -fourniture de gaz d'atomisa-  melt and atomizing gas supply orifices

tion est illustré dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique n 4 272 463; 3 588 951; 3 428 718; 3 646 176: 4 080 126; 4 191 516 et 3 340 338, bien que non décrit en terme de  This is illustrated in U.S. Patent Nos. 4,272,463; 3,588,951; 3,428,718; 3,646,176: 4,080,126; 4,191,516 and 3,340,338, although not described in terms of

couplage à distance.remote coupling.

On connaît dans l'art antérieur l'utilisation d'ajutages en métal et même en matériau plastique dont le  It is known in the prior art to use nozzles made of metal and even of plastic material

jet gazeux est très proche du tube ou de l'orifice de four-  gas jet is very close to the tube or

niture de liquide. Par exemple, l'atomisation d'un liquide à la température ambiante peut s'effectuer sans solidification et accumulation sérieuses du liquide sur l'ajutage. Certains  liquid. For example, the atomization of a liquid at room temperature can be carried out without solidification and serious accumulation of liquid on the nozzle. Some

ajutages de pulvérisation de peinture, par exemple, corres-  paint spray nozzles, for example, corres-

pondent à ce type de construction.lay with this type of construction.

Dans l'ouvrage intitulé "The Production of Metal  In the book titled "The Production of Metal

* Powders by Atomisation" (La fabrication de poudres métalli-* Powders by Atomisation "(The manufacture of metal powders

ques par atomisation) de John Keith Beddow et publié par  by atomization) by John Keith Beddow and published by

Hayden Publishers, on se reporte en page 45 à diverses réa-  Hayden Publishers, see page 45 for various

lisations d'ajutages pour la fabrication d'un métal en  nozzle designs for the manufacture of a metal

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poudre à partir d'un courant métallique à l'état fondu. Une telle atomisation implique une atomisation par gaz à haute température. Les ajutages de Beddow sont annulaires en ce sens qu'ils comportent un orifice central pour le développement et la fourniture d'un courant métallique liquide. Le gaz est  powder from a metal stream in the molten state. Such atomization involves gas atomization at high temperature. The Beddow nozzles are annular in that they have a central orifice for the development and supply of a liquid metal stream. The gas is

fourni par un ajutage annulaire qui entoure l'orifice cen-  provided by an annular nozzle which surrounds the central orifice

tral. Les ajutages de Beddow présentent une similarité  tral. Beddow's nozzles are similar

superficielle avec celui représenté en figure 1 de la pré-  superficial with that shown in Figure 1 of the pre-

sente description. Le problème de l'accumulation sur des  description. The problem of accumulation on

ajutages annulaires tels que ceux décrits dans l'ouvrage de Beddow est développé immédiatement au-dessous des figures de la page 45 sous la forme suivante: " Un problème important soulevé par les ajutages 1S annulaires est celui de "l'accumulation" sur le corps de l'ajutage métallique. Cela est dû au  Annular nozzles such as those described in Beddow's work are developed immediately below the figures on page 45 in the following form: "An important problem raised by the annular 1S nozzles is that of" build-up "on the body of the metal nozzle, this is due to

jaillissement de métal fondu sur la partie inté-  molten metal spurting on the part

rieure de l'ajutage, en particulier à proximité du pourtour situé au fond. Il y a solidification du métal ayant jailli, amoncellement de davantage de  top of the nozzle, especially near the perimeter at the bottom. There is solidification of the metal that has sprung up, accumulation of more

métal liquide et, à un stade ultérieur du proces-  liquid metal and, at a later stage of the process,

sus, le jet d'air provoque l'inflammation du métal  the air jet causes inflammation of the metal

chaud s'étant accumulé. C'est ainsi que l'opéra-  hot having accumulated. This is how the opera-

teur peut perdre assez facilement un bloc d'ajutage." Ainsi, bien qu'une telle conception des ajutages soit connue, l'homme du métier n'a pas été en mesure dans l'art antérieur de résoudre le problème exposé par Beddow de l'atomisation par gaz des matériaux à haute température et  It may well be possible for a nozzle block to lose a nozzle block relatively easily. "Thus, although such a nozzle design is known, one skilled in the art has not been able in the prior art to solve the problem presented by Beddow of gas atomization of materials at high temperature and

en particulier des métaux.especially metals.

On trouve dans les brevets des Etats-Unis d'Améri-  It is found in the United States of America patents

que d'autres sources d'information sur la forme des ajutages  other sources of information on the shape of the nozzles

destinés à être utilisés dans la technologie de l'atomisa-  intended for use in atomizing technology

tion. Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 2 997 245, on décrit un procédé d'atomisation d'un métal liquide en  tion. U.S. Patent No. 2,997,245 describes a method of atomizing a liquid metal into

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utilisant ce qu'on appelle "des ondes de choc".  using what is called "shock waves".

Dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 988 084, on décrit un schémapermettant de générer un fin courant de métal sur un cône inversé creux et d'intercepter ce courant par un jet annulaire de gaz. Dans ce schéma, le courant gazeux d'atomisation est dirigé contre un seul côté du cône de métal fondu, c'est-à-dire contre l'extérieur du cône, et aucun gaz n'est envoyé contre l'autre côté du cône du métal à l'état fondu, c'est-à-dire la surface intérieure du cSne. Dans la pratique de certains modes de la présente invention, on dirige le gaz d'atomisation contre toutes les surfaces du courant de la masse fondue. Le cône inversé du brevet n 3 988 084 ressemble au cône inversé formé pendant l'atomisation classique par gaz avec couplage à distance d' un courant de métal liquide descendant, décrite ci-dessus, en ce sens que le gaz n'agit que sur un côté du voile du métal liquide au bord inférieur du cône inversé. Le voile se répand sur le cône inversé jusqu'à son bord et le gaz balaye  In U.S. Patent No. 3,988,084, a schemappermettant is disclosed for generating a thin metal current on a hollow inverted cone and for intercepting this current by an annular gas jet. In this scheme, the atomizing gas stream is directed against only one side of the molten metal cone, that is, against the outside of the cone, and no gas is directed against the other side of the cone. molten metal, i.e. the inner surface of the cne. In the practice of certain embodiments of the present invention, the atomizing gas is directed against all surfaces of the melt stream. The inverted cone of US Pat. No. 3,988,084 resembles the inverted cone formed during conventional gas atomization with remote coupling of a downward liquid metal stream, described above, in that the gas only acts on one side of the veil of the liquid metal at the lower edge of the inverted cone. The veil spreads on the inverted cone to its edge and the gas sweeps

le métal entre le bord et le cône creux convergent.  the metal between the edge and the hollow cone converge.

Le présent inventeur a préparé une thèse ayant pour titre "The Production and Consolidation of Amorphous Metal Powder" (Production et consolidation d'une poudre  The present inventor has prepared a thesis entitled "The Production and Consolidation of Amorphous Metal Powder".

métallique amorphe) et soutenu cette thèse devant le Depart-  amorphous metal) and supported this thesis before the Depart-

ment of Mechanical Engineering à l'Université Northeastern, Boston, Massachusetts, en septembre 1980. La thèse décrit l'utilisation d'un ajutage annulaire de gaz avec un tube d'alimentation en céramique et/ou en métal graphite. Dans  Department of Mechanical Engineering at Northeastern University, Boston, Massachusetts, September 1980. The thesis describes the use of an annular gas nozzle with a ceramic and / or graphite metal feed tube. In

cette thèse, on présente des perfectionnements dans la fa-  this thesis presents improvements in the

brication d'une poudre ayant une proportion élevée de poudre plus fine par atomisation d'un métal à l'état de fusion avec  forming a powder having a high proportion of finer powder by atomizing a metal in the melt with

un jet annulaire de gaz.an annular jet of gas.

