<Desc/Clms Page number 1>
EMI1.1
PROCEDE ET INSTAHATION MUR là ÏABEIOA#IOï fil TpUDMet '
<Desc/Clms Page number 2>
La présente invention est relative à un procédé de fabrication de poudre dans lequel on disperse de la ma- tière fluidifiée,en laprojetant dans une chambre et en re- froidissant les particules formées par la dispersion de fa- çon à les solidifier avant de les rassembler.
Afin d'éviter les inconvénients due 4 l'emploi de broyeurs, en particulier lorsque l'on désire pulvériser très finement des constituants durs, on a proposé d'envoyer sur une veine de ces constituante à l'état liquide,qui tombe librement, un jet de fluide sous pression parfois constitué par un liquide tel que de l'eau mais le plus souvent consti- tué par de la vapeur ou par un gaz, éventuellement inerte tel que l'argon ou l'hélium. Les particules:dispersées par ce jet dans une chambre sont refroidies par la détente du fluide qui les projette dans cette chambre et pendant leur chute avant d'être recueillies au fond de celle-ci.
Ce procédé présente toutefois l'inconvénient de ne procurer qu'un mélange de particules de différentes grosseurs , une proportion importante de ces particules sa présentant soue forme de granules irréguliers malgré que le jet du fluide de projection ait une grande vitesse. Le ren- dément en poudre de finesse désirée par rapport au poids de métal mis en oeuvre laisse donc à désirer.
On a également proposé, en particulier, quand
<Desc/Clms Page number 3>
on désire obtenir de la pondre de fort de réduire l'oxyde du métal pulvérulent recherché par un agent réducteur tel que le carbone ou l'hydrogène agissant à une température appropriée.On fait, par exemple, passer dans un tour un transporteur portant une couche de l'oxyde à réduire* de procède ne permet pas une production horaire importante nana une installation encombrante cause de la vitesse insuffisante de la réaction de réduction.
en outre, il faut encore bien Mouvent effectuer un broyage ultérieur du métal pulvérulent ainsi obtenu, pour arriver à la gra- nulométrie désirée*
La présente invention a comme objet un procé- dé qui remédie aux inconvénients des procédée connus tige- dits.
Dans le procédé selon l'invention, on tluid1... ' fie la matière dans au moins un arc électrique qui éclate ' : entre des électrodes, au moins une des électrodes entre les quelles un arc éclate étant consommable et contenant la ma- tière à pulvériser et/ou les réactifs par sa formation.
Il en résulte que la matière dans l'arc se présente en partie sous la forme d'une vapeur partiellement ionisée au moment où. elle est projetée dans la chambre où elle doit se refroi- air avant d'être recueillie au fond de celle-ci
Ce procédé diffère essentiellement d'un autre procédé où un métal fondu dans un arc .et projeté sur un support métallique par des jete de fluide $OU$ pression, par exemple, de gaz sous pression, par le fait que dans ce procédé connu, le dit métal , au lieu d'être dispersé, est concentré dans un dard qui rencontre le dit support et qui .
dépose sur celui-ci un bain métallique qui se solidifie en- ! suite en une seule masse* En d'autres termes. dans ce procé-
<Desc/Clms Page number 4>
dé connu, on recueille le métal fluidifié par l'arc sur le support susdit avant, qu'il se soit solidifié sous forme de fines particules.
La dispersion de la matière fluidifiée dans l'arc peut être réalisée de différentes façons et en parti- culier par un jet de gaz. Dans oe cas, pour disperser la matière fluidifiée dans l'arc, il est avantageux d'utili- ser un jet de plasma formé dans un autre arc.
L'avantage qui résulte de l'emploi d'un jet de plasma pour disperser la matière provient de oe que le jet de dispersion utilisé est lui-même à une température très élevée et contribue à vaporiser plue rapidement la matière à pulvériser et à ioniser les vapeurs formées , oe qui favo- rise l'obtention d'un aro stable et d'une finesse de poudre plus régulière et plus grande.
