NL8304386A

NL8304386A - Werkwijze voor het voortbrengen van metaalpoeder.

Info

Publication number: NL8304386A
Application number: NL8304386A
Authority: NL
Original assignee: United Technologies Corp
Priority date: 1982-12-27
Filing date: 1983-12-21
Publication date: 1984-07-16
Also published as: BE898530A; NO160122C; IT8324390A1; SE454853B; ZA839401B; GB2132639B; IT8324390A0; FR2538280B1; BR8307150A; AT384973B; NO834697L; CA1198560A; DE3346263A1; IT1175313B; IL70564A; US4415511A; ES8503991A1; IL70564A0; KR840006928A; SE8307155D0

Description

, - 1 -

Werkwijze voor tiet voortbrengen van metaalpoeder.

De uitvinding heeft betrekking op het verstuiven van gesmolten metalen. Het is wel bekend in de techniek om metaalpoeders en metaalspetters te vormen door het gieten van gesmolten metaal op het bovenoppervlak van 5 een ronddraaiende schijf, die gesmolten metaaldruppels naar buiten slingert in een koelkamer en/of tegen een spatplaat. Het lichaam van de verstuiverschijf is kenmerkend gemaakt van een metaal van hoge sterkte, dat bestand is tegen de centrifugale belastingen bij de 10 hoge rotatiesnelheden en temperaturen, waaraan het wordt onderworpen. De lichamen van verstuiverschijven zijn kenmerkend vervaardigd van een metaal met een hoog warmtegeleidingsvermogen, zoals koper of koper-legering, dat watergekoeld is om weerstand te bieden 15 aan smelten en/of erosie. Ongelukkigerwijs resulteert dit in een overmatige hoeveelheid van warmte, die verwijderd wordt van het metaal, dat wordt gegoten op de schijf, hetgeen het gebruik vereist van grote hoeveelheden oververhitting (d.w.z. hoge giettemperaturen 20 voor gesmolten metaal], hetgeen moeilijkheden kan veroorzaken waaronder het mogelijk smelten in het midden van de verstuiverschijf. Men had verder reeds vroeg onderkend, dat de metalen, die het meest geschikt zijn voor het voinnen van het structurele deel van de ver-25 stuiverschijf, soms reageerden met het te gieten gesmolten metaal, waardoor het te vervaardigen metaalpoeder werd verontreinigd. De bovengenoemde problemen nemen in ernst toe, wanneer metalen worden verstoven die zeer reactief zijn bij hoge giettemperaturen, of wanneer het te ver-30 stuiven metaal een legering is met een groot stollings-gebied, dat zelfs nog hogere gesmolten metaalgiettempera-turen vereist, dan zou zijn vereist voor het verstuiven van de afzonderlijke elementen van de legering.

Eén eerdere oplossing voor dit probleem omvatte 35 het bekleden van het bovenoppervlak van de metaalver- stuiverschijf met een vuurvast materiaal, zoals beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 2.439.772 van J.T. Gow.

8304386 i * ' - 2 -

Van het vuurvaste materiaal werd in toevoeging aan het verschaffen van warmtebescherming voor het onderliggende metaal van de schijf aangenomen, dat het inert was of niet reactief voor de meeste gesmolten metalen. Zelfs 5 de hedendaagse stand der techniek op het gebied van verstuiving bij hoge rotatiesnelheid voor het maken i van gepoederd metaal omvat het gieten van het gesmolten metaal op een keramische laag die is gebonden aan het oppervlak van een metalen verstuiverschijf, zoals 10 beschreven in de Amerikaanse octrooischriften 4.178.335 ten name van R.A. Metcalfe en R.G. Bourdeau en 4.310.292 ten name van R.L. Carlson en W.H. Schaefer.

Zoals besproken in het hierboven genoemde Amerikaanse octrooischrift 4.178.335 is het gewenst, 15 zo niet vereist, om een gestolde, stabiele "huid" te vormen op het keramische oppervlak van de verstuiverschijf van het metaal, dat daarop gegoten wordt om een juiste verstuiving te verkrijgen. In het geval van legeringen met een grote stollingszone is het moeilijk en vaak niet 20 mogelijk om koppeling te verkrijgen met het keramische schijfoppervlak van de gesmolten legering. In het Amerikaanse octrooischrift 2.699.576 ten name van Colbry e.a. wordt magnesium verstoven op een stalen schijf (niet keramisch bekleed). Teneinde koppeling te verkrijgen 25 voegen Colbry e.a. zink en zirkoon toe aan het medium.

