JPWO2019178668A5

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Publication number: JPWO2019178668A5
Application number: JP2020572585A
Authority: JP
Publication date: 2022-03-29

Description

前述した説明は、実施形態の例を提供するものであるが、記載された実施形態のいくつかの特徴および/または機能は、記載された実施形態の動作の趣旨および原理から逸脱することなく、変形が可能であることが認識されるであろう。したがって、前述した内容は、実施形態の例証となり、非限定的であるように意図されており、他のバリエーションおよび変形例が、本明細書に添付される特許請求の範囲に定義されるような実施形態の範囲から逸脱せずに行われ得ることが、当業者によって理解されるであろう。本発明のさらなる態様は、以下の項の主題によって提供される。
[項１] 溶融原料から金属粉末を製造する装置であって、
固体原料を溶融して溶融供給材料にするための加熱源と、
前記溶融供給材料を収容するためのるつぼと、
前記溶融供給材料を溶融流として供給する送達システムと、
プラズマ流を送達するように構成されたプラズマ源と
を備え、
前記プラズマ流は、超音速に加速されるように構成され、次いで、金属粉末を製造するために前記溶融流に衝突するように構成されている、装置。
［項２］前記プラズマ流は、少なくとも1つのプラズマ源を介して送達される、項1に記載の装置。
［項３］前記送達システムは、超音速プラズマプルームが前記溶融流を霧化するように構成される場所へと前記溶融供給材料を下流に送達するように、前記るつぼから延びる液体供給チューブを含む、項1または2に記載の装置。
［項４］前記プラズマ源は、プレナムチャンバに接続された少なくとも2つのプラズマトーチを含む、項1から3のいずれか一項に記載の装置。
［項５］前記プレナムチャンバはドーナツ型である、項4に記載の装置。
［項６］前記プラズマトーチの出口は、接線方向に接続されて、前記プレナムチャンバの内側に渦を発生させる、項4または5に記載の装置。
［項７］前記プレナムチャンバの出口は、前記溶融流に向けられた単一の環状超音速ノズルを含む、項4から6のいずれか一項に記載の装置。
［項８］前記プレナムチャンバの出口は、前記溶融流に向けられた複数の超音速孔を含む、項4から6のいずれか一項に記載の装置。
［項９］前記超音速孔は、ノズルを含む、項8に記載の装置。
［項１０］前記超音速孔は、前記溶融流の中心に向けられる、項8または9に記載の装置。
［項１１］前記るつぼの中の前記溶融供給材料は、典型的には前記るつぼの周辺に配置される、インダクションによって加熱されるように構成されている、項4から10のいずれか一項に記載の装置。
［項１２］前記プラズマ源は、円筒形超音速ノズルをそれぞれが備えた少なくとも2つのプラズマトーチを含む、項1から3のいずれか一項に記載の装置。
［項１３］超音速プラズマプルームが前記溶融流を霧化する場所の周りに対称に配置された、少なくとも4つのプラズマトーチが設けられている、項12に記載の装置。
［項１４］前記超音速プラズマプルームが前記溶融流を霧化する場所の周りに対称に配置された、少なくとも6つのプラズマトーチが設けられている、項13に記載の装置。
［項１５］前記プラズマトーチは、リング型の構成で配置され、各プラズマトーチは、前記送達システムから出る前記溶融流に直接向けられる、項12から14のいずれか一項に記載の装置。
［項１６］前記トーチは、前記溶融流に対して環状に配置されている、項15に記載の装置。
［項１７］前記るつぼの中の前記溶融供給材料は、典型的には前記るつぼの周辺に配置される、インダクションによって加熱されるように構成されている、項12から16のいずれか一項に記載の装置。
［項１８］前記金属粉末は、溶融原料および固体原料のうちの一方から製造されるように構成されている、項1から3のいずれか一項に記載の装置。
［項１９］前記プラズマ源は、環状プラズマトーチを含み、前記固体原料または前記液体原料は、るつぼ/供給ガイドを介して前記環状プラズマトーチを通って供給されるように構成されている、項18に記載の装置。
［項２０］プッシャが、前記固体原料を前記環状プラズマトーチに供給するために設けられている、項18または19に記載の装置。
［項２１］前記プッシャは、前記環状プラズマトーチの上流で、前記るつぼ/供給ガイドを通じて前記固体原料を供給するように構成されている、項20に記載の装置。
