[發明專利]用于霧化技術的熔體的處理

在審

• 申請號: 201780078104.6
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN110191776A
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 吉勒斯·萊斯佩朗斯;馬蒂厄·布瓦韋爾;小丹尼斯·B·克里斯托弗森;菲力浦·比利
• 申請（專利權）人: 綜合理工大學;天納克有限責任公司
• 主分類號: B22F9/08
• 分類號: B22F9/08;B22F1/00;C21C1/02;C21C1/10;C21C7/00;C21C7/06;C21C7/064;C21C7/072;C22B9/05
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 顏思晨

提供了一種通過水、氣體、等離子體或旋轉盤霧化制造粉末金屬材料的改進的方法。該方法包括，在霧化過程之前或期間將至少一種添加劑添加到熔融金屬材料中。所述至少一種添加劑形成圍繞熔融金屬材料的保護氣氛，其是待處理熔體體積的至少三倍。保護氣氛可防止污染物(如硫(S)和氧氣(O₂))被引入或重新引入材料中。所產生的霧化顆粒包括以下優點中的至少一者：中值圓形度為至少0.60，中值圓度為至少0.60，內部孔隙較少，內部氧化物較少，并且微結構相和/或組分的球形度增加。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2016年10月17日提交的序列號為No.15/295,733的美國實用專利申請的權益，該申請的全部公開內容被視為本申請的公開內容的一部分并且通過引用結合于本文中。

發明背景

1.發明領域

本發明一般涉及粉末金屬材料，以及通過水或氣體霧化或任何其它霧化工藝形成粉末金屬材料的方法，所述工藝要求待霧化的材料經歷液態金屬熔池的形成。

2.相關技術

粉末金屬材料可以通過各種方法形成，例如通過水霧化，氣體霧化，等離子體霧化或旋轉盤。常見的霧化工藝包括，將流體(水，氣體，油或等離子體)施加到熔融金屬材料上以形成多個顆粒。熔融金屬在水霧化過程中的冷卻速度比在氣體霧化中的冷卻速度快得多，這導致不規則形狀的顆粒通常不適用于金屬注射成型，熱噴涂，增材制造工藝如選擇性激光燒結，電子束熔化，三維打印和其它制造技術，其中更優選球形顆粒。因此，通過水霧化形成的粉末金屬材料經常用于典型的壓制和燒結過程中。已知的是，氣體霧化形成具有更具球形的顆粒。然而，氣體霧化比水霧化貴三到九倍。在大多數霧化粉末中遇到的另一個常見問題是內部孔隙和內部氧化物的存在。這些缺陷將對由粉末制成的部件的機械性能產生負面影響。

發明內容

本發明的一個方面提供了一種制造粉末金屬材料的改進方法。該方法包括，將至少一種添加劑添加到熔融金屬材料中，該熔融金屬材料將形成圍繞熔體的保護氣態氣氛。該保護氣氛充當屏障以防止諸如硫(S)和/或氧(O₂)的雜質進入或重新進入熔融金屬材料中；在添加至少一些添加劑之后，霧化熔融金屬材料，以產生多個顆粒。與待霧化的合金的化學組成相關聯的所選擇的添加劑的化學性質可以產生這些改進中的至少一種：圓形度中值為至少0.6且圓度中值為至少0.6的顆粒，和/或較少的內部孔隙，和/或較少的內部氧化物。

附圖的簡要說明

本發明的其它優點將是容易理解的，因為當結合附圖考慮時，通過參考以下詳細描述，可以更好地理解本發明的優點，其中：

圖1是作為對比的水霧化的鋼粉的光學顯微照片，其含有約1.3％的碳(C)和1.1％的Si(FGP1210)，沒有添加在-200目(74微米和更小)下篩分的鎂，其中紅色箭頭指向內部孔隙；

圖2是根據一個示例性實施例的水霧化的鋼粉的光學顯微照片，其含有約1.4％的C和1.1％的Si(FGP 1210Mg，其中“FGP”代表游離石墨粉)，添加的鎂在-200目(74微米及更小)下被篩分，其中紅色箭頭指向與圖1的內部孔隙相比更少和更小的內部孔隙；

圖3是作為對比的水霧化的鑄鐵粉末的背散射電子顯微照片，其含有約4.0％的C和2.3％的Si(FGP4025)，沒有添加在-200目(74微米或更小)下篩分的鎂，其中一個紅色箭頭指向一個孔隙率；

圖4是根據一個示例性實施例的含有約4.1％C和2.4％的Si(FGP4025Mg)的水霧化的鑄鐵粉末的背散射電子顯微照片，其中添加的鎂在-200目(74微米和更小)下篩分，其中與圖3相比觀察不到孔隙率；