NL8304387A - Inrichting en werkwijze voor het verstuiven van gesmolten metaal. - Google Patents

Description

k . i - 1 - t *

Inrichting en werkwijze voor het verstuiven van gesmolten metaal.

De uitvinding heeft betrekking op het verstuiven van gemolten metalen, alsmede op een inrichting daarvoor.

Het is in de techniek bekend om metaalpoeders en metaalspetters te vormen door het gieten van gesmolten 5 metaal op het bovenoppervlak van een ronddraaiende schijf, welke gesmolten metaaldruppeltjes naar buiten slingert in een koelkamer en/of tegen een spatplaat. Het lichaam van de verstuivingsschijf is kenmerkend gemaakt van een metaal met hoge sterkte, dat de centrifugaalbelastingen 10 kan weerstaan bij de hoge rotatiesnelheden en temperaturen, waaraan het zal worden onderworpen. Er werd eerder reeds ingezien, dat metalen, die het meest geschikt zijn voor het vormen van het structurele gedeelte van de verstuiver-schijf soms reageerden met gesmolten metaal, dat werd 15 gegoten, waardoor het te vervaardigen metaalpoeder werd verontreinigd; tevens werden sommige van deze metaal-schijven geërodeerd en/of gesmolten door het direkt botsen van het gesmolten metaal op hun oppervlakken. Deze problemen worden nog ernstiger, wanneer men probeert 20 om metaalpoeders te maken van metalen, die zeer hoge liguidustemperaturen hebben.

Een eerdere oplossing voor dit probleem hield in het bekleden van het bovenoppervlak van de metalen verstuiverschijf met een vuurvast materiaal, zoals 25 beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 2.438.772 ten name van J.T. Gow. Het vuurvaste materiaal werd in toevoeging aan het verschaffen van warmtebescherming voor het ondergelegen metaal van de schijf eveneens geacht inert of niet reactief te zijn voor de meeste 30 gesmolten metalen. Zelfs heden ten dage omvat de stand der techniek voor met hoge snelheid roterende verstuiving voor het maken van poedervormig metaal het gieten van het gesmolten metaal op een keramische laag, die is gebonden aan het oppervlak van de metalen verstuiver-35 schijf, zoals beschreven in de Amerikaanse octrooischrif-ten 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.

8304387 -- . ^

* I

- 2 -

Ondanks recentelijke vooruitgangen in de techniek, welke hogere schijfsnelheden en een meer efficiënte verstuiving mogelijk hebben gemaakt, zoals de vooruitgangen, beschreven in de bovengenoemde Amerikaanse 5 octrooischriften van Metcalfe e.a. en Carlson e.a., is gevonden, dat sommige gesmolten metalen, zoals titaan, alsook vele legeringsbestanddelen, zoals de hafnium-en nitriumbestanddelen van sommige nikkelbasissuperlege-ringen, reageren met de meeste keramische materialen 10 van het type, dat gebruikt wordt voor bekleding van verstuivers. Deze reacties kunnen schadelijk zijn, aangezien zij de resulterende samenstelling van de verstoven legering veranderen en zij tevens de keramische bekleding eroderen. Niettegenstaande de potentiële verontreiniging 15 van het metaalpoeder kan voortgezette erosie van de keramische laag resulteren in blootstelling van het ondergelegen metaal en uiteindelijk in een katastrofale destructie van de verstuiver.

Teneinde uniform bemeten fijne metaaldeeltjes 20 te vormen, is het nodig, dat het gesmolten metaal het oppervlak van de verstuiverschijf bevochtigt, zoals besproken in het Amerikaanse octrooischrift 2.699.576 ten name van Colbry e.a. Anders vormt het gesmolten metaal globules, die rollen en stoten op het oppervlak en te 25 groot en niet uniform in grootte zijn, als zij van het oppervlak worden afgeslingerd. In het Amerikaanse octrooischrift 2.699.576 wordt magnesium verstoven op een stalen schijf. Zink en zirkoon worden toegevoegd aan het magnesium, zodat het magnesiummengsel het 30 oppervlak van de stalen verstuiver bevochtigt. Sommige metalen bevochtigen het oppervlak van keramisch materiaal, maar andere doen dat niet. Dit is een andere tekortkoming van de keramisch beklede verstuivers uit de techniek.

