JP2018522136A5 - - Google Patents

Description

概要
本開示は、部分的には、金属粉末材料を製造する従来のアプローチの特定の制限に対処する方法及び装置に向けられている。本開示の１つの非限定的態様は、金属粉末材料を製造する方法に向けられ、この方法は、溶融炉床に供給材料を供給し、該溶融炉床内の該供給材料を第１熱源により溶融し、これにより所要の組成を有する溶融材料を製造し、該溶融材料の少なくとも一部を霧化炉床に送り、該霧化炉床内の該溶融材料を第２熱源により加熱し、該溶融材料の少なくとも一部を噴霧炉床から溶融状態で直接または間接的に霧化装置に送り、該霧化装置により溶融材料の液滴噴霧を形成することを含む。該液滴噴霧の少なくとも一部は凝固され、金属粉末材料を提供する。この方法の特定の非限定的実施形態では、溶融材料の少なくとも一部が連続的に霧化装置に送られる。この方法の特定の非限定的実施形態では、溶融材料が溶融炉床から霧化炉床に少なくとも１つの追加炉床を介して送られる。

Claims (44)

1. 供給材料を溶融炉床に供給し、
   前記溶融炉床内の前記供給材料を熱源により溶融し、これにより溶融材料を製造し、
   前記溶融材料の少なくとも一部を前記溶融炉床から直接または間接的に霧化炉床に送り、
   前記霧化炉床内の前記溶融材料を第２熱源により加熱し、
   前記溶融材料の少なくとも一部を前記霧化炉床から溶融状態で霧化ノズルに送り、
   前記溶融材料の液滴の噴霧を前記霧化ノズルにより形成し、この後、前記液滴の噴霧の少なくとも一部を凝固して金属粉末材料を提供すること、を含む、金属粉末材料を製造する方法。
2. 前記溶融材料の少なくとも一部を、前記霧化炉床に入る前に、前記溶融炉床から少なくとも１つの追加炉床を介して送る、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１熱源と前記第２熱源とは、それぞれ独立して、プラズマトーチと、電子ビーム発生器と、電子を発生する加熱装置と、レーザと、電気アーク装置と、誘導コイルとの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の方法。
4. 前記溶融材料は、前記霧化ノズルに入る前に精製及び均質化の少なくとも１つがおこなわれる、請求項１に記載の方法。
5. 更に、前記溶融材料の少なくとも一部を、前記霧化ノズルの上流の冷間誘導ガイドを通して送る、請求項１に記載の方法。
6. 前記冷間誘導ガイドは前記霧化炉床に近接した入口と前記霧化ノズルに近接した出口とを有しており、導電性コイルが前記入口に位置し、かつ前記溶融材料を加熱して前記溶融材料の少なくとも一部の前記霧化炉床から前記霧化ノズルへの送りを開始するように構成されている、請求項５に記載の方法。
7. 前記導電性コイルは、前記溶融材料を、前記材料の液相線から前記液相線の５００℃上までの範囲内で加熱するように構成されている、請求項６に記載の方法。
8. 前記冷間誘導ガイドは、前記霧化炉床に近接した入口と、前記霧化ノズルに近接した出口とを有し、導電性コイルが前記出口に位置し、前記溶融材料を調節可能に加熱するように構成されている、請求項５に記載の方法。
9. 前記導電性コイルは、前記溶融材料を、前記材料の液相線から前記液相線の５００℃上までの範囲内で加熱するように構成されている、請求項８に記載の方法。
10. 前記冷間誘導ガイドは、前記霧化炉床に近接した入口と、前記霧化ノズルに近接した出口とを有し、導電性コイルが前記出口に位置し、前記霧化ノズルへの前記溶融材料の通過を停止するように構成されている、請求項５に記載の方法。
11. 前記霧化ノズルは、所定のポイントに集束するとともに前記溶融材料から前記液滴の噴霧を形成する、プラズマジェットを形成する複数のプラズマ霧化トーチを有する、請求項１に記載の方法。
12. 前記霧化ノズルは、前記溶融材料を前記液滴の噴霧に分散する少なくとも１つのガスジェットを形成する、請求項１に記載の方法。
13. 前記溶融材料の少なくとも一部は、前記霧化ノズルに連続的に送られる、請求項１に記載の方法。
14. 前記金属粉末材料の組成は、市販の純チタン、チタン合金、チタンアルミナイド合金、市販の純ニッケル、ニッケル合金、市販の純ジルコニウム、ジルコニウム合金、市販の純ニオブ、ニオブ合金、市販の純タンタル、タンタル合金、市販の純タングステン、及び、タングステン合金から選択される、請求項１に記載の方法。
15. 前記金属粉末材料の組成は、１０ｐｐｍより多くのホウ素を有する、請求項１に記載の方法。
16. 前記金属粉末材料の組成は、重量で約４パーセントのバナジウム、約６パーセントのアルミニウム、及び、残部のチタン及び不純物を有する、請求項１に記載の方法。
17. 前記金属粉末材料の平均粒子サイズは、１０ミクロンから１５０ミクロンの範囲である、請求項１に記載の方法。
18. 前記金属粉末材料の粒子サイズ分布は、４０ミクロンから１２０ミクロンである、請求項１に記載の方法。
19. 前記金属粉末材料の粒子サイズ分布は、１５ミクロンから４５ミクロンである、請求項１に記載の方法。