Aluminiumlegeringen en sommige andere legeringen met hoge concentraties aan overgangs- en andere elementen (d.w.z. Fe, Ni, Mo, Cr, Ti, Zr, en Hf) hebben zeer hoge smelttemperaturen en worden zeer reactief ten opzichte 30 van vele materialen waaronder keramische,- en zij kunnen tevens een zeer grote stollingszone bezitten, in sommige gevallen boven 278°C, hetgeen de vorming van een huid of gestolde laag op het oppervlak van de verstuiver verhindert. Een aantal andere legeringen, omvattende 35 eutectische legeringen van ijzer, koper, nikkel en kobalt, behoren tot de klasse, die eveneens een groot stollingsgebied heeft en daarom moeilijk goed te verstuiven zijn. Andere legeringen, omvattende de reactieve metalen chroom, titaan, zirkoon, en magnesium, vormen 40 een probleem vanwege hun hoge reactiviteit met materialen, 8304386

* 4 I

en in het bijzonder, wanneer zij zijn gelegerd met I

elementen, die hun smeltpunten verhogen en hun stollings- I

gebied doen toenemen. I

üit het voorgaande is het duidelijk, dat I

5 keramisch beklede verstuiverschijven van de bekende I

techniek bepaalde tekortkomingen hebben die niet zijn I

opgelost.

De volgende additionele Amerikaanse octrooien I

zijn representatief voor de stand der techniek op het I

10 gebied van roterende verstuiving: 4.069.045? 3.721.511? I

4.140.462? 4.207.040 en het Britse octrooischrift I

754.180.

Eên doel van de onderhavige uitvinding is een I

verbeterde werkwijze voor het vormen van metaalpoeders I

15 door verstuiving. I

Een verder doel van de onderhavige uitvinding I

is een verbeterde werkwijze voor het vormen van metaal- ] poeders van zeer reactieve metalen. ]

Nog een ander doel van de uitvinding is een I

20 verbeterde werkwijze voor het vormen van poeders van I

metalen, die brede- liquidus/solidustemperatuurzones hebben. I

Dienovereenkomstig omvat de uitvinding bij een I

werkwijze voor het voortbrengen van metaalpoeder door het j

gieten van vloeibaar metaal op het oppervlak van een I

25 ronddraaiende schijf, waarbij het metaal wordt gegoten 1

bij een temperatuur, die aanzienlijk hoger is dan zijn I

solidustemperatuur, de stappen van IJ het bekleden van de I

schijf met een stabiele verbinding van of het te gieten I

metaal of, indien het te gieten metaal een legering is,

30 met een stabiele verbinding van het basismetaal van I

de genoemde legering, waarbij de verbinding er een is, I

die gekozen is op basis van het feit, dat zij kan coëxisteren met het genoemde te gieten metaal bij de giet-temperatuur van het te gieten metaal, zoals aangegeven 35 door fasediagrammen van de betrokken materialen, en de verbinding een smeltpunt heeft, aanzienlijk hoger dan de temperatuur, waarbij het metaal moet worden gegoten, 2} het uitgieten van het vloeibare metaal op de beklede 1

ronddraaiende schijf, waarbij het koppelen van het I

40 vloeibare metaal met de verbinding plaatsvindt, en I

? 3 0 4 3 8 δ t < % - 4 - een stabiele huid van het uitgegoten metaal wordt gevormd over de bekleding. 3) het koelen van de vloeistof-druppeltjes, die van de schijf worden geslingerd, teneinde deze te stollen, en 4) het opvangen van het 5 gestolde metaal of metaallegering.

De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding is bedoeld voor gebruik bij de verstuiving van 1) zeer reactieve metalen (zoals gebruikt in de beschrijving en in de conclusies betekent "metaal" ongelegeerd 10 metaal alsook metaallegeringen, tenzij anders aangegeven), en 2) die metalen, die een grote liquidus/soliduszone hebben, hetgeen giettemperaturen vereist van ten minste 223°C en vaak 389°C of meer boven de solidustemperatuur van het te verstuiven materiaal. Met uit de stand 15 der techniek bekende keramische schijfoppervlakken kunnen dergelijke materialen niet altijd worden gehanteerd als gevolg van erosie van het keramische materiaal (als gevolg van reacties met de elementen van het keramische materiaal)j en, in het geval van metalen met 20 een breed stollingsgebied, wordt koppeling tussen het keramische materiaal en het gesmolten metaal verhinderd, en vormt zich geen stabiele gestolde huid, waardoor een juiste verschuiving wordt verhinderd.