La présente invention a pour buts:The present invention aims to:

de fabriquer une fine poudre métallique directe-  to make a fine metallic powder directly

ment à partir de l'état liquide et sans avoir à utiliser un  from the liquid state and without having to use a

processus secondaire tel que le changement, sinon la subdi-  secondary process such as change, if not subdi-

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vision, du matériau formé initialement en un ruban ou une feuille ou une bande de matériau similaire à l'état solide, fabriquer de la poudre à partir d'une masse fondue avec un pourcentage sensiblement plus élevé de particules plus fines,  vision, of material initially formed into a ribbon or sheet or strip of similar solid-state material, making powder from a melt with a substantially higher percentage of finer particles,

fabriquer directement de la poudre ayant des di-  directly make powder with di-

mensions de particules plus uniformes, fabriquer de la poudre par une atomisation plus efficace par un gaz,  more uniform particle sizes, making powder by more efficient atomization by a gas,

prévoir un procédé et un appareil pour une fabri-  provide a method and apparatus for a manufacturer

cation plus efficace d'une poudre ayant des dimensions de particules désirées par atomisation par gaz, fabriquer de la poudre à partir de masses fondues à hautes températures, avec un faible coût, s15 fabriquer des articles utiles en poudre provenant d'alliages qui ne peuvent être transformés en articles utiles lorsqu'on emploie des techniques classiques, permettre la fabrication de poudre en suivant des techniques de solidification rapide pour la formation d'articles manufacturés, produire une poudre nouvelle et distincte à partir d'une masse fondue par atomisation gazeuse et de le faire d'une manière économique, prévoir un ajutage et un procédé d'atomisation qui soit auto-nettoyant; prévoir un ajutage qui ait une longue durée de service; prévoir un ajutage qui puisse être réutilisé;  more efficient cation of a powder having the desired particle size by gas atomization, making powder from melts at high temperatures, at low cost, making useful articles in powder from alloys which can not be transformed into useful articles when conventional techniques are used, allow the manufacture of powder by fast solidification techniques for the formation of manufactured articles, produce a new and distinct powder from a gaseous atomized melt and to do it in an economical way, to provide a nozzle and a process of atomization which is self-cleaning; provide a nozzle that has a long service life; provide a nozzle that can be reused;

prévoir un ajutage qui ne soit pas sujet à l'amon-  provide a nozzle that is not subject to

cellement et à l'attaque des métaux liquides comme cela est  and the attack on liquid metals like this is

le cas des ajutages de l'art antérieur.  the case of the nozzles of the prior art.

prévoir un procédé de limitation de l'amoncelle-  provide a method of limiting the pile

ment de la masse fondue sur un appareil d'atomisation, prévoir un procédé qui permet des utiliations  melt on an atomizing device, provide a process that allows the use of

continues à long terme de l'appareil d'atomisation.  Continuous long-term atomization apparatus.

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D'autres objets apparaîtront en partie et seront  Other objects will appear in part and will be

soulignés en partie dans la description qui suit.  partly underlined in the following description.

Dans l'un de leurs aspects généraux, les objets de la présente invention peuvent être atteints en prévoyant un tube de fourniture de masse fondue de manière à délivrer la masse directement à une zone d'atomisation, en fournissant  In one of their general aspects, the objects of the present invention can be achieved by providing a melt supply tube so as to deliver the mass directly to an atomization zone, providing

le gaz d'atomisation à la zone à partir d'au moins un orifi-  the atomizing gas to the zone from at least one ori-

ce de gaz situé en un endroit immédiatement proche de la zone, et en réalisant en nitrure de bore les surfaces de  gas located in a place immediately close to the zone, and realizing in boron nitride the surfaces of

l'appareil soumises aux éclaboussures provenant de la zone.  the apparatus subject to splashing from the area.

La description qui va suivre se réfère aux figures annexées  The following description refers to the appended figures

qui représentent respectivement: Figure 1, une vue en coupe verticale d'un type d'ajutage d'atomisation par gaz pouvant être utilisé dans la mis en pratique de la présente invention; Figure 2, un détail de la pointe d'atomisation de la figure 1, illustrant certaines cotes A et B; Figure 3, un graphique de certains paramètres concernant la distribution des dimensions de particules de la fraction cumulée des particules dans des échantillons de poudres préparés par différentes méthodes;  which respectively show: Figure 1, a vertical sectional view of a type of gas atomization nozzle suitable for use in the practice of the present invention; Figure 2, a detail of the atomization tip of Figure 1, illustrating certain dimensions A and B; Figure 3 is a graph of some parameters relating to particle size distribution of the cumulative fraction of particles in powder samples prepared by different methods;

Figure 4, une illustration schématique d'un phéno-  Figure 4 is a schematic illustration of a phenomenon

mène d'atomisation de l'art antérieur.  atomization leads of the prior art.

En liaison avec la figure 1, on a représenté en  In connection with Figure 1, there is shown

coupe verticale un mode de réalisation d'un ajutage d'atomi-  vertically cutting an embodiment of an atomization nozzle

sation 10 selon la présente invention. Dans la pratique de la présente invention, on peut utiliser aussi de nombreuses variantes d'ajutages d'atomisation, celles-ci étant décrites  10 according to the present invention. In the practice of the present invention, it is also possible to use numerous variants of atomization nozzles, these being described

par ailleurs dans la présente spécification.  otherwise in this specification.

L'ajutage 10 comporte un revêtement intérieur 12 en céramique ayant une extrémité supérieure 14 dans laquelle on introduit le métal liquide devant être atomisé, et une extrémité inférieure 16 d'o peut sortir le métal à atomiser sous forme de courant descendant. L'extrémité inférieure  The nozzle 10 has a ceramic inner liner 12 having an upper end 14 into which the liquid metal to be atomized is introduced, and a lower end 16 of o can output the metal to be atomized as a downflow. The lower end

comporte une pointe inférieure 17 ayant une surface exté-  has a lower tip 17 having an outer surface

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rieure 18 en forme de tronc de cône inversé. Le métal à  upper 18 in the form of inverted truncated cone. The metal to

l'état fondu sortant du tube 12 à l'extrémité 16 est entraî-  the molten state coming out of the tube 12 at the end 16 is

né par le gaz à partir d'un orifice annulaire que comporte l'ajutage 10. Le jet annulaire de gaz est constitué d'un gaz provenant d'une chambre 20 et se dirigeant vers la bas en  gas jet from an annular orifice of the nozzle 10. The annular gas jet is made of a gas from a chamber 20 and

passant par une ouverture 22 formée entre une surface inté-  passing through an opening 22 formed between an integral surface

rieure chanfreinée 24 et la surface en forme de cône inversé ou surface chanfreinée 18 du tube 12 d'alimentation en métal. L'orifice annulaire 22, servant à la sortie des jets  chamfered top 24 and the inverted cone-shaped surface or chamfered surface 18 of the metal feeding tube 12. The annular orifice 22 serving for the exit of the jets

de gaz, peut comporter des surfaces ayant une forme chan-  of gas, may have surfaces having a

freinée de manière à correspondre généralement à la surface chanfreinée 18 du revêtement 12. Par conséquent, l'ouverture 22 peut être définie par la surface extérieure chanfreinée 18 du revêtement 12, la surface chanfreinée correspondante 26 de la partie inférieure de la chambre annulaire de gaz 20  braked so as to generally correspond to the chamfered surface 18 of the coating 12. Therefore, the aperture 22 may be defined by the chamfered outer surface 18 of the coating 12, the corresponding chamfered surface 26 of the lower portion of the annular gas chamber 20

et la surface opposée et en regard 24 d'une plaque 32 cons-  and the opposite and facing surface 24 of a plate 32 con-

tituant la fermeture inférieure de la chambre 20. La surface inférieure 18 du revêtement 11 forme une arête d'un petit  locating the lower closure of the chamber 20. The lower surface 18 of the coating 11 forms an edge of a small

méplat 19. L'autre arête du méplat 19 est formée par l'ori-  19. The other edge of the flat 19 is formed by the opening

fice 15 de sortie de la masse fondue, ménagée également dans  the output of the melt, also provided in

le revêtement 12.the coating 12.