［項２２］前記環状プラズマトーチは、直列に置かれた一組の電極であって、不活性ガスをプラズマ状態に加熱し、加速させて前記固体原料に衝突させ、前記固体原料を霧化するように構成されている一組の電極を含む、項19から21のいずれか一項に記載の装置。
［項２３］前記固体原料は、実質的にロッドの形態である、項18から22のいずれか一項に記載の装置。
［項２４］前記一組の電極は、円状に配置されている、項22または23に記載の装置。
［項２５］前記原料は、インダクションで、または抵抗的に予熱されるように構成されている、項18から24のいずれか一項に記載の装置。
［項２６］前記インダクションは、前記るつぼ/供給ガイドの周りに配置されている、項25に記載の装置。
［項２７］前記溶融原料は、単一の環状超音速ノズルに通じるガスチャネルに接続された、プラズマトーチのリングの中心を通って供給される、項4から11のいずれか一項に記載の装置。
［項２８］前記溶融原料は、頂点に集中する個々のそれぞれのノズルに通じるガスチャネルに接続された、プラズマトーチのリングの中心を通って供給される、項12から17のいずれか一項に記載の装置。
［項２９］前記溶融供給材料は、前記プラズマプルームからの導電加熱を通じて、または前記金属を溶融する任意の他の手段によって、得ることができる、項4から17のいずれか一項に記載の装置。
［項３０］前記溶融供給材料は、重力、ガス圧力、およびピストンのうちの少なくとも1つによって、供給チューブなどの前記送達システムを通じて向けられ得る、項4から17のいずれか一項に記載の装置。
［項３１］前記プラズマ流の超音速ジェットは、前記溶融流を下流に押すような角度に向けられている、項1から30のいずれか一項に記載の装置。
［項３２］前記プラズマ源は、アークプラズマトーチを含む、項1から31のいずれか一項に記載の装置。
［項３３］前記プラズマ源は、誘導結合プラズマ源、マイクロ波プラズマ源、および容量性プラズマ源のうちの少なくとも1つを含む、項1から31のいずれか一項に記載の装置。
［項３４］溶融原料から金属粉末を製造するプロセスであって、
溶融供給材料を提供するステップと、
前記溶融供給材料を溶融流として送達するステップと、
プラズマ流を提供するステップと、
前記プラズマ流を超音速に加速するステップと、
金属粉末を製造するために前記溶融流を超音速プラズマプルームと衝突させるステップとを含む、プロセス。
［項３５］前記プラズマ流は、少なくとも1つのプラズマ源を介して送達される、項34に記載のプロセス。
［項３６］前記溶融供給材料は、前記溶融供給材料を収容するるつぼから延びる液体供給チューブを介して、超音速プラズマプルームが前記溶融流を霧化するように構成される場所へと下流に送達される、項34または35に記載のプロセス。
［項３７］前記プラズマ源は、プレナムチャンバに接続された少なくとも2つのプラズマトーチを含む、項34から36のいずれか一項に記載のプロセス。
［項３８］前記プレナムチャンバはドーナツ型である、項37に記載のプロセス。
［項３９］前記プラズマトーチの出口は、接線方向に接続されて、前記プレナムチャンバの内側に渦を発生させる、項37または38に記載のプロセス。
［項４０］前記プレナムチャンバの出口は、前記溶融流に向けられた単一の環状超音速ノズルを含む、項37から39のいずれか一項に記載のプロセス。
［項４１］前記プレナムチャンバの出口は、前記溶融流に向けられた複数の超音速孔を含む、項37から39のいずれか一項に記載のプロセス。
［項４２］前記超音速孔は、ノズルを含む、項41に記載のプロセス。
［項４３］前記超音速孔は、前記溶融流の中心に向けられる、項41または42に記載のプロセス。
［項４４］前記るつぼの中の前記溶融供給材料は、典型的には前記るつぼの周辺に配置される、インダクションによって加熱されるように構成されている、項37から43のいずれか一項に記載のプロセス。
［項４５］前記プラズマ源は、円筒形超音速ノズルをそれぞれが備えた少なくとも2つのプラズマトーチを含む、項34から36のいずれか一項に記載のプロセス。
［項４６］超音速プラズマプルームが前記溶融流を霧化する場所の周りに対称に配置された、少なくとも4つのプラズマトーチが設けられている、項45に記載のプロセス。
［項４７］前記超音速プラズマプルームが前記溶融流を霧化する場所の周りに対称に配置された、少なくとも6つのプラズマトーチが設けられている、項46に記載のプロセス。
［項４８］前記プラズマトーチは、リング型の構成で配置され、各プラズマトーチは、前記送達システムから出る前記溶融流に直接向けられる、項45から47のいずれか一項に記載のプロセス。
［項４９］前記トーチは、前記溶融流に対して環状に配置されている、項48に記載のプロセス。