Bij de werkwijze volgens de onderhavige uit-25 vinding wordt de schijf bekleed met een verbinding, die 1) stabiel is onder operationele procescondities, 2) een smeltpunt heeft boven de giettemperatuur van het materiaal dat moet worden verstoven, en 3) met het vloeibare metaal koppelt, dat wordt uitgegoten, zodat 30 een gestolde, stabiele huid van het te verstuiven metaal kan worden gevormd op het oppervlak van de verbinding.

Het koppelen is in het geval, dat het te verstuiven metaal een hoog stollingsgbied heeft, gewaarborgd door het kiezen van de verbinding zodanig, dat êên van de 35 elementen ervan (hierbij soms aangeduid als het primaire element) eveneens het hoofdelement vormt van het te verstuiven metaal. Het andere element of de andere elementen (hier soms aangeduid als de secundaire elementen) van de verbinding zijn bij voorkeur gekozen om het 8304333

hebben van een lage oplosbaarheid in het hoofdelement I

van het te verstuiven materiaal. Hoewel een lage I

oplosbaarheid de voorkeur heeft (teneinde de waarschijn- I

lijkheid, dat de bekleding in tact zal blijven, te I

5 verhogen) behoeft dit niet vereist te zijn in alle I

systemen. Het basiscriterium is, dat het hoofdelement I

van het te verstuiven metaal kan coëxisteren in gesmolten I

vorm met de verbinding bij de metaaluitgiettemperatuur I

zoals aangegeven door fasediagrammen van de betrokken I

10 materialen. Er wordt aangenomen, dat zelfs, hoewel bij de I

giettemperatuur het tweede element van de bekledings- I

verbinding bekend staat als oplosbaar in het hoofdelement I

van het te gieten metaal, het onwaarschijnlijk is, dat I

het oplossen tot een aanzienlijke mate optreedt, indien I

15 bij de giettemperatuur het binaire fasediagram van de I

secundaire elementen aan het hoofdelement laat zien, I

dat de verbinding van de twee elementen (d.w.z. de I

bekledingsverbinding) kan coëxisteren met het hoofdelement I

van het te verstuiven metaal. I

20 In de gevallen, waarin het te verstuiven metaal I

een smal stollingsgebied heeft, maar zeer reactief is I

bij giettemperaturen, is koppeling en huidvorming normali- I

ter geen probleem. Belangrijker is, evenals in het voorgaan- I

de geval, dat het te verstuiven vloeibaar metaal in staat I

25 moet zijn om te coëxisteren met de bekledingsverbinding I

bij metaalgiettemperaturen, zoals aangegeven door binaire I

fasediagrammen van de betrokken elementen. I

Zoals bekend is in de techniek, heeft het I

de voorkeur met het oog op het beschermen van het onder- I

30 gelegen metaallichaam van de verstuiverschijf tegen I

smelten, dat er een laag keramisch materiaal met een I

gering warmtegeleidingsvermogen zich bevindt onder de I

bekledingsverbinding. Met andere woorden, het verdient I

de voorkeur, dat de schijf een isolerende laag van 35 keramisch materiaal heeft over zijn metaallichaam, en dat

de verbindingsbekleding wordt gevormd of aangebracht I

over de keramische laag.

Het voorgaande en andere doeleinden, kenmerken I

en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen nu I

4Q nader worden toegelicht aan de hand van de volgende "304386 I ' * - 6 - gedetailleerde beschrijving van voorkeursuitvoeringen daarvan.

Volgens de onderhavige uitvinding, en zoals in het voorgaande besproken, is ter vermijding van de 5 problemen, geassocieerd met het verstuiven van zeer reactieve gelegeerde en ongelegeerde metalen en die metaallegeringen, die een groot stollingsgebied (ten minste 111°C) bezitten, de verstuiverschijf bekleed met een verbinding C die als primair element omvat het 10 basismetaal B van het te verstuiven metaal L. (N.B.: het basismetaal B van het metaal L wordt hierna aangeduid als het "hoofd"-element van L. Het "hoofd,,-element van een ongelegeerd metaal L is het metaal zelf).