Après introduction d'un gaz à haute pression dans une conduite 30 à partir d'une source non représentée, celui-ci entre dans la chambre annulaire 20 et sort de l'orifice annulaire 22 pour venir frapper le courant de  After introduction of a gas at high pressure into a pipe 30 from a source not shown, it enters the annular chamber 20 and leaves the annular orifice 22 to strike the current of

métal fondu descendant dans le tube 12 et quittant l'extré-  molten metal descending into the tube 12 and leaving the end

mité 16 du revêtement 12 à la pointe 17.  16 of the coating 12 to the tip 17.

La surface de sortie 24 peut être formée de la manière classique sur le bord intérieur de la plaque 32 de fermeture de la chambre. La plaque 32 peut comporter des filets extérieurs de manière à permettre son vissage dans le bord inférieur 36 fileté intérieurement de la paroi latérale 34 de la chambre. L'élévation et l'abaissement de la plaque 32 qu'on obtient en vissant plus ou moins son bord intérieur dans la chambre 20 a pour effet de déplacer la surface 24  The outlet surface 24 may be formed in the conventional manner on the inner edge of the chamber closure plate 32. The plate 32 may comprise external threads so as to allow its screwing into the lower edge 36 threaded internally of the side wall 34 of the chamber. Raising and lowering the plate 32 obtained by screwing its inner edge more or less in the chamber 20 has the effect of moving the surface 24

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par rapport à la surEace 18 et par conséquent d'ouvrir ou de fermer l'orifice annulaire 22 ainsi que d'élever cet orifice  relative to the surEace 18 and therefore to open or close the annular orifice 22 and to raise this orifice

par rapport à la pointe inférieure 17 du tube 12 de fourni-  relative to the lower tip 17 of the supply tube 12

ture de masse fondue.melt.

Le logement 34 de la chambre comporte une partie supérieure annulaire 38 présentant un rebord intérieur 40 d'une seule pièce avec elle. Un cône annulaire 42, qui peut être en matériau céramique ou en métal, et qui constitue une  The housing 34 of the chamber has an annular upper portion 38 having an inner rim 40 in one piece with it. An annular cone 42, which may be made of ceramic material or metal, and which constitutes a

partie du tube 12 de guidage de la masse fondue, est sup-  part of the tube 12 for guiding the melt, is sup-

porté sur le rebord 40 par une collerette 44. La forme de la surface extérieure 26 du cône 42 joue un rôle important dans  carried on the flange 40 by a collar 44. The shape of the outer surface 26 of the cone 42 plays an important role in

la formation de la surface annulaire intérieure de la cham-  the formation of the inner annular surface of the chamber

bre 20 d'o le gaz est fourni à l'orifice annulaire 22. La surface extérieure 26 du cône 42 peut être alignée avec la surface extrême inférieure conique extérieure 18 du tube 12 de façon que les deux surfaces forment une surface conique  wherein the outer surface 26 of the cone 42 can be aligned with the outer conical lower end surface 18 of the tube 12 so that the two surfaces form a conical surface.

continue que longe le gaz provenant de la chambre 20 lors-  continues that gas runs from the chamber 20 when

qu'il est déchargé par l'orifice annulaire 22.  it is discharged through the annular orifice 22.

Comme représenté dans la figure, le tube 12 com-  As shown in the figure, the tube 12 com-

porte l'extrémité inférieure en pointe 17 et sa surface inférieure extérieure 18 a le même profil que la surface  carries the lower tip 17 and its outer lower surface 18 has the same profile as the surface

intérieure 26 du cône annulaire 42. Le tube comporte égale-  inside 26 of the annular cone 42. The tube also comprises

ment un rebord intermédiaire 46 qui permet de déterminer avec précision son positionnement vertical et de le régler par rapport à l'ensemble de l'ajutage 10 et de la surface  an intermediate rim 46 which makes it possible to determine accurately its vertical positioning and to adjust it with respect to the entire nozzle 10 and the surface

conique 26.conical 26.

Une bague supérieure annulaire 48 présente un bossage intérieur d'une seule pièce 50 qui s'appuie sur le rebord 46 pour maintenir le tube et les parties coniques du  An annular upper ring 48 has a one-piece inner boss 50 which rests on the flange 46 to hold the tube and conical portions of the

dispositif suivant un alignement précis.  device following a precise alignment.

Le moyen servant au maintien de l'ajutage assemblé dans l'appareil dans lequel le métal fondu est atomisé est  The means for holding the assembled nozzle in the apparatus in which the molten metal is atomized is

classique et ne fait pas partie de la présente invention.  conventional and is not part of the present invention.

La configuration et la forme de l'orifice à gaz permettant la pratique de la présente invention ne sont pas  The configuration and shape of the gas orifice for practicing the present invention are not

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limitées à la forme représentée en figure 1. Pour certaines applications, on préférera un ajutage ayant la forme d'un ajutage dit de Laval pour régler la détente du gaz libéré  limited to the shape shown in Figure 1. For some applications, it is preferred a nozzle having the shape of a nozzle called Laval to adjust the expansion of the released gas

par l'orifice 22 de la figure 1.through the orifice 22 of FIG.

En outre, il n'est pas indispensable que le jet  In addition, it is not essential that the jet

annulaire de gaz soit formé seulement par un orifice annu-  ring of gas is formed only by an annular orifice

laire, encore qu'on préfère ce type d'orifice. Au contraire, on peut créer le jet annulaire avec un cercle d'ajutages tubulaires alimentés individuellement, dirigés chacun vers la surface de la masse fondue. Le gaz provenant d'un tel cercle peut former un jet annulaire unique car tous les courants gazeux sortant des ajutages individuels convergent au droit de la surface de la masse fondue ou à proximité de  although this type of orifice is preferred. On the contrary, the annular jet can be created with a circle of individually powered tubular nozzles, each directed towards the surface of the melt. The gas from such a circle can form a single annular jet because all the gas streams leaving the individual nozzles converge at or near the surface of the melt.

cette surface.this surface.

D'autre part, l'angle suivant lequel le gaz est dirigé à partir d'un orifice vers la surface du courant de la masse fondue n'est pas limité à celui représenté dans la figure. Alors que certains angles ont la préférence pour  On the other hand, the angle at which gas is directed from an orifice to the surface of the melt stream is not limited to that shown in the figure. While some angles are preferred for

certaines combinaisons d'ajutages et de masses fondues de-  certain combinations of nozzles and melts

vant être atomisées, on sait qu'on peut obtenir une atomisa-  being atomized, we know that we can obtain atomization

tion avec des angles incidents compris entre une fraction de degré et 90 C. On a trouvé que l'atomisation effectuée avec un ajutage ayant la forme de la figure 1 et suivant un angle  tion with incident angles between a fraction of a degree and 90 C. It has been found that the atomization performed with a nozzle having the shape of Figure 1 and at an angle

d'incidence de 22 est particulièrement efficace pour fabri-  incidence of 22 is particularly effective in

quer des poudres fines ayant une concentration plus élevée  powders with a higher concentration

que celle obtenue avec les procédés de l'art antérieur.  than that obtained with the processes of the prior art.

