[发明专利]等离子体雾化金属粉末制造工艺及其系统

说明书

等离子体雾化金属粉末制造工艺包括提供加热的金属源并在有效引起加热的金属源雾化的条件下使加热的金属源与至少一个等离子体源的等离子体接触。雾化可以使用小于约20的气体‑金属比值而执行，由此获得具有至少80％的0μm至106μm粒度分布产量的原始金属粉末。该工艺还可以包括将加热的金属源与至少一个等离子体源的等离子体对准。雾化系统可以包括对准系统，对准系统位于等离子体源的上游并且适于调节金属源相对于至少一个等离子体源的定向。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年7月17日提交的第62/193,622号美国临时申请以及于2015年11月5日提交的第62/251,476号美国临时申请的优先权。这些文件通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开涉及生产球形粉末(例如金属球形粉末)的领域。更具体地，本公开涉及借助于等离子体雾化工艺制备金属粉末的方法和设备。

背景技术

通常，高质量活性金属粉末的期望特征将是高球形度、密度、纯度、流动性和低量气体包埋孔隙度的组合。精细粉末可用于诸如3D打印、粉末注射成型、热等静压成型和涂覆等应用。这种精细粉末用于航空航天、生物医学和工业应用领域。

迄今为止已经提出了关于通过等离子体雾化工艺制备金属粉末的方法和设备的各种解决方案。然而，这些提出的解决方案遇到若干问题。例如，一些提出的方法和设备不能获得具有足够精细粒度分布的球形粉末。

此外，某些提出的解决方案仍涉及高生产成本和低产量。

关于生产的原始金属粉末中0μm至106μm颗粒的百分比，还遇到一些其他问题。实际上，到目前为止，还没有太多技术可以生产具有较高的0μm至106μm粒度分布产量的金属粉末。事实上，一些技术仅产生非常少量的尺寸为0μm至106μm的颗粒。例如，一些技术仅生产20％至40％水平的0μm至106μm粉末，而其他技术不超过约60％或70％。因此，那些现有技术不允许制备具有较高的0μm至106μm粒度分布产量的原始金属粉末。低产量显著增加生产成本并产生大量废料。此外，常规工艺(例如EIGA工艺)可能需要非常大量的雾化气体，以实现尺寸在0μm至106μm之间的颗粒的70％产量。例如，EIGA工艺中的气体-金属比值可能高达约33。这可能进一步增加生产成本。

发明内容

因此非常期望提供至少部分地解决现有技术的缺点的设备、系统或方法。

本文描述的实施方式在一个方面中提供了一种等离子体雾化金属粉末制造工艺，其包括：

提供加热的金属源；以及

在有效引起所述加热的金属源雾化的条件下使所述加热的金属源与至少一个等离子体源的等离子体接触。

本文描述的实施方式在另一方面提供了一种等离子体雾化金属粉末制造工艺，其包括：

提供加热的金属源；以及

在有效引起所述加热的金属源雾化的条件下使所述加热的金属源与至少一个等离子体源的等离子体接触，从而获得具有根据ASTM B214测量的至少80％的0μm至106μm粒度分布产量的原始金属粉末。

本文描述的实施方式在另一方面提供了一种等离子体雾化金属粉末制造工艺，其包括：提供加热的金属源；在有效引起所述加热的金属源雾化的条件下使所述加热的金属源与至少一个等离子体源的等离子体接触，其中，所述雾化通过使用小于约20的气体-金属比值而执行，从而获得具有根据ASTM B214测量的至少80％的0μm至106μm粒度分布产量的原始金属粉末。