20. 請求項１に記載の方法により製造される金属粉末材料。
21. 前記金属粉末材料の組成は、市販の純チタン、チタン合金、チタンアルミナイド合金、市販の純ニッケル、ニッケル合金、市販の純ジルコニウム、ジルコニウム合金、市販の純ニオブ、ニオブ合金、市販の純タンタル、タンタル合金、市販の純タングステン、及び、タングステン合金から選択される、請求項２０に記載の金属粉末材料。
22. 前記金属粉末材料の組成は、重量で約４パーセントのバナジウム、約６パーセントのアルミニウム、及び、残部のチタン及び不純物を有する、請求項２０に記載の金属粉末材料。
23. 前記金属粉末材料の平均粒子サイズは、１０ミクロンから１５０ミクロンである、請求項２０に記載の金属粉末材料。
24. 前記金属粉末材料の粒子サイズ分布は、４０ミクロンから１２０ミクロンである、請求項２０に記載の金属粉末材料。
25. 前記金属粉末材料の粒子サイズ分布は、１５ミクロンから４５ミクロンである、請求項２０に記載の金属粉末材料。
26. 前記金属粉末材料は、１０ｐｐｍより多いホウ素を有する、請求項２０に記載の金属粉末材料。
27. 供給材料を受入れるように構成された溶融炉床と、
    前記供給材料を溶融して溶融材料を提供するように構成された第１熱源と、
    前記溶融材料の少なくとも一部を前記溶融炉床から直接または間接的に受け取るように配置された霧化炉床と、
    前記霧化炉床内の溶融材料を加熱するように構成された第２熱源と、
    前記溶融材料から液滴の噴霧を形成するように構成された霧化ノズルと、
    前記霧化炉床及び前記霧化ノズルに連結された移送ユニットとを備え、前記移送ユニットは溶融材料を前記霧化炉床から前記霧化ノズルに溶融状態で送るように構成されており、更に、
    前記液滴の噴霧を受け取るように構成された収集器を備える、金属粉末材料を製造する装置。
28. 更に、前記溶融炉床と前記霧化炉床との間にあり、かつ連通した少なくとも１つの追加炉床を備える、請求項２７に記載の装置。
29. 前記溶融炉床、前記霧化炉床、及び、前記少なくとも１つの追加炉床は、一列に位置する、請求項２８に記載の装置。
30. 前記溶融炉床、前記霧化炉床、及び、前記少なくとも１つの追加炉床は、ジグザグ配置、Ｌ字状配置、及び、Ｃ字状配置から選択されるパターンで位置する、請求項２８に記載の装置。
31. 前記溶融炉床、前記霧化炉床、及び、前記少なくとも１つの追加炉床の少なくとも１つは、前記溶融材料の精製と均質化との少なくとも１つを行うように構成されている、請求項２８に記載の装置。
32. 第１熱源が前記溶融炉床に付設されており、第２熱源が前記霧化炉床に付設されている、請求項２７に記載の装置。
33. 前記第１熱源と前記第２熱源とは、それぞれ独立して、プラズマトーチと、電子ビーム発生器と、電子を発生する加熱装置と、レーザと、電気アーク装置と、誘導コイルとの少なくとも１つを備える、請求項３２に記載の装置。
34. 追加熱源が前記少なくとも１つの追加炉床に関連し、前記追加熱源は、プラズマトーチと、電子ビーム発生器と、電子を発生する加熱装置と、レーザと、電気アーク装置と、誘導コイルとの少なくとも１つを備える、請求項２８に記載の装置。
35. 前記移送ユニットは、冷間誘導ガイドを備える、請求項２７に記載の装置。
36. 前記冷間誘導ガイドは前記霧化炉床に近接する入口と前記霧化ノズルに近接する出口とを有しており、導電性コイルが前記入口に位置し、かつ前記溶融材料を加熱して前記溶融材料の少なくとも一部の前記霧化ノズルへの送りを開始するように構成されている、請求項３５に記載の装置。
37. 前記導電性コイルは、前記溶融材料を、前記材料の液相線から前記液相線の５００℃上までの範囲内で加熱するように構成されている、請求項３６に記載の装置。
38. 前記冷間誘導ガイドは、前記霧化炉床に近接する入口と、前記霧化ノズルに近接する出口とを有し、導電性コイルが、前記出口に位置し、前記溶融材料を調節可能に加熱するように構成されている、請求項３５に記載の装置。
39. 前記導電性コイルは、前記溶融材料を、前記材料の液相線から前記液相線の５００℃上までの範囲内で加熱するように構成されている、請求項３８に記載の装置。
40. 前記冷間誘導ガイドは、前記霧化炉床に近接する入口と、前記霧化ノズルに近接する出口とを有し、導電性コイルが、前記出口に位置し、前記霧化ノズルへの前記溶融材料の通過を停止するように構成されている、請求項３８に記載の装置。
41. 前記霧化ノズルは、所定のポイントに集束するとともに前記溶融材料から前記液滴の噴霧を形成する、プラズマジェットを形成する複数のプラズマ霧化トーチを有する、請求項２７に記載の装置。
42. 前記霧化ノズルは、前記溶融材料を前記液滴の噴霧に分散する少なくとも１つのガスジェットを形成する、請求項２７に記載の装置。
43. 前記霧化ノズルに対して前記収集器の位置が調節可能である、請求項２７に記載の装置。
44. 前記収集器は、チャンバ、モールド、及び、回転マンドレルから選択される、請求項２７に記載の装置。