.Het secundaire element van de verbinding C wordt hier 15 aangeduid door de letter M. Het element M is allereerst gekozen op basis, dat de verbinding C een smeltpunt zal hebben van ten minste 28°C hoger dan de temperatuur, waarbij L wordt uitgegoten op de ronddraaiende schijf. Bij voorkeur zal het smeltpunt van de verbinding C '20 ten minste 166°C hoger zijn dan de uitgiettemperatuur van L.

Het element M is verder zodanig gekozen, dat de verbinding C, waarvan M een deel is, kan coëxisteren met gesmolten basismetaal B bij de giettemperatuur 25 van L (ongeacht enige oplosbaarheid van M in B bij operationele procestemperaturen), zoals aangegeven door het binaire fasediagram van M en B. Indien C en B kunnen coëxisteren bij giettemperaturen, is het waarschijnlijk, dat de verbinding C, in de vorm van een bekleding op 30 de schijf, stabiel blijft onder operationele procescondities.

Bij' voorkeur is het element M ter verhoging van de waarschijnlijkheid van stabiliteit van de verbinding C gekozen op zijn lage oplosbaarheid B 35 onder operationele procescondities, en de verbinding C zal dan een zelfs lagere oplosbaarheid in B hebben, zodat de verbinding stabiel is in L bij de giettemperatuur van L, Bij voorkeur zal de oplosbaarheid van M in B kleiner zijn dan 10 atoom %, bij nog hogere 40 voorkeur minder dan 5 atoom % onder operationele proces- 8304386 » ♦ * - 7 - condities. De lage oplosbaarheid van zowel de verbinding C als het element M in B elimineert nagenoeg de mogelijkheid van aanzienlijke reacties tussen L en de bekleding C, wanneer L daarop wordt gegoten, ondanks de hoge giet-5 temperaturen; en, aangezien zowel de schijfbekleding C en het metaal L B omvatten, is er een onmiddellijke koppeling tussen L en de bekleding C met de daarop volgende en nagenoeg instantane vorming van een stabiele huid van het metaal L. Wanneer de huid eenmaal is 10 gevormd, worden zeer fijne onverontreinigde druppeltjes van het metaal L daarna afgeslingerd van de ronddraaiende schijf.

Het bekleden van de schijf met de verbinding C kan worden uitgevoerd op êên van twee wijzen. Volgens 15 één aspect van de onderhavige uitvinding wordt het secundaire element M, waarvan de verbinding C is gemaakt, eerst aangebracht op het oppervlak van de schijf, bijv. door plasmaverstuiving of andere geschikte technieken.

Het te verstuiven gesmolten metaal L wordt, bijv. gedurende 20 een regelmatige loop, gegoten op het oppervlak van de beklede, ronddraaiende schijf en vormt een bekleding van de verbinding C met het element M vrijwel instantaan bij het begin van de loop. Koppeling en de vorming van een stabiele huid van metaal L vindt vrijwel instantaan daarna 25 plaats. Het gieten van gesmolten L op de schijf kan worden voortgezet op ononderbroken wijze voor het verstuiven van het gesmolten materiaal. Alternatief kan de schijf eenvoudig worden bekleed met verbinding C voor de loop, bijv. door plasmaverstuiving. Het poeder, 30 dat resulteert van deze loop zal hetzelfde zijn, ongeacht of de verbinding C direkt wordt aangebracht aan het oppervlak van de schijf voor de loop, of wordt gevormd gedurende de initiële seconde van een loop, zoals boven beschreven. In elk van deze gevallen is met de werkwijze 35 volgens de onderhavige uitvinding het koppelen van het vloeibare metaal met het schijfoppervlak gewaarborgd en is een stabiele huid gevormd gedurende de loop. Er vindt praktisch geen oplossen plaats van de schijfbekleding, noch verontreiniging van het poeder, dat wordt 40 gevormd, zelfs met zeer reactieve metalen bij zeer hoge 8304386 __j * * - 8 - giettemperaturen; • Zoals boven besproken is de werkwijze volgens de onderhavige .uitvinding bruikbaar voor het maken van metaalpoeders van metaallegeringen, die een brede (ten 5 minste 111°C) liquidus/solidustemperatuurzone (d.w.z.