Metalen "huiden", gevormd door het stollen 35 van het gesmolten metaal bij verhitten van het koele-keramische oppervlak van de verstuiver aan het begin van een loop, zijn gebleken zeer gunstig te zijn, aangezien zo'n huid een bevochtigbaar oppervlak levert, waarover het gesmolten metaal kan vloeien (zie het Amerikaanse 40 octrooischrift 4.178.335 ten name van Metcalfe e.a.}; -i 8304387 * .♦ - 3 - evenwel is het mogelijk dat de huid zich vormt rond en aangrenzend aan de omtrek, maar niet op het midden van de verstuiverschijf, aangezien de temperaturen in het midden te hoog zijn. In die gevallen valt de gesmolten 5 metaalstroom continu op het blootgestelde keramische oppervlak, hetgeen ongewenst is, zoals boven uiteengezet.

Uit het voorgaande wordt het duidelijk, dat de keramisch beklede verstuiverschijven van de bekende techniek bepaalde tekortkomingen hebben, die nog niet 10 zijn opgelost.

De volgende additionele Amerikaanse octrooi-schriften zijn representatief voor de stand der techniek op het gebied van roterende verstuiving: 4.069.045; 3.721.511; 4.140.462; 4.207.040; en het Britse octrooi 15 754.180.

Eén doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een verbeterde werkwijze en inrichting voor het vormen van metaalpoeders.

Een ander doel van de uitvinding is een werkwijze 20 voor het voortbrengen van contaminatie van metaalpoeders, gemaakt door middel van roterende verstuivingstechnieken.

Dienovereenkomstig wordt bij de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding gesmolten metaal, dat moet worden verstoven, gegoten op het oppervlak van een 25 ronddraaiende schijf, welke een naar boven gekeerd centraal keramisch oppervlak heeft, waarop voorafgaand aan het gieten van het gesmolten metaal een laag gebonden is van een metaal, dat compatibel is met het gesmolten, te gieten metaal. De metaallaag verhindert contact tussen 30 het gesmolten metaal en het keramische materiaal, en is zodanig gekozen, dat een juiste verstuiving en geen aanzienlijke verontreiniging van het verstoven metaal optreedt gedurende een loop.

Teneinde compatibel te zijn, moet de metaallaag 35 een solidustemperatuur hebben die ten minste zo hoog is als en bij voorkeur hoger dan de temperatuur van het gesmolten metaal, en de laag moet niet in tussenwerking komen met het gesmolten metaal op een wijze, welke zou resulteren in of onaanvaardbare onzuiverheden in het 40 metaalpoeder, dat wordt geproduceerd, of een onaanvaardbare - - ; -v 0 1: 7 -_:_:

4 V

\ - 4 - * verwijdering van materiaal van de metaallaag.

In toevoeging aan de compatibiliteit verdient het, hoewel dit niet vereist is, de voorkeur, dat de metaallaag kan worden bevochtigd door het gesmolten metaal, 5 teneinde de noodzaak te elimineren van het vormen van een metaalhuid gedurende het bedrijf. In elk geval komt, indien een metaalhuid wordt gevormd, maar incompleet is aan het centrum van de schijf, de ondergelegen compatibele metaallaag, en niet het keramische materiaal 10 blootgesteld aan de gesmolten metaalstroom.

Voor een duidelijker en volledig begrip van de uitvinding zij ..verwezen naar de enkele figuur, waarin een vereenvoudigd zijaanzicht, gedeeltelijk weggebroken, gegeven is van een roterende verstuiver volgens de 15 onderhavige uitvinding.