Pour de nombreux métaux qu'on atomise, l'obtention  For many metals that are atomized, obtaining

d'une gouttelette ou particule se solidifiant plus rapide-  of a droplet or particle solidifying faster-

ment débouchera sur une amélioration de certaines propriétés  will lead to an improvement of certain properties

par rapport à une particule au refroidissement plus lent.  compared to a slower cooling particle.

Comme on l'a fait ressortir dans le contexte de la présente  As has been emphasized in the context of this

description, la vitesse de solidification rapide croît lors-  description, the rapid rate of solidification increases when

que le diamètre des particules diminue. Ainsi, une poudre plus fine implique l'obtention de vitesses de solidification plus grandes et non juste une poudre plus fine en soi. Une  that the diameter of the particles decreases. Thus, a finer powder involves obtaining larger solidification rates and not just a finer powder per se. A

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poudre plus fine en soi présente d'autres avantages vis-à-  finer powder in itself presents other advantages vis-à-

vis des matériaux classiques.screws classical materials.

S'agissant de l'obtention de vitesses de solidi-  With regard to the achievement of solidi-

fication plus élevées, l'une des observations courantes est une grande diminution de la ségrégation des composants d'un alliage dont est formée la particule. Par exemple, à la suite de cette diminution de la ségrégation, on peut élever le point de la fusion naissante de l'alliage. On peut élever le point de la fusion naissante pour la raison essentielle  One of the most common observations is a large decrease in the segregation of the components of an alloy from which the particle is formed. For example, as a result of this decrease in segregation, the point of the incipient fusion of the alloy can be raised. We can raise the point of the nascent fusion for the essential reason

que le procédé de la présente invention permet une nucléa-  that the process of the present invention permits a nucleation

tion homogène, ce qui signifie essentiellement que la soli-  uniformity, which essentially means that the solidarity

dification se produira virtuellement de manière instantanée, de sorte que le front solidifié se déplacera rapidement dans  will occur virtually instantaneously, so that the solidified front will move rapidly

le matériau liquide de la gouttelette sans qu'une ségréga-  the liquid material of the droplet without any segregation

tion se produise. L'effet net de ce qui précède est une structure homogène. En obtenant une structure homogène, la différence entre la température de liquidus de l'alliage et sa température de solidus est réduite et finalement ces deux températures se rapprochent l'une de l'autre. Le bénéficie en découlant est que finalement le point de fusion naissante est la température de solidus. La température de fusion de  occur. The net effect of the above is a homogeneous structure. By obtaining a homogeneous structure, the difference between the liquidus temperature of the alloy and its solidus temperature is reduced and finally these two temperatures are close to one another. The resulting benefit is that finally the nascent melting point is the solidus temperature. The melting temperature of

fines particules de ce type augmente et de plus la tempéra-  fine particles of this type increase and moreover the temperature

ture potentielle de fonctionnement de l'alliage se trouve élevée. Avec une poudre préparée de cette manière et en conformité avec la présente invention, on peut obtenir une consolidation réussie avec une amélioration des propriétés  The potential operating temperature of the alloy is high. With a powder prepared in this manner and in accordance with the present invention, successful consolidation with improved properties can be achieved.

grâce aux techniques de consolidation existant actuellement.  thanks to the existing consolidation techniques.

Si lorsqu'on essaie de consolider une poudre amorphe, fine, solidifiée rapidement en faisant appel aux types de techniques qu'on a utilisés dans le passé, on passe audessus de la température de transition, le matériau se cristallise. Ainsi, on ne peut consolider le matériau et conserver la structure amorphe pour la plupart des alliages amorphes. On est parvenu à consolider certains alliages amorphes, mais, dans le cas des superalliages qui restent  If one tries to consolidate an amorphous, fine powder, rapidly solidified using the types of techniques used in the past, one passes above the transition temperature, the material crystallizes. Thus, one can not consolidate the material and keep the amorphous structure for most amorphous alloys. Some amorphous alloys have been consolidated, but in the case of the remaining superalloys

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cristallins sous la forme solidifiée rapidement, on les a consolidés et on a observé une certaine amélioration des propriétés ou des propriétés bénéfiques dans le matériau  crystalline in the rapidly solidified form, they have been consolidated and some improvement in the properties or beneficial properties in the material has been observed.

consolidé et en particulier dans les aciers à outil solidi-  consolidated and in particular in solid-state

S fiés rapidement.Quickly attached.

Prenons le cas d'un échantillon d'une poudre très  Take the case of a sample of a very powdery

finement divisée; même si les effets de la vitesse de re-  finely divided; even if the effects of

froidissement sont éliminés, s'agissant simplement des di-  cooling are eliminated, simply because they are

mensions des particules, étant donné que chaque particule trouve son origine dans la masse fondue dont on suppose qu'elle est homogène, et en permettant que la ségrégation se produise, si on a une particule très petite, on va observer une ségrégation potentiellement moins importante que dans une très grande particule simplement par la définition du  particle size, since each particle has its origin in the melt which is supposed to be homogeneous, and allowing segregation to occur, if we have a very small particle, we will observe a potentially less significant segregation that in a very large particle simply by the definition of

matériau qui est à même de subir une ségrégation.  material that is able to segregate.

En second lieu, s'agissant des avantages présentés par des particules de petites dimensions, on a montré dans la littérature que des particules métalliques plus petites ont tendance à se fritter plus tôt à des températures plus basses et dans des temps plus courts que les particules de  Second, with respect to the advantages of small particles, it has been shown in the literature that smaller metal particles tend to sinter earlier at lower temperatures and in shorter times than particles. of

poudres de grandes dimensions. Il y a une force d'entraîne-  large powders. There is a driving force

ment plus grande pour le processus de frittage même. Cela présente un avantage sur le plan économique; En troisième lieu, l'un des problèmes associés à la métallurgie des poudres est la contamination de la poudre par des corps étrangers. Ces corps étrangers se mélangent à la poudre, puis se resserrent dans la pièce et finalement  larger for the sintering process itself. This presents an economic advantage; Thirdly, one of the problems associated with powder metallurgy is the contamination of the powder by foreign bodies. These foreign bodies mix with the powder, then tighten in the room and finally

représentent un site potentiel de défaillance dans la pièce.  represent a potential site of failure in the room.

Si l'on dispose d'une poudre très fine, la conviction cou-  If a very fine powder is available, the conviction

rante est qu'on peut tamiser la poudre et éliminer les gros corps étrangers de sorte qu'en ayant une poudre plus fine on peut préparer un échantillon final qui aura virtuellement des défauts plus petits que dans le cas o on utilise une  rante is that the powder can be sieved and the large foreign bodies removed so that by having a finer powder a final sample can be prepared which will have virtually smaller defects than in the case where a

poudre plus grossière.coarser powder.