stollingszone) bezitten. Vele legeringen van Fe, Ni, Co, Cr, Mg, en Al vallen onder deze categorie. Het vormen van dergelijke metaallegeringen tot poeders door roterende verstuivingstechnieken vereist, dat zij worden gegoten 10 bij temperaturen, die aanzienlijk hoger zijn dan hun solidus- en smelttemperatuur, opdat hun temperatuur hun liquidus in een voldoende grote mate (bij voorkeur ten minste 111°C) overschrijdt. Dit waarborgt, dat het vloeibare metaal gedurende de verstuiving niet begint 15 te stollen(uitgezonderd initieel voor het vormen van een stabiele huid), alvorens het van de ronddraaiende schijf wordt afgeslingerd. Aldus kan voor het verstuiven van legeringen zoals die, opgegeven in onderstaande tabel A de vêrstuiverschijf initieel worden bekleed 20 met bijv. Ta, Nb, Mo of Zr, welke metalen hoogstabiele hoge-temperatuurverbindingen zullen vormen met aluminium, zoals sommige van de aluminiumverbindingen, opgegeven in tabel B. Alternatief kunnen deze aluminiumverbindingen direkt worden aangebracht (bijv. door binden) aan het 25 oppervlak van de schijf.

- tabel A - 8304386 • ^ * - 9 -

TABEL A

Legeringen van aluminium

Legering Liquidus Solidus ΔΤ

5 _ °F °C °F °C °F °C

Al-10Be 1832 1000 1200 649 632 351

Al-2Nb 2190 1200 1223 662 967 538

Al-lOCo 1635 890 1214 657 421 233

Al-10Cr 1700 926 1223 661 477 265 10 Al-2Hf 1630 890 1223 662 407 228

Al-8Fe 1575 850 1210 655 365 195 A1-2MO 2012 1100 1355 737 367 363

Al-5Zr 2012 1100 1223 601 789 499 A1-2V 1832 1000 1223 662 609 338 15 Al-5Ti 2012 1100 1224 665 788 435 A1-10B 2318 1270 1787 975 531 295

Al-8Fe-2Mo 1830 1000 1300 704 530 296 - tabel B - 8304386 ____ _* - 10 -

TABEL B

Smeltpunten van elementen en verbindingen.

Smeltpunt Verbinding Smeltpunt

Element °F °C _ _^F_^c_ 5 Nb 4474 2468 NbAl3 2925 1607

Nb2 Al 3403 1873

Mo 4730 2610 Mo3Al 3902 2150

MoA12 3686 2030

Zr 3389 1865 ZrAl2 2997 1647 10 ZrAi3 2880 1582

ZrC 6000 3316

ZrB 5500 3038

Ti 3042 1672 TiAl 2682 1472

TiAl3 2448 1342 15 TiB2 5252 2900

TiC 5600 3093

TiN 5340 2949 B 4172 2300 A1B12 3758 2070

Ta 5432 3000 Al3Ta 2102 1550 20 AlTa2 3632 2000

Zuiver aluminium wordt een vloeistof bij ongeveer 660°C. Voor het vormen van aluminiumpoeder door roterende verstuiving moet het aluminium worden oververhit tot ten minste 827°C. Boven ongeveer 982°C 25 is aluminium zeer reactief met elementen in keramische materialen, die kenmerkend worden gebruikt voor het bekleden van het oppervlak van bekende verstuivers.

Veel aluminiumlegeringen bieden een nog groter probleem als gevolg van het bestaan een brede solidifi-20 catiezone, die hogere giettemperaturen vereist, hetgeen leidt tot verhoogde reactiviteit. Tabel A geeft de liquidus- en solidustemperaturen van verschillende aluminiumlegeringen en het verschil (ΔΤ) daartussen, 3304386 >» - 11 - dat de grootte is van de stollingszone. Deze legeringen moeten worden gegoten bij temperaturen van ten minste 111°C boven hun liquidustemperaturen. Xndien deze legeringen worden gegoten direkt op een keramisch opper-r 5 vlak, zou zich geen huid of gestolde laag vormen op de verstuiver, en daardoor zou geen bevochtiging of koppeling van de gesmolten legering aan het oppervlak van de verstuiver kunnen plaatsvinden.

Tabel C toont de oplosbaarheid van verschillende 10 elementen in vloeibaar aluminium bij verschillende temperaturen. Deze tabel kan worden gebruikt in samenhang met tabel B voor het selecteren van bekledingen voor een schijf, die moet worden gebruikt voor het verstuiven van bijv. enige van de aluminiumlegeringen van tabel A.