Zoals te zien is in de tekening, vertoont het verstuivingsapparaat 10 een verstuiverschijf 12, vast bevestigd op het boveneinde van een drijfas 14, die kan worden geroteerd met zeer hoge snelheden. Daarbij is 20 het mogelijk, dat de schijf 12 wordt gekoeld, bijvoorbeeld door het circuleren van een stroom koelvloeistof door holtes daarbinnen, of tegen een voldoende groot opper-vlaktegebied van de schijf, teneinde de temperatuur ervan beneden voorvastgestelde grenzen te houden, die nodig zijn 25 voor de schijf, opdat deze zijn structurele integriteit behoudt onder operationele condities. Noch de middelen voor het bevestigen van de schijf 12 aan de as 14, noch de middelen voor het koelen van de schijf 12 zijn in de tekening getoond, aangezien zij niet geacht worden 30 deel uit te maken van de onderhavige uitvinding. Voorbeelden van geschikte middelen voor het bevestigen van een verstuiverschijf aan een drijfas voor het koelen van een schijf kunnen worden gevonden in de eerder genoemde Amerikaanse octrooischriften 4.178.335 en 4.310.292, 35 die hierbij door referentie zijn geïncorporeerd.

De schijf 12 bevat een lichaam 16, dat een naar boven gekeerd concaaf centraal oppervlak 18 heeft.

Het lichaam 16 is bij voorkeur van metaal, maar kan zijn vervaardigd van elk materiaal of combinatie van 40 materialen, die de vereiste sterkte en warmtegeleidings- 8304387 -* * - 5 - vermogeneigenschappen hebben voor de condities, waaronder het moet lopen. In de als voorbeeld gegeven uitvoering, getoond in de tekening, bevat het schijfvormige lichaam 16 een centrale kern 19 van materiaal met een hoge 5 warmteoverdracht, bijv. koper, omgeven door een ring 21 van metaal van hoge sterkte, bijv. roestvrij staal.

De ring 21 heeft een bovenoppervlak 24, gelegen boven het oppervlak 18. De bovenste binnenperiferie van de ring 21 heeft een ringvormige groef 22. De groef 22 en 10 het oppervlak 18 definiëren uitsparing 25 in het schijf-lichaam 16. Een keramische laag 20 bedekt het oppervlak 18 en is daarmee hecht verbonden, en vult de uitsparing 25. Voorbeelden van keramische materialen, die kunnen worden gebruikt voor dit soort toepassing, zijn MgZrO^, 15 a^2°3 en Een naar boven gekeerd oppervlak 26 van de keramische laag 20 is in lijn met het bovenoppervlak 24 van de ring 21. De ring 21 omringt en is in contact met een zich vertikaal uitstrekkend periferaal omwente-lingsoppervlak 30 van de keramische laag 20, en doet 20 dienst als een houder voor de een lage treksterkte bezittende keramische laag 20, teneinde te verhinderen, dat deze kapotgaat onder hoge centrifugale belastingen.

Onder geschikte omstandigheden kunnen de ring 21 en de kern 19 een enkel stuk zijn.

25 In sommige gevallen wordt eerst een tussen- gelegen metaalbekleding, bijv. van de orde van 0,05-0,10 mm dik, aangebracht aan het oppervlak 18 van het schijf-lichaam, teneinde een strenge binding te waarborgen tussen de keramische laag 20 en het schijflichaam 16, 2oals 30 bekend is in de techniek van het binden van keramische materialen aan metalen. Indien de keramische laag bijv. van MgZrCu is en het schijf lichaam een zirkoon-bevattende koperbasislegering is, zoals AMZIRC ^ koperlegering, wordt het oppervlak 18 van het schijflichaam 16 eerst 35 bekleed met NiAl. De keramische laag 20 kan dan worden aangebracht op het beklede oppervlak 18 door één van de verschillende bekende processen, zoals dampafzetting, gebruikelijke plasmaverstuiving, of door het Gator-Gard ® plasmaverstuivingsproces, beschreven in het gemeenschappe-40 lijke Amerikaanse octrooi 4.235.943, De keramische laag 33 0 4 3 S 7 * % - 6 - moet ten minste voldoende dik zijn om te zorgen voor de vereiste warmte-isolatie. De minimaal noodzakelijke dikte zal afhangen van de eigenschappen van het ondergelegen metaal, alsook van de temperatuur van het gesmolten 5 metaal en de verblijftijd daarvan op de schijf. Verder, hoewel getoond als een relatief dure bekleding, kan de keramische laag in plaats daarvan een separaat gevormd inzetdeel zijn van relatief grote dikte, dat is bevestigd aan de schijf 40 door binden of zelfs mechanische midde-10 len.