［項５０］前記るつぼの中の前記溶融供給材料は、典型的には前記るつぼの周辺に配置される、インダクションによって加熱されるように構成されている、項45から49のいずれか一項に記載のプロセス。
［項５１］前記金属粉末は、溶融原料および固体原料のうちの一方から製造されるように構成されている、項34から36のいずれか一項に記載のプロセス。
［項５２］前記プラズマ源は、環状プラズマトーチを含み、前記固体原料または前記液体原料は、るつぼ/供給ガイドを介して前記環状プラズマトーチを通って供給されるように構成されている、項51に記載のプロセス。
［項５３］プッシャが、前記固体原料を前記環状プラズマトーチに供給するために設けられている、項51または52に記載のプロセス。
［項５４］前記プッシャは、前記環状プラズマトーチの上流で、前記るつぼ/供給ガイドを通じて前記固体原料を供給するように構成されている、項53に記載のプロセス。
［項５５］前記環状プラズマトーチは、直列に置かれた一組の電極であって、不活性ガスをプラズマ状態に加熱し、加速させて前記固体原料に衝突させ、前記固体原料を霧化するように構成されている一組の電極を含む、項52から54のいずれか一項に記載のプロセス。
［項５６］前記固体原料は、実質的にロッドの形態である、項51から55のいずれか一項に記載のプロセス。
［項５７］前記一組の電極は、円状に配置されている、項55または56に記載のプロセス。
［項５８］前記原料は、インダクションで、または抵抗的に予熱されるように構成されている、項51から57のいずれか一項に記載のプロセス。
［項５９］前記インダクションは、前記るつぼ/供給ガイドの周りに配置されている、項58に記載のプロセス。
［項６０］前記溶融原料は、単一の環状超音速ノズルに通じるガスチャネルに接続された、プラズマトーチのリングの中心を通って供給される、項37から44のいずれか一項に記載のプロセス。
［項６１］前記溶融原料は、頂点に集中する個々のそれぞれのノズルに通じるガスチャネルに接続された、プラズマトーチのリングの中心を通って供給される、項45から50のいずれか一項に記載のプロセス。
［項６２］前記溶融供給材料は、前記プラズマプルームからの導電加熱を通じて、または前記金属を溶融する任意の他の手段によって、得ることができる、項37から50のいずれか一項に記載のプロセス。
［項６３］前記溶融供給材料は、重力、ガス圧力、およびピストンのうちの少なくとも1つによって、供給チューブなどの前記送達システムを通じて向けられ得る、項37から50のいずれか一項に記載のプロセス。
［項６４］前記プラズマ流の超音速ジェットは、前記溶融流を下流に押すような角度に向けられている、項34から63のいずれか一項に記載のプロセス。
［項６５］前記プラズマ源は、アークプラズマトーチを含む、項34から64のいずれか一項に記載のプロセス。
［項６６］前記プラズマ源は、誘導結合プラズマ源、マイクロ波プラズマ源、および容量性プラズマ源のうちの少なくとも1つを含む、項34から64のいずれか一項に記載のプロセス。
［項６７］前記霧化プロセスは、不活性雰囲気下で実行される、項34から66のいずれか一項に記載のプロセス。

Claims

溶融原料から金属粉末を製造する装置であって、
固体原料を溶融して溶融供給材料にするための加熱源と、
前記溶融供給材料を収容するためのるつぼと、
前記溶融供給材料を溶融流として供給する送達システムと、
プラズマ流を送達するように構成されたプラズマ源と
を備え、
前記プラズマ流は、超音速に加速されるように構成され、次いで、金属粉末を製造するために前記溶融流に衝突するように構成されている、装置。
前記送達システムは、超音速プラズマプルームが前記溶融流を霧化するように構成される場所へと前記溶融供給材料を下流に送達するように、前記るつぼから延びる液体供給チューブを含む、請求項1に記載の装置。
前記プラズマ源は、プレナムチャンバに接続された少なくとも2つのプラズマトーチを含み、前記プレナムチャンバは典型的なドーナツ型である、請求項1または2に記載の装置。
前記プラズマトーチの出口は、接線方向に接続されて、前記プレナムチャンバの内側に渦を発生させる、請求項3に記載の装置。
前記プレナムチャンバの出口は、前記溶融流に向けられた単一の環状超音速ノズルおよび前記溶融流に向けられた複数の超音速孔の一方を含み、前記超音速孔は、典型的には、ノズルを含み、かつ、典型的には、前記溶融流の中心に向けられる、請求項3または4に記載の装置。
前記プラズマ源は、円筒形超音速ノズルをそれぞれが備えた少なくとも2つのプラズマトーチを含み、典型的には、超音速プラズマプルームが前記溶融流を霧化する場所の周りに対称に配置された、少なくとも4つのプラズマトーチが設けられており、前記プラズマトーチは、典型的には、リング型の構成で配置され、各プラズマトーチは、前記送達システムから出る前記溶融流に直接向けられ、前記トーチは、例えば、前記溶融流に対して環状に配置されている、請求項1または2に記載の装置。