15 Nb, Mo, Zr, B, Ta, W en Ti zijn het meest aantrekkelijk als initiële bekledingen voor de verstuiverschijf als gevolg van hun geringe oplosbaarheid in vloeibaar aluminium. Tabel B toont de smeltpunten van sommige van de verbindingen, welke de elementen van tabel C zouden 20 vormen bij contact met gesmolten aluminium. Er zij gewezen· op het zeer hoge smeltpunt van deze verbindingen.

Een voordeel van het gebruiken van deze verbindingen als een schijfbekleding in samenhang met hun hoge smeltpunten is, dat zij vrijwel niet reagerend zijn 25 met vloeibaar aluminium. De andere elementen van tabel C, nl. Co en Fe, kunnen, hoewel zij meer Oplosbaar in aluminium zijn, eveneens bevredigend zijn, indien de verbinding, welke zij vormen met aluminium, kan coëxisteren met gesmolten aluminium bij de giettemperatuur 30 van het aluminium. Tabel C is niet bedoeld om alle mogelijke elementen te omvatten, die bruikbaar kunnen zijn bij het in de praktijk brengen van de onderhavige uitvinding.

- tabel C - 83 0 4 3 8 "' fr» - - ---- — — ___ ψ ^ - 12 -

TABEL C

Oplosbaarheid van elementen in vloeibaar aluminium Atoomprocent(gew. %)

Element 1093°G Temperatuur 1316°C

5 _ (2000°F) 12 0 4'°C (220 0 °F) (24O0°F)

Nb 0,5 (1,5) 0,8 (2,4) 2,0 (6) MO 1,5 (4) 3,0 (7) 4,0 (10)

Zr 1,7 (5) 3,3 (10) 6,0 (18,5) B 2,5 (5) 4,0 (8) 6,0 (12) 10 Ta 7,0 (30) 9,0 (40) 11,0 (45)

Ti 3,0 (5) 6,5 (10) W 4,0 (20) 7,5 (36)

Co 18,0 (32) 24,0 (41)

Fe 16,0 (27) 38,0 (57) 15 In het geval van metaallegeringen, die zeer reactief zijn bij de temperaturen, waarbij zij moeten worden gegoten (ongeacht of deze temperaturen zeer hoog zijn) zodat zij normaliter zouden reageren met de keramische bekledingen volgens de bekende techniek, kan 20 dezelfde aanpak worden gebruikt als met legeringen, die een grote stollingszone hebben. Aldus kan de verstuiverschijf initieel worden bekleed met een eerste metaal, dat een stabiele verbinding vormt met het basismetaal van de legering onder operationele proces-25 condities. Alternatief kunnen dergelijke stabiele verbindingen rechtstreeks worden aangebracht aan het oppervlak van de schijf. Het eerste metaal heeft bij voorkeur een zeer lage oplosbaarheid in het basismetaal bij de giettemperaturen, maar behoeft dit niet, indien 30 de verbinding, die zich vormt kan coëxisteren met het basismetaal bij operationele procescondities. Titaan-legeringen en zirkoonlegeringen kunnen bijvoorbeeld worden verstoven op een schijf, waarop een bekledings~ verbinding is gevormd van het basismetaal (Ti of Zr, 8304383 " J* - 13 - al naar het geval kan zijn) met elementen zoals koolstof, boor of stikstof. Dergelijke verbindingen bezitten alle smeltpunten groter dan 2760°C. (Zie tabel B). Deze verbindingen kunnen alle coëxisteren met de basismetalen 5 bij de veronderstelde giettemperaturen van de basismetalen, en zullen daarom stabiel zijn onder operationele procescondities .

Indien een zeer reactief (bij de giettemperatuur) ongelegeerd metaal moet worden verstoven, gaan dezelfde 10 principes op. De schijf wordt bekleed met een eerste materiaal, dat een stabiele verbinding vormt met het te verstuiven metaal, wanneer zij in contact met elkaar komen. De andere mogelijkheid is weer, dat een dergelijke stabiele component rechtstreeks op het schijfoppervlak 15 wordt aangebracht. Het eerste materiaal wordt zodanig gekozen, dat de gevormde verbinding kan coëxisteren met het metaal, dat wordt gegoten onder operationele procescondities, waardoor oplossing van de bekleding niet optreedt. De verbinding moet een smelttemperatuur hebben 20 van ten minste 28°C en bij voorkeur ten minste 166°C

hoger dan de metaalgietteraperatuur. Teneinde ongelegeerde metalen zoals Ti en Zr te verstuiven, kunnen bijvoorbeeld de verbindingen van deze metalen met koolstof, boor of -stikstof worden gebruikt.