Aan het concaaf naar boven gekeerde oppervlak 26 van de keramische laag 20 is een metalen bekleding of laag 32 gebonden, die een concaaf, naar boven gekeerd oppervlak 34 heeft, dat het bovenste oppervlak is van de 15 schijf 12, en waarop de stroom gesmolten metaal wordt gegoten gedurende bedrijf. De metaallaag 32 bedekt het gehele naar boven gekeerde oppervlak 26 van de keramische laag 20, alsook het ringvormige oppervlak 24 van de ring 21. De buitenomtrek van de metaallaag 32 is recht-20 streeks gebonden aan het metaal van het schijflichaam 16 aan het oppervlak 24. Dit is. gunstig, aangezien de metaal-metaalbinding sterker zal zijn dan de metaal-keramisch-materiaal-binding aan het oppervlak 26. Evenals de keramische laag 20 kan de metaallaag 32 worden aange-25 bracht door één van een aantal bekende processen, zoals gebruikelijk plasmaverstuiven, het Gator-Gard plasma-verstuivingsproces, of dampafzetting.

De geschikte dikte voor de metaallaag zal afhangen van verschillende faktoren, waaronder de snelheid 30 van enige interactie (chemische reactie en/of dissolutie) tussen de metaallaag en hèt gesmolten metaal, en fysische eigenschappen van de laag, zoals sterkte en warmte-geleidingsvermogen. De warmte-uitzettingseigenschappen ervan moeten eveneens compatibel zijn met het onder-35 gelegen materiaal, waarmee het is verbonden. De grondregel is, dat de laag niet te dun moet zijn, zodat hij volledig zou kunnen worden verwijderd in enig gebied gedurende de loop van een run, en zij moet niet te dik zijn, opdat er mechanisch geen defekten optreden.

40 .Er wordt aangenomen, dat metaallaagdiktes niet groter dan 8304387 - 7 - -*· ** « %· ongeveer 2,54 mm onder de meeste omstandigheden de voorkeur hebben.

Zoals in het bovenstaande besproken, moet het metaal, gekozen voor de laag 32, compatibel zijn met het 5 metaal, dat er op wordt gegoten. De eigenschappen van de metaallaag, welke de compatibiliteit bepalen, zijn: 1) de smelt- of solidustemperatuur van de metaallaag, en 2) de interactie (d.w.z. chemische reactie en/of dissolutie) van de metaallaag met het gesmolten metaal. De eerste 10 eigenschap is een relatief ongecompliceerde. De solidus-temperatuur van de metaallaag 32 moet ten minste gelijk zijn aan en is bij voorkeur hoger dan de hoogste temperatuur van het vloeibare metaal, waarmee de laag in contact komt.Met zuivere elementen kan gemakkelijk worden bepaald, 15 of de metaallaag 32 vast zal blijven bij de temperatuur van het gesmolten metaal, aangenomen dat er geen interactie is tussen de twee metalen, hetgeen zou kunnen resulteren in de vorming van een legering met een smeltpunt lager dan het smeltpunt van het metaal van de laag 32.

20 De tweede eigenschap houdt in het bestaan of niet bestaan van een interactie tussen het te verstuiven metaal en het metaal van de laag 32. Het is vereist, dat de metaallaag nagenoeg niet reactief is ten opzichte van het gesmolten metaal bij de temperaturen, waarbij zij met 25 elkaar in contact komen, teneinde het verwijderen van de metaallaag tot een minimum terug te brengen en bij voorkeur te vermijden, en de mogelijkheid tot een minimum terug te brengen om het te verstuiven metaal te verontreinigen.

De chemische interactie met of dissolutie van 30 de metaallaag moet miminaal zijn en bij voorkeur niet optreden gedurende de tijdsduur, dat de inrichting werkt, zodat de metaallaag in tact blijft gedurende deze tijdsperiode .