Si l'on poursuit l'examen des autres avantages  Continuing consideration of other benefits

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présentés par les poudres fines, dans le cas o l'on pour-  fine powders, in the case where it is possible to

rait se les procurer à des conditions économiques en les  to obtain them at economic conditions in the

traitant selon le procédé de la présente invention, en sup-  according to the process of the present invention, by

posant des sphères de 10 micromètres par rapport à des sphères de 100 micromètres, le facteur de tassage est le même. Par conséquent, il est souhaitable d'avoir un autre ensemble de sphères encore plus petites pour remplir ces vides. Mais il y aura de nouveau des vides entre les sphères de petites dimensions et les sphères de grandes dimensions, de sorte qu'on aimerait disposer d'un autre ensemble de sphères plus petites pour remplir essentiellement les vides  spheres of 10 micrometers to spheres of 100 micrometers, the tamping factor is the same. Therefore, it is desirable to have another set of even smaller spheres to fill these voids. But there will again be gaps between small spheres and large spheres, so we would like to have another set of smaller spheres to essentially fill the voids

de taille plus petite.smaller in size.

Un domaine relativement nouveau ayant pour origine la solidification rapide est le développement de nouvelles séries d'alliages. A cause des vitesses de solidification plus lentes des matériaux classiques, les composants de l'alliage se séparent soit sous forme de composés internes métalliques fragiles soit de frontières à long grain. De tels matériaux présentent des propriétés qui sont à certains égards inférieures à celles des matériaux à solification rapide. Grâce à la solidification rapide, certains de ces matériaux solutés peuvent être maintenus en solution et agir en agents de renforcement et il en résulte qu'on recherche maintenant de nouvelles compositions d'alliages par le canal de la solidification rapide. Ces mêmes alliages, lorsqu'on les fabrique par des procédés classiques, peuvent devoir  A relatively new field originating from rapid solidification is the development of new series of alloys. Because of the slower solidification rates of conventional materials, the components of the alloy separate either as fragile internal metal compounds or as long-grain boundaries. Such materials have properties that are in some respects inferior to those of fast-curing materials. Due to the fast solidification, some of these solute materials can be maintained in solution and act as reinforcing agents and as a result, new alloy compositions are now being sought through the fast solidification channel. These same alloys, when manufactured by conventional methods, may have to

être rejetés car ils sont cassants. Cependant, on a mainte-  to be rejected because they are brittle. However, we have now

nant trouvé que ces alliages présentent des propriétés uti-  found that these alloys have useful properties

les si on les solidifie rapidement. Ce phénomène varie d'un  if they are solidified quickly. This phenomenon varies from one

système d'alliage à un autre, d'une vitesse de solidifica-  alloy system to another, a speed of solidification

tion à une autre. Finalement, les techniques de consolida-  to another. Finally, consolidation techniques

tion ont un effet sur le fait qu'on peut ou non utiliser le matériau. Une caractéristique importante de la présente  have an effect on whether or not the material can be used. An important feature of this

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invention est qu'elle permet la formation d'une poudre à  invention is that it allows the formation of a powder to

partir d'une masse fondue avec un rendement élevé de l'uti-  from a melt with a high efficiency of use

lisation des gaz. Le perfectionnement ainsi obtenu est tout à fait surprenant, en ce sens que la poudre finement divisée a un pourcentage plus élevé-de particules fines et on pour-  gas. The improvement thus obtained is quite surprising in that the finely divided powder has a higher percentage of fine particles and

rait raisonnablement penser que, pour obtenir une subdivi-  would reasonably be thought that in order to obtain a subdivision

sion aussi fine, il faudrait un débit gazeux beaucoup plus grand. Avec un débit gazeux beaucoup plus grand, il y aurait naturellement une diminution du rendement de l'utilisation du gaz; cependant, c'est par surprise qu'on a trouvé que  Such a fine fraction would require a much larger gas flow. With a much larger gas flow, there would naturally be a decrease in the efficiency of gas utilization; however, it was by surprise that we found that

l'utilisation des processus de la présente descrition per-  the use of the processes of this description

mettait de réduire réellement le gaz utilisé lorsqu'on fa-  actually reduced the gas used when

brique les particules très fines dans les pourcentages plus élevés pouvant être obtenu avec la présente invention par  brick the very fine particles in the higher percentages obtainable with the present invention by

rapport aux processus classiques.compared to classical processes.

En général, il est avantageux de disposer de  In general, it is advantageous to have

poudres ayant des particules fines d'un diamètre relative-  powders having fine particles of a relative diameter

ment uniforme ou d'un diamètre compris dans une plage plus petite. En effet, des particules de diamètre plus uniforme  uniformly or of a diameter within a smaller range. Indeed, particles of more uniform diameter

auront un historique de refroidissement lui-même plus uni-  will have a history of cooling itself more

forme. Un historique de refroidissement plus uniforme se  form. A more uniform cooling history is

traduit par des particules ayant des propriétés métallurgi-  translated by particles with metallurgical properties

ques plus uniformes.more uniform.

De plus, des particules de petite taille sont généralement des particules au refroidissement plus rapide  In addition, small particles are generally faster cooling particles

comme on l'a indiqué dans l'équation figurant dans l'intro-  as indicated in the equation contained in the introduction

duction de la présente demande. Dans le cas o une poudre présente une vaste plage de dimension de particules et est traitée en faisant appel aux techniques de la métallurgie des poudres, il y a une limite aux propriétés souhaitables qui peuvent être conférées à une composition et cette limite est liée à la composition et aux propriétés des grosses particules de la poudre entrant dans la composition. Les grosses particules constitueront un point ou des points potentiellement faibles, auxquels correspondront de faibles  the present application. In the case where a powder has a wide range of particle size and is processed using powder metallurgy techniques, there is a limit to the desirable properties that can be imparted to a composition and this limit is related to the composition and properties of large particles of the powder used in the composition. Large particles will constitute a point or points potentially weak, to which will correspond weak

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valeurs du point de fusion naissante ou d'autres propriétés.  nascent melting point values or other properties.

En règle générale, plus le diamètre des particules est petit, plus le diamètre moyen des particules est petit, plus la taille des petites particules de la poudre d'un ingrédient utilisé pour former un objet solide est uniforme,  In general, the smaller the particle diameter, the smaller the average particle diameter, the smaller the particle size of the powder of an ingredient used to form a solid object,

plus il est probable que le produit obtenu présentera cer-  the more likely it is that the product will have some

taines combinaisons de propriétés souhaitables dans des objets solides préparés à partir de la poudre. Idéalement,  certain combinations of desirable properties in solid objects prepared from the powder. Ideally,

si toutes les particules formées avaient exactement un dia-  if all the particles formed had exactly one di-

mètre de 20 micromètres, leur historique thermique serait essentiellement le même et les objets formés à partir de ces particules auraient des propriétés caractéristiques des  micrometers, their thermal history would be essentially the same and the objects formed from these particles would have characteristic properties of

particules de diamètre uniforme dont ils sont formés.  particles of uniform diameter of which they are formed.