25 Hoewel de uitvinding in het voorgaande is toegelicht en beschreven aan de hand van een voorkeursuitvoering daarvan, zal het de vakman duidelijk zijn, dat andere diverse variaties en omissies in vorm en detail kunnen worden gemaakt zonder daardoor te treden 30 buiten het kader van de uitvinding.

- conclusies - 8304335

Claims

1. Werkwijze voor het voortbrengen van metaalpoeder door het gieten van een vloeibaar metaal op het oppervlak van een ronddraaiende schijf bij een temperatuur, die ten minste 111°C hoger is dan de liguidustemperatuur 5 van dit metaal, gekenmerkt door de volgende stappen: het vormen van een bekleding op de schijf van een verbinding C, die stabiel is gedurende het proces en welke het genoemde metaal bevat, indien dit metaal 10 ongelegeerd is, en welke, indien het genoemde metaal een legering is, het basismetaal van deze legering bevat, waarbij de genoemde verbinding een smeltpunt heeft ten minste 28°C hoger dan de giettemperatuur van het vloeibare metaal, en waarbij het genoemde vloeibare 15 metaal kan coëxisteren met de genoemde verbinding bij de giettemperatuur·van het vloeibare metaal, het gieten van een vloeibare stroom van het genoemde metaal, dat moet worden gevormd tot een poeder, op de beklede, ronddraaiende schijf bij de genoemde 20 giettemperatuur, waarbij koppeling van het genoemde metaal met de verbinding C plaatsvindt, en zich een stabiele huid van het genoemde metaal vormt over de bekleding, en fijne vloeistofdruppeltjes van het genoemde metaal worden gevormd, wanneer het genoemde metaal wordt 25 afgeslingerd van de schijf, het koelen van de vloeibare metaaldruppeltjés, nadat zij het schijfoppervlak hebben verlaten, teneinde de druppeltjes te stollen, en het opvangen van de gestolde druppeltjes.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de stap van het vormen van een bekleding op de schijf omvat het eerst bekleden van de schijf met een element M, dat de verbinding C vormt, na in contact te zijn gekomen met het genoemde vloeibare 35 metaal bij de genoemde giettemperatuur, gevolgd door het gieten van het genoemde vloeibare metaal op de met M beklede ronddraaiende schijf. 3304386 - 15 -

3. Werkwijze volgens conclusie l, met het kenmerk, dat het voort te brengen metaalpoeder een titaanlegering is, en dat de verbinding C is gekozen uit de groep, bestaande TiC, TiB2 en TiN.

4. Werkwijze volgens conclusie 2, m e t h e t kenmerk, dat het te produceren metaal een titaan- I legering is of een zirkoonlegering, en dat het element M is gekozen uit de groep, bestaande uit koolstof en boor. I

5. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t h e t I 10 kenmerk, dat het voort te brengen metaalpoeder I een zirkoonlegering is en de verbinding C is gekozen I uit de groep, bestaande uit ZrC, ZrB2, en ZrN. I

6. Werkwijze voor het voortbrengen van metaalpoeder door hët gieten van een vloeibare metaallegering L 15 op het oppervlak van een ronddraaiende schijf, waarbij de metaallegering L een stollingszone heeft van ten I minste 111°C en een basismetaal B bevat en wordt gegoten I bij een temperatuur van ten minste 111°C hoger dan zijn I liquidustemperatuur, gekenmerkt door de I 20 volgende stappen: ' I het vormen van een bekleding op de schijf van een verbinding C van het basismetaal B, welke verbinding een smeltpunt heeft dat ten minste 28°C hoger is dan de temperatuur, waarbij de legering L wordt 25 gegoten, en waarbij, bij de giettemperatuur, het basis- I metaal B, in vloeibare vorm, en de verbinding C kunnen coëxisteren, het gieten van een vloeibare stroom van de legering L op de beklede, ronddraaiende schijf bij de I 30 giettemperatuur, waarbij koppeling van de legering L met de verbinding C plaatsvindt en zich een stabiele huid van de legering L vormt over de bekleding van de I verbinding C, en fijne vloeistofdruppeltjes van de I legering L worden gevormd, als de legering wordt afge- I 35 slingerd van de schijf, het koelen van de druppeltjes, nadat zij de schijf verlaten hebben, voor het stollen van de legering 53 0 4 3 8 9 fei.._ _ Λ •ψ - 16 - L, en het opvangen van de gestolde legering.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, m e t het kenmerk, dat het basismetaal B aluminium is.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, m e t het kenmerk, dat de verbinding C een verbinding is van aluminium en een element, gekozen uit de groep, bestaande uit Nb, Mo, Zr, Ti, Ta en B.

