RU2021133186A

RU2021133186A - Функционализированные металлические порошки из мелких частиц, полученные посредством нетермического плазменного тлеющего разряда, для применения в аддитивном производстве

Info

Publication number: RU2021133186A
Application number: RU2021133186A
Authority: RU
Inventors: Максим ДЕЛЬМИ; Грегори МЕРТЦ
Original assignee: Ам 4 Ам С.А Р.Л.
Priority date: 2019-04-16
Filing date: 2020-04-14
Publication date: 2023-05-16

Claims

1. Способ осуществления нетермической плазменной обработки для получения металлов или металлических сплавов в форме функционализированных порошков, состоящих из множества частиц, включающий:

связывание первичных частиц с множеством имеющих меньшие размеры вторичных частиц, причем указанные вторичные частицы распределяются на поверхности первичных частиц для применения в аддитивном производстве, при этом нетермическая плазменная обработка включает:

получение металлов или металлических сплавов в форме первичных частиц;

получение металлов, металлических сплавов, керамических материалов или полимеров в форме вторичных частиц;

получение потоков газа-носителя для направления частиц в течение всего процесса;

получение нетермического плазменного тлеющего разряда и ниже по потоку относительно этого разряда области, называемой областью послесвечения, что обеспечивает очистку и активацию частиц, а также их реакцию друг с другом; и

обеспечение по меньшей мере двух коллекторов, расположенных после плазменного разряда, причем указанные коллекторы предназначены для приема функционализированных порошков.

2. Способ по п. 1, в котором множество первичных частиц смешивают с множеством вторичных частиц, смесь частиц вводят в газовый поток, этот поток газа-носителя направляет частицы в нетермический плазменный тлеющий разряд, где происходит реакция, и затем собирают функционализированный порошок, состоящий из первичных частиц, покрытых множеством вторичных частиц.

3. Способ по п. 1, в котором множество первичных частиц вводят в газовый поток, множество вторичных частиц вводят в другой газовый поток, указанные потоки газа-носителя направляют первичные и вторичные частицы в нетермический плазменный тлеющий разряд, где происходит реакция, и затем собирают функционализированный порошок, состоящий из первичных частиц, покрытых множеством вторичных частиц.

4. Способ по п. 1, в котором множество первичных частиц вводят в газовый поток, этот поток газа-носителя направляет первичные частицы в нетермический плазменный тлеющий разряд для очистки и активации, множество вторичных частиц вводят в другой газовый поток, этот второй поток газа-носителя направляет вторичные частицы в область ниже по потоку относительно указанного нетермического плазменного тлеющего разряда, которая называется областью послесвечения, где происходит реакция, и затем собирают функционализированный порошок, состоящий из первичных частиц, покрытых множеством вторичных частиц.

5. Способ по п. 1, в котором множество первичных частиц смешивают с множеством вторичных частиц, смесь частиц вводят в газовый поток, этот поток газа-носителя направляет частицы в область послесвечения, где происходит реакция, и затем собирают функционализированный порошок, состоящий из первичных частиц, покрытых множеством вторичных частиц.

6. Способ по п. 1, в котором множество первичных частиц вводят в газовый поток, этот поток газа-носителя направляет первичные частицы в область послесвечения, множество вторичных частиц вводят в другой газовый поток, этот второй поток газа-носителя направляет вторичные частицы в область послесвечения, где происходит реакция, и затем собирают функционализированный порошок, состоящий из первичных частиц, покрытых множеством вторичных частиц.

7. Способ по п. 1, в котором первичные частицы состоят из металлов или металлических сплавов.

8. Способ по п. 1, в котором первичные частицы представляют собой алюминиевые сплавы серий 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 7000, 8000, 9000.

9. Способ по п. 1, в котором первичные частицы имеют средний диаметр, составляющий от 0,01 мкм до 1000 мкм.

10. Способ по п. 1, в котором вторичные частицы состоят из металлов, металлических сплавов, керамических материалов или полимеров.

11. Способ по п. 1, в котором вторичные частицы имеют средний диаметр, составляющий от 0,002 мкм до 900 мкм, причем вторичные частицы всегда имеют меньшие размеры, чем первичные частицы.

12. Способ по п. 1, в котором органические связующие вещества используют для усиления связывания вторичных частиц на первичных частицах.

13. Способ по п. 1, который решает проблемы, такие как высокая отражающая способность, чувствительность к окислению и присутствие трещин, полостей или дефектов в конструкциях, используемых в процессе АП с участием металлов, что ограничивает его применение.

14. Способ по п. 1, включающий генерацию нетермического плазменного тлеющего разряда под действием электрических полей, таких как радиочастотные, микроволновые, постоянные, и других полей, которые приложены к входящему газовому потоку.

15. Способ по п. 14, в котором электрическое поле генерируют посредством приложения напряжения между двумя электродами, причем напряжение, приложенное между указанными электродами, варьируется приблизительно от 10 В до 100 кВ, и когда переменный ток используется, нетермический плазменный тлеющий разряд генерируют посредством электрического поля, частота которого составляет от приблизительно 1 Гц до приблизительно 900 МГц.

16. Способ по п. 14, в котором мощность, приложенная для генерации электрического поля, которое производит нетермический плазменный тлеющий разряд, варьируется от приблизительно 10 до приблизительно 10000 Вт.

17. Способ по п. 14, в котором входящий газовый поток составляет гелий, азот, аргон, водород, диоксид углерода, монооксид углерода, оксид азота(II), оксид азота(I), оксид азота(IV), криптон, неон, ксенон или их сочетание.

18. Способ по п. 14, в котором скорость входящего газового потока составляет приблизительно от 0,1 до 5000 стандартных литров в минуту.

19. Способ по п. 1, в котором давление в реакторе, где осуществляется процесс, генерирующий нетермический плазменный тлеющий разряд, выбрано от приблизительно 0,01 до приблизительно 30 атмосфер.

20. Способ по п. 1, в котором функционализированный порошок обрабатывают посредством плавления или спекания в процессе АП, причем способ составляют:

на первой стадии спекание или плавление определенного количества металлического порошка, полученного посредством воздействия высокоэнергетического луча, такой как лазерный или электронный луч, причем этот высокоэнергетический луч осуществляет плавление порошка полностью или частично с образованием желательного рисунка,

на второй стадии затвердевание расплавленного материала, приводящее к образованию первого твердого слоя, имеющего желательный рисунок, и

на третьей стадии получение дополнительного количества металлического порошка и повтор первой и второй стадий до получения целевого изделия.

21. Способ по п. 20, в котором функционализированные порошки получают посредством непрерывного продувания порошков через сопло в область, где должны быть осаждены материалы, или посредством образования порошкового слоя и последовательного нанесения нового порошкового слоя после того, как образуется твердый слой.

22. Способ по п. 20, который обеспечивает хорошее механическое сопротивление изделий, в которых отсутствуют трещины, полости и дефекты, причем вторичные частицы выступают как интенсифицирующие спекание добавки и зародышеобразующие частицы, которые предотвращают образование трещин, полостей и дефектов, и при этом вторичные частицы повышают изотропию затвердевания, способствуют отсутствию оксидов и загрязняющих веществ на поверхности первичных частиц, а также улучшают обработку высококачественных изделий.