Il serait, naturellement, souhaitable d'avoir des corps de particules plus gros dont la solidification se serait faite rapidement aux vitesses qui sont praticables avec des corps de particules plus petits. Cependant, à cause de la ségrégation interne des ingrédients métallurgiques se  It would, of course, be desirable to have larger particle bodies which would have solidified rapidly at speeds that are passable with smaller particle bodies. However, because of the internal segregation of metallurgical ingredients,

produisant à l'intérieur d'un gros corps de particule pen-  producing inside a large particle body

dant la solidification des gros corps et comme il y a une limite à la vitesse à laquelle la chaleur peut être extraite  the solidification of large bodies and as there is a limit to the rate at which heat can be extracted

des gros corps de particules pour obtenir une telle solidi-  large bodies of particles to obtain such solidity

fication, la formation de ces gros corps de particules à partir d'un métal à l'état fondu pendant l'obtention de la poudre par des techniques classiques d'atomisation présente une limitation quant au caractère de la poudre pouvant être  However, the formation of these large bodies of particles from a molten metal during powder production by conventional atomization techniques has a limitation as to the character of the powder which can be

fabriquée par des techniques classiques ainsi qu'une limita-  made by classical techniques as well as a limitation

tion quant aux utilisations pouvant être faites d'une telle poudre dans la réalisation de gros corps par la métallurgie des poudres. L'emploi des techniques de la métallurgie des poudres constitue actuellement la voie principale grâce à laquelle on obtient des produits de qualité supérieure en utilisant une poudre soumise à une solidification rapide. La présente invention permet d'améliorer la formation à la fois de ces petites particules et de ces gros corps avec la  tion as to the uses that can be made of such a powder in the production of large bodies by the metallurgy of powders. The use of powder metallurgy techniques is currently the main route through which higher quality products are obtained by using a rapidly solidified powder. The present invention makes it possible to improve the formation of both these small particles and these large bodies with the

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combinaison hautement souhaitable des propriétés des métaux se solidifiant rapidement. En outre, les articles formés ont un ensemble de- propriétés plus uniformes à cause du diamètre plus uniforme des particules de la poudre dont ils sont constitués.  highly desirable combination of properties of rapidly solidifying metals. In addition, the formed articles have a more uniform set of properties because of the more uniform diameter of the particles of the powder of which they are made.

L'une des caractéristiques unique de la technolo-  One of the unique features of the technology

gie rendue possible par la présente invention est qu'elle  made possible by the present invention is that it

permet un contrôle plus étroit d'un certain nombre de para-  allows for closer control of a number of

mètres d'un produit pulvérulent fabriqué par atomisation  meters of a powdered product produced by atomization

selon les enseignements de la présente description.  according to the teachings of the present description.

Par exemple, on a trouvé qu'il était possible de modifier la distribution quelque peu aléatoire des diamètres  For example, it has been found that it is possible to modify the somewhat random distribution of diameters

de particules que l'on rencontre dans les produits pulvéru-  of particles found in pulverulent products.

lents obtenus à partir des procédés de l'art antérieur de  slow ones obtained from the processes of the prior art of

manière à obtenir une plus grande concentration de dimen-  in order to achieve a greater concentration of

sions d'une valeur sélectionnée.selected value.

En second lieu, pour des dimensions de particules sélectionnées, il est possible de produire une plus grande quantité de particules de ces dimensions dans un lot de fabrication donné quelque soit le diamètre des particules que l'on a sélectionné. Si, par exemple, on a choisi un  Secondly, for selected particle sizes, it is possible to produce a larger quantity of particles of these dimensions in a given batch regardless of the particle diameter that has been selected. If, for example, we have chosen a

diamètre de particules de 10 micromètres comme taille prin-  particle diameter of 10 microns as the primary size

cipale de produit pour une poudre, le contr8le des variables dans la présente invention permettra de mettre l'accent sur  product for a powder, the control of the variables in the present invention will make it possible to focus on

la fabrication des particules de cette taille sélectionnée.  the manufacture of particles of this selected size.

En variante, si l'on sélectionne des particules de 50 micro-  Alternatively, if particles of 50 micro-

mètres ou de 100 micromètres comme diamètre désiré du pro-  meters or 100 micrometers as the desired diameter of the

duit, on peut alors modifier les paramètres du procédé en conformité avec les enseignements de la présente invention pour obtenir des produits qui ont une concentration plus  Therefore, the process parameters can be modified in accordance with the teachings of the present invention to obtain products which have a higher concentration.

élevée en particules dans la plage des dimensions sélection-  particulate matter in the range of

nées. Lorsqu'on utilise les procédés de l'art antérieur, il est possible de fabriquer une vaste plage de dimensions de particules dans un lot quelconque ou au cours d'une seule  born. When using the methods of the prior art, it is possible to manufacture a wide range of particle sizes in any batch or in a single batch.

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série de fabrication. Cependant, l'avantage économique rési-  manufacturing series. However, the economic advantage

de dans la possibilité de fabriquer un diamètre de particule avec un écart standart relativement étroit par rapport à un  of in the possibility of making a particle diameter with a relatively small standard deviation compared to a

produit ayant une taille de particule sélectionnée ou pré-  product having a particle size selected or pre-

sélectionnée. Par conséquent, la présente invention permet la production de poudres ayant davantage de valeur sur le plan économique au cours d'une série de fabrication donnée impliquant la consommation d'une certaine quantité d'énergie  selected. Therefore, the present invention allows the production of economically valuable powders during a given manufacturing run involving the consumption of a certain amount of energy.

et de matériaux.and materials.

Un avantage secondaire que présente la fabrication de poudre selon la présente invention est que non seulement  A secondary advantage of powder manufacture according to the present invention is that not only

celle-ci permet la fabrication d'une poudre ayant une rela-  this allows the manufacture of a powder with a rela-

tivement faible dispersion du diamètre des particules mais encore, grâce à cette faible dispersion les particules auront une microstructure sélectionnée. Par conséquent, il  However, thanks to this low dispersion, the particles will have a selected microstructure. Consequently, he

est possible, grâce aux enseignements de la présente inven-  possible, thanks to the teachings of the present invention.

tion, de former des particules ayant un diamètre relative-  tion, to form particles having a relative diameter

ment grand et une faible dispersion des dimensions pour un échantillon donné. Les particules plus grosses, étant donné qu'elles auront subi un refroidissement plus lent, auront une structure cristalline plus grossière que celles ayant  large size and low dispersion of dimensions for a given sample. Larger particles, as they will have cooled down more slowly, will have a coarser crystalline structure than those with

été refroidies plus rapidement.cooled faster.

Cependant, en variante, en choisissant les condi-  However, alternatively, by choosing the conditions

tions de fabrications pour lesquelles la dimension des par-  manufacturing processes for which the size of the

ticules est plus fine, il est possible de produire une  ticles is finer, it is possible to produce a

poudre amorphe car les particules plus petites se refroidis-  amorphous powder because the smaller particles get cooler

sent plus rapidement comme on l'a expliqué précédemment et  more quickly as explained above and

aussi parce qu'il y a une très faible dispersion des dimen-  also because there is very little dispersion of

sions autour de la taille présélectionnée pour l'échantillon  around the preselected size for the sample

en cours de production.in production.

* Dans un mode de réalisation recommandé une zone d'atomisation est formée à la zone de jonction du courant métallique à l'état fondu et du courant annulaire du gazIn a preferred embodiment, an atomization zone is formed at the junction zone of the molten metal stream and the annular stream of the gas.

d'atomisation sortant de l'ouverture annulaire 22 à l'extré-  atomising out of the annular opening 22 at the end.

mité inférieure de la chambre 28 de fourniture de gaz. Par  lower mite of the gas supply chamber 28. By

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conséquent, le tube 12 de guidage de la masse fondue fournit le courant de métal liquide, par l'intermédiaire de la gorge  therefore, the tube 12 guiding the melt provides the flow of liquid metal through the throat

de l'ajutage de gaz à la zone d'atomisation. Une caractéris-  from the gas nozzle to the atomization zone. A characteristic

tique de la présente invention est la présence d'un corps d'ajutage à gaz qui coopère avec une extrémité façonnée d'un tube de guidage de masse fondue de manière à constituer un ajutage à gaz donnant un jet annulaire de gaz qui travaille en coopération avec l'extrémité de sortie façonnée du tube  The present invention is the presence of a gas nozzle body which cooperates with a shaped end of a melt guide tube to form a gas nozzle providing an annular gas jet which cooperates with with the shaped outlet end of the tube

de guidage de la masse fondue.guiding the melt.