9. Werkwijze volgens conclusie 6, m e t het 10 ke.nmerk, dat de verbinding C slechts elementen omvat, die oplosbaar zijn in het basismetaal B tot een mate minder dan ongeveer 10 atoom gew. % onder operationale procescondities.

10. Werkwijze volgens conclusie 6, m e t het 15 kenmerk, dat de verbinding C slechts elementen omvat, die oplosbaar zijn in het basismetaal B in een mate minder dan ongeveer 5 atoom % onder operationele procescondities.

11. Werkwijze volgens conclusie 6, m e t het 20 kenmerk, dat de schijf een keramische laag omvat, en dat de stap van het vormen van een bekleding omvat het bekleden over de keramische laag.

12. Werkwijze volgens conclusie 6, m e t het kenmerk, dat een bekleding van de verbinding C 25 wordt gevormd op de schijf door plasmaverstuiving van de verbinding C op de schijf.

13. Werkwijze volgens conclusie 6, m e t h e t kenmerk, dat de stap van het vormen van een bekleding van de verbinding C op de schijf omvat het 30 eerst bekleden van de schijf met een element, dat de verbinding C zal vormen met het basismetaal B bij de giettemperatuur van de vloeibare legering L, gevolgd door de genoemde stap van het gieten van de vloeibare 8304386 11. s • legering L op de ronddraaiende schijf, bekleed met M, voor het vormen van de bekleding van de verbinding C, en het daaropvolgend vormen van de genoemde stabiele huid van de legering L over de genoemde bekleding.

14. Werkwijze volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat M een oplosbaarheid in het basismetaal B heeft van minder dan ongeveer 10 atoom gew. % door de operationele procescondities.

15. Werkwijze volgens conclusie 14, m e t het 10 kenmerk, dat het basismetaal B aluminium is, en dat M is gekozen uit de groep, bestaande uit Nb, Mo, Zr, Ti, Ta en B.

16. Werkwijze voor het voortbrengen van metaal-poeder door het gieten van een vloeibare metaallegering L 15 op het oppervlak van een ronddraaiende schijf, waarbij de genoemde legering L een basismetaal B bevat en wordt gegoten bij een temperatuur, die ten minste 111°C hoger is dan zijn liquidustemperatuur, gekenmerkt d o o r de volgende stappen: 20 " het bekleden van de ronddraaiende schijf met een element M, dat een verbinding C zal vormen met het basismetaal B bij de temperatuur, waarbij het metaal L wordt gegoten, waarbij de verbinding C een smeltpunt heeft hoger dan het smeltpunt van M en hoger dan de 25 temperatuur, waarbij het metaal L wordt gegoten, waarbij de oplosbaarheid van het materiaé.1 M in het basismetaal B minder is dan ongeveer 10 atoom % onder operationele procescondities, en waarbij de oplosbaarheid van de verbinding C in het basismetaal B kleiner is dan de 30 oplosbaarheid wan M in B, het gieten van een vloeibare stroom van het metaal L op de ronddraaiende schijf, bekleed met M, voor het vormen van een gestolde laag van de verbinding C op het oppervlak van de schijf, als het metaal L wordt 35 gegoten, het voortgaan met het gieten van het metaal L op de gestolde laag, waardoor koppeling van het metaal L 8304386 ---- · - - -- — ---- - -4 * V - 18 - met de gestolde laag van de verbinding C plaatsvindt en een stabiele huid van het metaal L wordt gevormd op het oppervlak van de gestolde laag, en fijne vloeistof-druppeltjes van het metaal L worden gevormd, wanneer 5 het vloeibare metaal L van de schijf af wordt geslingerd, het koelen van het vloeibare L, nadat dit het schijfoppervlak verlaat voor het stollen van het metaal L, en het opvangen van het gestolde metaal L. 10 83 0 438 &