[发明专利]具有集成的气体递送系统的超声装置

说明书

对相关申请的引用

本申请作为PCT国际专利申请在2012年10月10日提交，并且要求在2011年10月11日提交的美国专利申请号13/270,401的优先权，所述申请的内容通过引用完整地结合于此。

版权

本文所包括的材料中的所有权利，包括版权，归属于申请人并且为申请人的财产。申请人保留并保有本文所包括的材料的所有权利，并且仅许可连同授权的专利副本一起复制该材料，并且不能用于其他用途。

背景技术

特定金属制品的加工和浇铸可以需要含有熔融金属的浴(bath)，并且依赖于具体的金属，该熔融金属的浴可以保持在700℃至1200℃的范围内或更高的温度。许多设备或装置可以在用于所需金属制品的制造或浇铸的熔融金属浴中使用。需要这些设备或装置更好地耐受在熔融金属浴中遇到的升高的温度，有益地具有更长的寿命并且被限制为与特定的熔融金属无反应性。

此外，熔融金属可以具有溶解在其中的一种或多种气体和/或存在于其中的杂质，并且这些气体和/或杂质可以不利地影响所需金属制品的最终制造和浇铸，和/或从而得到的金属制品自身的物理性质。减少存在于熔融金属浴中的溶解的气体或杂质的量的尝试还未完全成功。因此，需要改进的方法以将气体和/或杂质从熔融金属移除。

概述

提供该概述从而以简化形式介绍选出的概念，其在下面在详述中进一步描述。该概述不意图识别所要求保护的主题的必需的或必要的特征。该概述也不预期用于限制所要求保护的主题的范围。

本发明针对用于减少在熔融金属浴中的溶解的气体(和/或各种杂质)的量的方法(例如，超声脱气)。在一个实施方案中，该方法可以包括在熔融金属浴中运行超声装置，并且将吹扫气体引入至紧邻超声装置的熔融金属浴中。例如，溶解的气体可以包括氢，熔融金属浴可以包括铝或铜(包括其合金)，并且吹扫气体可以包含氩和/或氮。可以将吹扫气体在约50cm(或25cm，或15cm，或5cm，或2cm)内，或通过超声装置的尖部加入至熔融金属浴中。可以将吹扫气体以每kg/小时的来自熔融金属浴的输出在约0.1至约150L/分钟的范围内，或另外地或备选地，在约10至约500mL/小时的范围内的吹扫气体的速率加入或引入至熔融金属浴中。

本发明还公开了超声装置，并且这些超声装置可以在许多不同的应用中使用，包括超声脱气和晶粒细化。作为实例，超声装置可以包括超声换能器；连接至超声换能器的探头，所述探头包括尖部；以及气体递送系统，所述气体递送系统包括气体入口、通过探头的气流通道，和位于探头尖部处的气体出口。在一个实施方案中，探头可以是伸长的探头，所述伸长的探头包括第一端和第二端，第一端连接至超声换能器并且第二端包括尖部。此外，探头可以包含不锈钢、钛、铌、陶瓷等，或任何这些材料的组合。在另一个实施方案中，超声探头可以是具有通过其的集成气体递送系统的单一赛隆(Sialon)探头。在另一个实施方案中，超声装置可以包括多个探头组件和/或每个超声换能器多个探头。

上述概述和以下详述都提供实例并且仅是示例性的。因此，上述概述和以下详述不应被认为是限制性的。此外，除了本文中所述那些以外还可以提供多个特征或变化。例如，特定实施方案可以针对详述中描述的多个特征组合和子组合。

附图简述

结合在本公开中并构成其一部分的附图示例本发明的多个实施方案。在附图中：

图1显示本发明的一个实施方案中的超声装置的部分截面图。

图2显示本发明的另一个实施方案中的超声装置的部分截面图。

图3显示本发明的另一个实施方案中的超声装置的部分截面图。

图4显示本发明的另一个实施方案中的超声装置的部分截面图。

图5是示例与铝的理论密度比较实施例1-4中的每一个的密度的百分比差异的柱状图。

图6是示例实施例1-4中的每一个的以ppm计的氢含量的柱状图。

图7是实施例5-8的氢浓度作为时间的函数的曲线图。

详述

以下详述参考附图。在可能的情况下，在附图和以下描述中使用相同或类似的标号来指代相同或类似的元件。虽然可以描述本发明的实施方案，但是改进、调整和其他执行是可能的。例如，可以对附图中示例的元件进行置换，加入，或修改，并且本文所述的方法可以通过置换，重排，或向已公开的方法增加阶段来改变。因此，以下详述不限制本发明的范围。