Een voorbeeld van een ongewenste combinatie 35 zou zijn het gebruik van nikkel, ijzer of de meeste legeringen daarvan als metaallaag voor de produktie van titaan of zijn legeringen; en omgekeerd het gebruik van titaan of legeringen daarvan als metaallaag voor de produktie van ijzer, nikkel of hun legeringen. De reden 40 daarvan is, dat ijzer en titaan, of nikkel en titaan 8304387 ,« - 8 - eutectica vormen die zeer lage smeltpunten hebben in vergelijking met die van de samengestelde metalen ijzer, nikkel en titaan. Zodoende is het zeer waarschijnlijk dat verwijdering van de metaallaag door een combinatie 5 van chemische interactie en smelten, alsook verontreiniging van het te verstuiven metaal zal optreden.

Fasediagrammen voor twee, drie, of meer elementencombinaties kan bruikbaar zijn als gids voor het bepalen van de compatibiliteit tussen een speciale metaallaag 10 (d.w.z. bekledingsmateriaal) en het te verstuiven metaal.

In de grond worden fasediagrammen gebruikt voor het bepalen van de temperatuur, waarbij dissolutie kan worden verwacht op te treden tussen het bekledingsmateriaal (of enig element van het bekledingsmateriaal) en het 15 te gieten metaal (of een element van het te gieten metaal). Analyse van fasediagrammen kan onmiddellijk bepaalde metalen elimineren: als bekledingen voor het verstuiven van bepaalde andere metalen; of, fasediagrammen kunnen helpen bepalen, over welk temperatuurgebied bepaalde 20 metalen niet compatibel zijn.

In toevoeging aan het feit, dat de metaallaag 32 compatibel moet zijn met het gesmolten metaal, is het eveneens vereist, dat of 1) een huid van het metaal, dat wordt gegoten, zich vormt op de metaallaag 32 aan hèt 25 begin van een loop, zodat het gesmolten metaal het oppervlak bevochtigt, waarop het wordt gegoten gedurende de loop, of 2) de metaallaag*32 zelf kan worden bevochtigd door het gesmolten metaal, zodat er geen huid behoeft te worden gevormd. Dit laatste alternatief heeft de meeste 30 voorkeur gezien de moeilijkheden, geassocieerd met de vorming van een stabiele huid.

Onderzoeken in verband met de bevochtigbaarheid kunnen worden uitgevoerd door de algemeen bekende Sessile druppel proef. Daarbij wordt een kleine hoeveel-35 heid van de te verstuiven legering geplaatst op een vlak oppervlak van het voorgestelde bekledingsmateriaal, en de temperatuur wordt verhoogd, totdat de legering, begint te smelten en een druppeltje wordt gevormd.

De hoek, gemeten binnen de druppel tussen het vlakke 40 vaste oppervlak en een raaklijn aan het druppeltjesopper- 8304387 * - 9 - vlak aan het contactpunt daarvan met het vaste oppervlak, is een maat voor de bevochtiging. Een hoek van 90° geeft 'geen bevochtiging aan, en een hoek van 0° (d.w.z. de vorming van een film) geeft volledige bevochtiging aan.

5 Aangezien toenemende vloeistoftemperatuur gereduceerde oppervlakte-energie betekent, kan, indien een gewenste bevochtiging niet optreedt bij de smelttemperatuur, het gesmolten metaal worden oververhit teneinde de temperatuur ervan te doen toenemen tot het punt, waar een geschikte 10 bevochtiger wordt bereikt, indien een dergelijke temperatuur kan worden gevonden. Indien het gesmolten metaal een legering is, dient in het algemeen slechts de hoofdcomponent van de legering in aanmerking te worden genomen, aangezien bijcomponenten algemeen de oppervlaktespanning 15 van de vloeistof verlagen en hèt gemakkelijker maken om de metaallaag te bevochtigen.