前記金属粉末は、溶融原料および例えば実質的にロッドの形態の固体原料のうちの一方から製造されるように構成されており、前記プラズマ源は、環状プラズマトーチを含み、前記固体原料または前記液体原料は、典型的には、るつぼ/供給ガイドを介して前記環状プラズマトーチを通って供給されるように構成されている、請求項1または2に記載の装置。
プッシャが、前記固体原料を前記環状プラズマトーチに供給するために設けられており、前記プッシャは、典型的には、前記環状プラズマトーチの上流で、前記るつぼ/供給ガイドを通じて前記固体原料を供給するように構成されている、請求項7に記載の装置。
前記環状プラズマトーチは、直列に置かれた一組の電極であって、不活性ガスをプラズマ状態に加熱し、加速させて前記固体原料に衝突させ、前記固体原料を霧化するように構成されている一組の電極を含み、前記一組の電極は、典型的には、円状に配置されている、請求項7または8に記載の装置。
前記原料は、インダクションで、または抵抗的に予熱されるように構成されており、前記インダクションは、典型的には、前記るつぼ/供給ガイドの周りに配置されている、請求項7から9のいずれか一項に記載の装置。
前記溶融原料は、単一の環状超音速ノズルおよび前記プラズマトーチの個々のそれぞれのノズルの一方に通じるガスチャネルに接続された、プラズマトーチのリングの中心を通って供給され、前記個々のそれぞれのノズルは頂点に集中する、請求項3から5のいずれか一項に記載の装置。
前記溶融供給材料は、重力、ガス圧力、およびピストンのうちの少なくとも1つによって、供給チューブなどの前記送達システムを通じて向けられるように構成される、請求項3から7のいずれか一項に記載の装置。
前記プラズマ流の超音速ジェットは、前記溶融流を下流に押すような角度に向けられている、請求項1から12のいずれか一項に記載の装置。
前記プラズマ源は、アークプラズマトーチ、ならびに、誘導結合プラズマ源、マイクロ波プラズマ源および容量性プラズマ源のうちの少なくとも1つのうちの一方を含む、請求項1から13のいずれか一項に記載の装置。
溶融原料から金属粉末を製造するプロセスであって、
溶融供給材料を提供するステップと、
前記溶融供給材料を溶融流として送達するステップと、
プラズマ流を提供するステップと、
前記プラズマ流を超音速に加速するステップと、
金属粉末を製造するために前記溶融流を超音速プラズマプルームと衝突させるステップとを含む、プロセス。
前記溶融供給材料は、前記溶融供給材料を収容するるつぼから延びる液体供給チューブを介して、超音速プラズマプルームが前記溶融流を霧化するように構成される場所へと下流に送達される、請求項15に記載のプロセス。
前記プラズマ源は、プレナムチャンバに接続された少なくとも2つのプラズマトーチを含み、前記プレナムチャンバは例えばドーナツ型であり、前記プラズマトーチの出口は、接線方向に接続されて、前記プレナムチャンバの内側に渦を発生させる、請求項15または16に記載のプロセス。
前記プレナムチャンバの出口は、前記溶融流に向けられた単一の環状超音速ノズルを含む、請求項17に記載のプロセス。
前記プレナムチャンバの出口は、前記溶融流に向けられた複数の超音速孔を含み、前記超音速孔はノズルを含み、前記超音速孔は、典型的には、前記溶融流の中心に向けられる、請求項17に記載のプロセス。
前記るつぼの中の前記溶融供給材料は、典型的には前記るつぼの周辺に配置される、インダクションによって加熱されるように構成されている、請求項17から19のいずれか一項に記載のプロセス。
前記金属粉末は、溶融原料および例えば実質的にロッドの形態の固体原料のうちの一方から製造されるように構成されており、前記プラズマ源は、環状プラズマトーチを含み、前記固体原料または前記液体原料は、典型的には、るつぼ/供給ガイドを介して前記環状プラズマトーチを通って供給されるように構成されている、請求項15または16に記載のプロセス。
前記溶融原料は、単一の環状超音速ノズルおよび前記プラズマトーチの個々のそれぞれのノズルの一方に通じるガスチャネルに接続された、プラズマトーチのリングの中心を通って供給され、前記個々のそれぞれのノズルは頂点に集中する、請求項17から20のいずれか一項に記載のプロセス。
前記溶融供給材料は、前記プラズマプルームからの導電加熱を通じて、または前記金属を溶融する任意の他の手段によって、得ることができる、請求項17から20のいずれか一項に記載のプロセス。
前記霧化プロセスは、不活性雰囲気下で実行される、請求項15から23のいずれか一項に記載のプロセス。