En d'autres termes, la présence d'extrémités façonnées forme et coopérant ensemble à la partie inférieure du tube de guidage de la masse fondue constitue l'un des aspects de la présente invention comme on l'expliquera plus pleinement ci-après. Selon cette explication, il s'agit là de l'un des nombreux phénomènes agissant indépendemment qu'ont utilise pour obtenir l'atomisation supérieure de  In other words, the presence of shaped ends forming and cooperating together at the bottom of the melt guide tube is one aspect of the present invention as will be explained more fully hereinafter. According to this explanation, this is one of the many independent acting phenomena used to obtain the superior atomization of

diverses masses fondues.various melts.

La proximité de l'orifice du gaz et de l'orifice de la masse fondue permet à la surface du tube de guidage de  The proximity of the gas orifice and the orifice of the melt allows the surface of the guide tube to

la masse fondue de constituer une partie de l'orifice annu-  the melt to form part of the annular orifice

laire du gaz et de cette façon de provoquer l'échappement du jet de gaz sortant de la chambre à gaz sur l'extrémité façonnée du tube de guidage de la masse fondue. Cette action  In this way, the gas jet is exhausted from the gas chamber on the shaped end of the melt guide tube. This action

de balayage du jet de gaz sur et contre l'extrémité infé- rieure du tube de guidage de la masse fondue s'est avérée  the jet of gas on and against the lower end of the melt guide tube was found to be

efficace pour entraîner dans une grande mesure des parti-  effective in leading to a large extent

cules de métal se solidifiant ou solidifié qui, sinon, auraient tendance à se former ou à se déposer et s'accumuler sur l'extrémité inférieure du tube de guidage de la masse fondue. On ignore si de telles particules ne s'accumulent pas en réalité sur l'extrémité inférieure du tube et on sait qu'une telle adhérence se produisait dans les ajutages  solidifying or solidifying metal which otherwise would tend to form or settle and accumulate on the lower end of the melt guide tube. It is not known if such particles do not actually accumulate on the lower end of the tube and it is known that such adhesion occurred in the nozzles

d'atomisation de l'art antérieur comme on l'a discuté précé-  atomization of the prior art as discussed above.

demment en liaison avec la référence à l'ouvrage de Beddow.  in connection with the reference to Beddow's work.

Cependant, à la suite des mesures prises dans la pratique de  However, as a result of the measures taken in the practice of

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la présente invention, l'adhérence de ces particules liqui-  the present invention, the adhesion of these liquid particles

des ou solidifiées se trouve réduite et le gaz de balayage a l'aptitude soit d'éviter le dépôt de ces particules, soit de provoquer leur enlèvement lorsqu'elles se sont déposées ou accumulées sur l'extrémité inférieure du tube de fourniture  or solidified is reduced and the flushing gas has the ability either to avoid the deposition of these particles, or to cause their removal when they have deposited or accumulated on the lower end of the supply tube

de la masse fondue.of the melt.

Dans la configuration particulière représentée en  In the particular configuration represented in

figure 1, il y a une continuité, une conformité et un ali-  Figure 1, there is continuity, compliance and a

gnement entre la surface inférieure façonnée du tube 18 de  between the shaped lower surface of the tube 18 of

guidage de la masse fondue et la surface environnante façon-  guiding the melt and the surrounding surface way-

née 26 de la chambre 20 d'alimentaton en gaz. On comprendra que le jet annulaire de gaz peut, de fait, être obtenu avec  born 26 of the gas supply chamber 20. It will be understood that the annular jet of gas can, in fact, be obtained with

un certain nombre de configurations et de différentes ma-  a number of configurations and different

nières. Cependant, la caractéristique importante qui doit etre assurée en liaison avec l'aspect évoqué précédemment sous la forme d'un couplage étroit, est la présence d'un jet  Nières. However, the important feature that must be ensured in connection with the previously mentioned aspect in the form of a close coupling, is the presence of a jet

annulaire de gaz qui est au moins en partie formé par l'ex-  ring of gas which is at least partly formed by the former

trémité inférieure façonnée du tube de guidage de la masse fondue et se trouve proche de la surface de cette masse  formed lower trough of the melt guide tube and is close to the surface of this mass

fondue.molten.

Les critères principaux d'un matériau pour tube de guidage d'une masse fondue sont qu'il doit résister à la température élevée de la masse fondue et supporter les chocs  The main criteria for a melt guide tube material is that it must withstand the high temperature of the melt and withstand shocks

thermiques. Il est souhaitable qu'on puisse usiner le maté-  thermal. It is desirable that the material be machined

riau ou le couler en lui conférant une surface régulière de  or sink it by giving it a regular surface of

manière à éviter une liaison mécanique avec la matière amon-  in order to avoid a mechanical connection with the

celée, qu'il soit non mouillant par rapport à la masse fon-  cured, whether it is non-wetting with respect to the mass

due, et qu'il ait un faible coefficient de conductibilité thermique. Le nitrure de bore répond à tous les critères précédents. On a trouvé qu'il convenait particulièrement pour constituer un ajutage destiné à l'atomisation par gaz  due, and that it has a low coefficient of thermal conductivity. Boron nitride meets all the above criteria. It has been found particularly suitable for forming a nozzle for gas atomization.

de métaux ayant un point de fusion élevé.  metals having a high melting point.

On a réalisé un tube de fourniture de masse fondue semblable au tube 12 de la figure 1 en nitrure de bore et -  A melt supply tube similar to the tube 12 of FIG. 1 was made of boron nitride and

trouvé qu'il assumait très bien cette fonction, en particu-  found that he performed this function very well, in particular

lier en ce qui concerne les deux critères principaux exposés ci-dessus. On a trouvé que le matériau résistait aux métaux à l'état fondu à des températures de 1350 C et 1750 C. En outre, on a trouvé qu'un tube en nitrure de bore était ex- trêmement résistant aux chocs thermiques lorsqu'on versait un métal à une température de 1750 C dans le tube, alors qu'il y avait circulation sur sa surface extérieure d'un gaz  relate to the two main criteria set out above. The material was found to withstand molten metals at temperatures of 1350 ° C. and 1750 ° C. In addition, it was found that a boron nitride tube was extremely resistant to thermal shock when poured. a metal at a temperature of 1750 C in the tube, while there was circulation on its outer surface of a gas

d'atomisation à une température d'environ - 200 C. Le ni-  atomization at a temperature of about -200 ° C.

trure de bore a un faible coefficient de transfert de cha-  boron tritium has a low heat transfer coefficient

leur par rapport à la plupart des métaux.  their compared to most metals.

- Du nitrure de bore, vendu dans le commerce par la  - boron nitride, sold commercially by the

Société dite Union Carbide Corporation sous la marque dépo-  Union Carbide Corporation under the trade mark

sée HBR, peut s'usiner pour prendre la forme représentée en  HBR, can be machined to take the form represented in

figure 1 et présente des surfaces lisses après usinage.  Figure 1 and has smooth surfaces after machining.

Un autre produit, dit HBC, également commercialisé  Another product, says HBC, also marketed

par la Société Union Carbide Corporation, peut être égale-  by Union Carbide Corporation, may also be

ment utilisé pour constituer l'ajutage, bien qu'ayant une résistance à la rupture inférieure de moitié à celle du  used to form the nozzle, although it has a breaking strength less than half that of the

produit HBR.HBR product.