Het is verder algemeen waar, dat, opdat een vaste stof bevochtigbaar is door een vloeistof, de vaste stof een hogere oppervlakte-energie (of oppervlaktespanning) 20 moet hebben dan de vloeistof. Het is verder bekend uit

The Handbook of Physics, (Condon and Odishaw, McGraw-Hill, 1967), hoofdstuk 5, dat de oppervlakte-energie van een materiaal in vaste vorm gewoonlijk hoger is dan de oppervlakte-energie van dit zelfde materiaal in vloeibare 25 vornu Gezien dit feit kunnen de oppervlaktespanningen van verschillende elementen of legeringen in vloeibare staat met elkaar worden vergeleken om vast te stellen, welke van hen in de vloeibare fase de ander in vaste fase zal bevochtigen. Dit is een goede hulp, aangezien er 30 zeer weinig gegevens zijn over de oppervlaktespanning van vaste stoffen.

Op basis van de in het voorgaande genoemde faktoren, en als voorbeeld voor het bepalen van de geschiktheid van het ene speciale metaal als metaallaag 32 35 voor het verstuiven van een verschillend metaal beschouwe men de metalen nikkel en wolfraam. De oppervlakte-energie van zuiver nikkel is op verschillende wijze gemeten, bij het smeltpunt daarvan, en bij 1725-1822 mN/m(1725-1822 dynes/cm). Van wolfraam wordt vermeld, 40 dat dit bij zijn smeltpunt een oppervlakte-energie heeft 9 1 0 h- ~ & 1 'V W ^ ! V / - 10 - boven 2200 mN/m (2200 dynes/cm). Bijgevolg zal vast wolfraam bevochtigbaar zijn door gesmolten nikkel en door de meeste andere legeringen op nikkelbasis. Wolfraam smelt bij ongeveer 3410°C, hetgeen ruim boven het 5 smeltpunt van nikkel is, dat kookt bij 2900°C. Zodoende zal smelten zeker geen probleem zijn tussen vast wolfraam en gesmolten nikkel en de meeste smolten nikkelbasislegeringen. Het binaire fasediagram van wolfraam en nikkel geeft aan, dat nikkellegeringen kunnen worden gegoten 10 op een wolfraambekleding tot 1453°C zonder de wolfraam- bekleding op te lossen. Zodoende zal wolfraam een geschikt metaal zijn voor de laag 32, wanneer nikkel en de meeste nikkelbasislegeringen worden verstoven, zolang de gesmolten metaaltemperatuur blijft beneden ongeveer 1453°C.

15 Op basis van een analyse, overeenkomstig aan de hiervoor gegeven analyse van nikkel en wolfraam, wordt aangenomen, dat wolfraam, platina, technetium, chroom, rhodium, tantaal, osmium, rhenium, iridium, molybdeen, ruthenium, en mengsels daarvan, omvattende veel legeringen 20 van dergelijke materialen, geschikt zijn als metaallaag-materialen voor het verstuiven van aluminium, ijzer, nikkel, aluminiumbasis-,ijzerbasis-,en nikkelbasislegeringen. In het bijzonder metaallagen van veel nikkellegeringen van dergelijke materialen (d.w.z. wolfraam, 25 platina, enz.) worden aangenomen geschikt te zijn voor het verstuiven van nikkel en zijn legeringen; en metaallagen van veel ijzerlegeringen van dergelijke materialen worden aangenomen geschikt te zijn voor het verstuiven van ijzer en zijn legeringen. Zo wordt bijvoorbeeld 30 aangenomen, dat molybdeen en veel nikkel-molybdeen- legeringen kunnen worden gebruikt als metaallagen voor het verstuiven van veel nikkelbasislegeringen, waarvoor de temperatuur aan het oppervlak van een verstuiver kan worden gehouden beneden 1319°C. Voor de verstuiving 35 van ijzer en veel van zijn legeringen wordt aangenomen, dat metaallagen van 1) tantaal en ijzer-tantaallegeringen bruikbaar zijn tot aan gesmolten-metaal-temperaturen van 1410°C; 2) chroom en ijzer-chroomlegeringen tot ongeveer 1507°C; 3) molybdeen en ijzer-molybdeenlegeringen 40 tot ongeveer 1450°C; 4) wolfraam en ijzer-wolfraam- 8304387

- 11 - I

legeringen tot ongeveer 1453°C; en 5) platina, technetium, j

iridium, osmium of legeringen daarvan met ijzer tot I

ten minste het smeltpunt van zuiver ijzer, ongeveer 1533°C. j

Overeenkomstig kunnen titaanlagen worden gebruikt voor I

5 de verstuiving van aluminium óf aluminiumlegeringen. I

Maximum-temperaturen, gegeven in de voorgaande voorbeelden, I

zijn verkregen van bestaande binaire fasediagrammen, waarbij evenwichtscondities zijn aangenomen. Aangezien de condities op het oppervlak van de verstuiver niet I

10 in evenwicht zijn, en aangezien enige dissolutie toelaatbaar I

kan zijn, kunnen iets hogere temperaturen onder vele I

omstandigheden aanvaardbaar zijn. I

VOORBEELD I

Een legering, die 17 atom % boor, 8 atoom % 15 silicium, en de rest nikkel bevatte, werd op geschikte

wijze verstoven onder gebruikmaking van een verstuiver- I

schijf met een bovenlaag 32 van molybdeen over een I

keramische laag 20 van MgZrO^ op een schijflichaam 16, dat een koperkern 19 bevatte en een roestvrij stalen I

20 ring 21. De molybdeenlaag was 0,076-0,152 mm dik, en de keramische laag was 0,76-0,01 mm dik. De molybdeenlaag had een concaaf bovenoppervlak met een kromtestraal van ongeveer 14,22 cm. De diameter van de verstuiverschijf was ongeveer 10,16 cm en de rotatiesnelheid ongeveer 25 34.000 toeren per minuut. De verstoven legering had een

eutectische temperatuur nabij 982°C, een liquidus nabij 1066°C, en werd gegoten op de molybdeenbeklede verstuiver bij een temperatuur van ongeveer 1349°C. De molybdeenlaag 32 werd volledig bevochtigd door de gesmolten legering. I

30 Men was er van overtuigd, dat er geen enkele aanzienlijke I

verontreiniging van het uiteindelijke legeringspoeder optrad.

VOORBEELD II

In een andere proef werd dezelfde nikkellegering 35 als in voorbeeld I verstoven op een soortgelijke verstuiver, behalve dat de bovenlaag wolfraam was in plaats van molybdeen. De giettemperatuur werd aangenomen ongeveer 1427° te zijn, er zijn evenwel aanwijzingen, dat deze iets I

8304387 - 12 - lager kan zijn geweest. De initiële verstuiversnelheid was 33.500 toeren per minuut. Jammer genoeg brak een lager een paar seconden nadat de loop was begonnen, en viel de snelheid toen terug tot 16.000-17.000 toeren 5 per minuut, hetgeen veroorzaakte, dat de grootteverdeling van het poeder veel grover was dan gewenst. De wolfraam-laag bleef evenwel in tact en vanuit dat gezichtspunt gezien was de proef succesvol.

Hoewel de uitvinding is toegelicht en beschreven 10 aan de hand van een voorkeursuitvoering ervan, zal het de vakman duidelijk zijn, dat tal van variaties en omissies in vorm en detail aan te brengen zijn zonder dat daardoor wordt getreden buiten het kader van de uitvinding.

/ - conclusies - S 3 0 4 3 8 7

Claims (14)

1. Roterende verstuivingsinrichting voor het verstuiven van gesmolten metaal, omvattende een schijf-orgaan met een as en geschikt voor rotatie rond de genoemde as, met het kenmerk, dat het schijf- 5 orgaan een centrale keramische component heeft met een naar boven gekeerd keramisch oppervlak, en een metaallaag omvat, die compatibel is met het gesmolten metaal, welke metaallaag het genoemde keramische oppervlak bedekt en daarmee gebonden is voorafgaand aan het bedrijf van de 10 verstuivingsinrichting voor het ontvangen van een stroom gesmolten metaal.

2. Roterende verstuivingsinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de genoemde keramische component een omtreksdeel heeft, dat een 15 naar buiten gekeerd zich vertikaal uitstrekkend omwentelings-oppervlak heeft, en het genoemde schijforgaan een metaal-houderorgaan omvat, dat het genoemde omwentelingsoppervlak omringt en in contact daarmee is voor het vasthouden van de keramische component.