Le nitrure de bore utilisé dans la fabrication des tubes de fourniture de masse fondue était apparemment mouillé modérément par le métal liquide chaud, mais ce mouillage n'avait pas une importance telle qu'il empêche son utilisation de manière satisfaisante pour constituer un tube de fourniture de masse fondue et un composant de surface  The boron nitride used in the manufacture of the melt supply tubes was apparently moderately wetted by the hot liquid metal, but this wetting was not so important as to prevent its satisfactory use as a supply tube. of melt and a surface component

exposée à l'atmosphère d'atomisation d'un métal.  exposed to the atomization atmosphere of a metal.

A cet égard, le nitrure de bore se comporte parti-  In this respect, boron nitride behaves

culièrement bien. Il résiste à l'accumulation de métal fondu  very well. It resists the accumulation of molten metal

à haute température mieux que les autres matériaux testés.  at high temperature better than other materials tested.

La présente invention envisage la formation des surfaces d'un ajutage d'atomisation en nitrure de bore pour qu'elles résistent à l'amoncellement dû au jaillissement, que l'ajutage soit conforme ou non à celui de la figure 1,  The present invention contemplates the formation of the surfaces of a boron nitride atomization nozzle so that they resist squirting accumulation, whether or not the nozzle complies with that of FIG.

ou qu'il soit réalisé d'une quelqu'autre manière.  or it is done in some other way.

- 31 -- 31 -

Par exemple, on envisage la réalisation d'ajutages individuels de gaz avec des surfaces en nitrure de bore de  For example, it is contemplated the realization of individual gas nozzles with surfaces of boron nitride of

manière à inhiber l'amoncellement. C'est ainsi qu'on envi-  to inhibit the pile up. This is how we envision

sage de former la partie 32 de la figure 1 en nitrure de bore de manière à éviter l'adhérence de tâches métalliques  it is wise to form part 32 of FIG. 1 in boron nitride so as to avoid the adhesion of metallic stains.

fondues et l'amoncellement progressif de ces tâches.  melted and the gradual accumulation of these tasks.

En général, on envisage l'utilisation de nitrure de bore pour des surfaces qui sont exposées au jaillissement métallique lors du processus d'atomisation par le gaz, là o ces surfaces sont sujettes à des accumulations de particules solidifiées et o une telle accumulation gêne le déroulement  In general, the use of boron nitride is contemplated for surfaces that are exposed to metal spurting during the gas atomization process, where these surfaces are prone to accumulations of solidified particles and where such accumulation interferes with flow

du processus d'atomisation.of the atomization process.

La surface 18 de la figure 1 correspond à ce type de surface pour les raisons expliquées précédemment. Le gaz provenant de l'ajutage annulaire peut balayer les particules susceptibles de se déposer sur la surface à cause de la faible adhérence entre le dépôt de la masse fondue et la  The surface 18 of FIG. 1 corresponds to this type of surface for the reasons explained above. The gas from the annular nozzle can sweep away particles that may deposit on the surface because of the poor adhesion between the melt deposit and the

surface en nitrure de bore.boron nitride surface.

On peut revêtir des surfaces comme celle de la partie 32 avec du nitrure de bore ou faire des insertions de nitrure de bore de manière à profiter des caractéristiques  Surfaces such as Part 32 can be coated with boron nitride or boron nitride inserts to take advantage of

de non adhérence dans le cas o les autres avantages présen-  non-adhesion in the event that other benefits

tés par la résistance aux chocs thermiques et analogues ne sont pas essentiel pour le fonctionnement correct de la  thermal shock resistance and the like are not essential for the proper functioning of the

pièce.piece.

Il reste du domaine de la présente invention de constituer entièrement un orifice annulaire en matériau céramique inerte tel que le nitrure de bore. A tout le moins, le matériau céramique inerte tel que le nitrure de bore doit être soit prévu, soit déposé au moins à la surface o il se produira le plus vraisemblablement une accumulation de métal solidifié. Cette partie est celle qui est la plus proche de l'endroit d'o sort le métal fondu. Il s'agit de la surface chanfreinée 18 de l'extrémité inférieure 16 du  It remains within the scope of the present invention to constitute entirely an annular orifice of inert ceramic material such as boron nitride. At the very least, the inert ceramic material such as boron nitride must either be provided, or at least deposited on the surface, where a solidified metal buildup will most likely occur. This part is the one that is closest to where the molten metal comes out. This is the chamfered surface 18 of the lower end 16 of the

tube de guidage de la masse fondue.guide tube of the melt.

- 32 -- 32 -

Claims (8)

REVENOICATIONSREVENOICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un poudre fine à partir d'un métal à l'état fondu, caractérisé en ce qu'il comprend: - la fourniture d'une source de métal fondu devant être atomisé;  A process for producing a fine powder from a molten metal, characterized in that it comprises: providing a source of molten metal to be atomized; - la décharge du métal fondu à une zone d'atomisa-  the discharge of molten metal to a zone of atomization tion par l'intermédiaire d'un tube (12) de fourniture de masse fondue, la partie de ce tube qui est exposée à la zone d'atomisation étant constituée essentiellement de nitrure de bore; - l'acheminement d'un courant de gaz d'atomisation contre le courant de métal à l'état fondu dans ladite zone  via a melt supply tube (12), the portion of which is exposed to the atomization zone being substantially boron nitride; the routing of a stream of atomizing gas against the stream of molten metal in said zone de manière à atomiser ce métal à l'état fondu.  in order to atomize this metal in the molten state. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces exposées au jaillissement du métal à  2. Method according to claim 1, characterized in that the surfaces exposed to the gushing of the metal to l'état fondu sont en nitrure de bore.  the molten state are made of boron nitride. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube (12) de fourniture de masse fondue est en  3. Method according to claim 1, characterized in that the tube (12) of supply melt is in nitrure de bore.boron nitride. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces exposées de la source du courant de  4. Method according to claim 1, characterized in that the exposed surfaces of the source of the current of gaz d'atomisation sont en nitrure de bore.  Atomization gases are made of boron nitride. 5. Ajutage d'atomisation à haute température pour le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il  High temperature atomization nozzle for the process according to claim 1, characterized in that comporte un tube (12) de fourniture de masse fondue en ni-  comprises a tube (12) for supplying molten mass in ni- trure de bore; - et en ce qu'il comporte un orifice de gaz (22)  boron tritium; and in that it comprises a gas orifice (22) entourant le tube.surrounding the tube. 6. Ajutage selon la revendication 1, caractérisé  6. Nozzle according to claim 1, characterized en ce que l'orifice est étroitement couplé au tube de four-  in that the orifice is closely coupled to the furnace tube. niture de masse fondue.melted mass. 7. Ajutage selon la revendication 5, caractérisé en ce que toutes les surfaces balayées par le gaz provenant  7. Nozzle according to claim 5, characterized in that all the surfaces swept by the gas coming from - 33 -- 33 - de l'orifice à gaz sont en nitrure de bore.  of the gas orifice are made of boron nitride. 8. Ajutage d'atomisation à haute température, caractérisé en ce qu'il comporte un tube (12) de fourniture  8. Atomization nozzle at high temperature, characterized in that it comprises a tube (12) for supplying de masse fondue et un ajutage périphérique (22) de fourni-  melt and a peripheral nozzle (22) for supplying ture de gaz, - la surface de l'ajutage qui est susceptible de recevoir la masse fondue étant au moins revêtue de nitrure  of gas, - the surface of the nozzle which is capable of receiving the melt being at least coated with nitride de bore.of boron.
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