3. Roterende verstuivingsinrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het genoemde schijforgaan een metaallichaam heeft met een naar boven gekeerd metaaloppervlak, en dat de genoemde keramische component een laag is van keramisch materiaal, dat 25 gebonden is aan het genoemde metaaloppervlak en dit bekleedt.

4. Roterende verstuivingsinrichting volgens conclusie 2,met het kenmerk, dat de omtrek van de genoemde metaallaag direkt gebonden is aan het metaalhouderorgaan.

5. Roterende verstuivingsinrichting volgens conclusie 3,met het kenmerk, dat de genoemde metaallaag een dikte heeft niet groter dan 0,254 mm.

6. Roterende verstuivingsinrichting volgens 8304337 t - 14 - conclusie 3, i e t het kenmerk, dat het metaal van een metaallaag gekozen is uit de groep, bestaande uit wolfraam, platina, technetium, chroom, rhodium, tantaal,. osmium, rhenium, iridium, molybdeen, ruthenium, 5 mengsels daarvan, legeringen daarvan met nikkel, en legeringen met ijzer.

7. Werkwijze voor het voortbrengen van vaste deeltjes van metaal door het gieten van een stroom van dit metaal in gesmolten vorm op het bovenste oppervlak 10 van een ronddraaiende schijf, waarbij het centrale gedeelte van de schijf een keramische component heeft met een naar boven gekeerd keramisch oppervlak, met het kenmerk, dat een laag metaal wordt gebonden aan het genoemde keramische oppervlak voorafgaand aan 15 het gieten van het gesmolten metaal, welke laag metaal het genoemde bovenste oppervlak van de ronddraaiende schijf definieert, waarbij deze laag metaal compatibel is met het metaal, dat wordt gegoten.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, m e t het 20 kenmerk, dat de temperatuur van het gesmolten metaal voldoende hoog is opdat het gesmolten metaal het oppervlak van de metaallaag bevochtigt, en blijft boven het liquiduspunt van gesmolten metaal, als het gesmolten metaal zich verplaatst over het bovenste oppervlak van 25 de ronddraaiende schijf, zodat er gedurende het verstuiven geen huid wordt gevormd.

9. Werkwijze volgens conclusie 7, m e t het kenmerk, dat het schijforgaan een metaallichaam omvat met een naar boven gekeerd metaaloppervlak, en de 30 keramische component een laag keramisch materiaal is, gebonden aan het genoemde metaaloppervlak.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, m e t het kenmerk, dat het genoemde schijforgaan een metaal-ring omvat, die de buitenperiferie van de keramische 35 component omgeeft, en dat de periferie van de metaallaag is gebonden aan een naar boven gekeerd oppervlak van de 8304387 v * -15 - metaairing.

11. v Werkwijze volgens conclusie 7,met het kenmerk, dat het metaal van de metaallaag gekozen is uit de groep, bestaande uit wolfraam, platina, 5 technetium, chroom, rhodium, tantaal, osminium, rhenium, iridium, molybdeen, rutheen, mengsels daarvan, legeringen daarvan met nikkel, en legeringen daarvan met ijzer.

12. Werkwijze volgens conclusie 7, m e t het kenmerk, dat het gesmolten metaal nikkel is of 10 een nikkellegering, en dat de metaallaag is gekozen uit een groep, bestaande uit wolfraam, platina, technetium, chroom, rhodium, tantaal, osminium, rhenium, iridium, molybdeen, rutheen, mengsels daarvan, en legeringen daarvan met nikkel.

13. Werkwijze volgens conclusie 7, m e t het kenmerk, dat het gesmolten metaal ijzer is of een ijzerlegering, en dat de metaallaag is gekozen uit een groep, bestaande uit wolfraam, platina, technetium, chroom, rhodium, tantaal, osmium, rhenium, iridium, 20 molybdeen, rutheen, mengsels daarvan, en legeringen daarvan met ijzer.

14. Werkwijze volgens conclusie 11, met het kenmerk, dat het schijforgaan een metaallichaam heeft met een naar boven gekeerd metaaloppervlak, en dat 25 de genoemde keramische component een laag keramisch materiaal is, gebonden aan het genoemde metaaloppervlak. 8304387