Il est aussi avantageux de combiner l'opération de pulvérisation avec une opération de réduction chimique de composés métalliques. Pour cela, on utilise au moine une électrode contenant de tels composée et des agents réduo-. leurs qui réduisent ces composés au cours du chauffage de la ou des électrodes,par effet Joule ainsi que dans l'arc
Il est également intéressant de fabriquer des poudres composites dont les grains sont constituée par un grain d'une poudre enrobée de métal. Des poudres composites de oe genre peuvent être obtenues en utilisant comme élec- .trode consommable, une électrode composite constituée par un feuillard métallique consommable et par une poudre en- formée dans ce feuillard.
Afin d'obtenir des poudres sous forme de sphé- rules creuses ,on utilise au moine une électrode contenant
<Desc/Clms Page number 5>
des matières capables de dégager encore des gaz lorsque la matière fondue est en voie de refroidissements L'invention est également relative à une instal- lation pour la fabrication de poudre par le procède selon l'invention.
Cette installation comprend, de manière connue en soi, des moyens de fluidification de matière par la cha- leur, des meyens de dispersion dans une chambre de la matière ainsi fluidifiée et des moyens de refroidissement de la. ma- tière ainsi dispersée avant que les particules formées par la dispersion aient été rassemblées.
Elle est caractérisée en ce qu'elle comprend, pour fluidifier la matière à transformer en poudre, des moyen* de formation d'au moins un arc électrique entre deux électro- des dont au moins une est consommable et comprend la matière a pulvériser et/ ou les réactifs de sa formation
Dans le cas où la dispersion est réalisée par un jet de gaz envoya sur la matière fluidifiée , 0 l'installa- tien selon l'invention comprend avantageusement des moyens de formation d'un jet de plasma au moyen d'un arc électrique constricté, disposes de façon à envoyer ce jet de plasma sur la matière fluidifiée dans l'aro.
Afin de permettre l'obtention d'une poudre plus fine il est avantageux d'utiliser une installation compre- nant plusieurs dispositifs de projection d'un fluide soue proue sion pour disperser la matière fluidifiée dans l'arc.
De préférence, ces dispositifs de projection sont disposés de façon que les jets qui en sortent se rencontrent en aval de l'arc dans lequel la mati1ère à pulvériser est flui- difiée ,et soient dirigée vers l'aval de façon % provoquer une aspiration de la matière fluidifiée à pulvériser
<Desc/Clms Page number 6>
Dans une forme d'exécution avantageuse les moy- ens de dispersion du métal fluidifia dans l'aro sont dirigée de façon à projeter ce métal dans une direction sensible- ment horizontale dans une chambre dont le fond présente à différentes distances les extrémités des électrodes des moyens séparés de soutirage de la poudre qui s'y dépose.
D'autres particularités et détails de l'inven- tion apparaîtront au cours de la description des dessins au. nexée au présent mémoire qui représentantschématiquement, et à titre d'exemple seulement,' quelques installations ou parties d'installations selon l'invention.
La figure 1 représenté, schématiquement en cou- pe verticale une première forme d'exécution d'une telle in- stallation.
La figure 2 représente schématiquement la par- tie supérieure d'une autre installation selon l'invention.
Les figures '5 à 5 sont des agrandissement$ de coupée transversales dans des électrodes composites pouvant être utilisées dans le procédé selon l'invention. la figure 6 représente schématiquement la par- tie supérieure d'une autre installation selon l'invention.
La figure 7 est, à plus grande échelle, une coupe axiale d'une partie de l'installation représentée à la figure 60
La figure 8 est une vue latérale de deux tuyè- res pour la dispersion de la matière fluidifiée dans un arc éclatant entre deux électrodes.
La figure 9 est une vue en plan des éléments représentés à la figure 8.
La figure 10 est une vue en élévation d'un dis- positif de dispersion par soufflage électromagnétique.
<Desc/Clms Page number 7>
La figure 11 est une vue en plan après coups horizontale selon la ligne IX-IX de la figure 10, des éléments représentas à cette dernière figure*
La. figure 12 représente les deux électrodes du dispositif selon la figure 11 et un schéma explicatif du soufflage électromagnétique effectuant la dispersion des matières contenues dans l'arc.
La figure 13 est une vue en élévation d'un dis- positif utilisant deux paires d'électrodes.
La figure 14 est une vue en perspective de la disposition des électrodes selon la figure 13.
La figure 15 montre un dispositif dans lequel les arcs qui éclatent entre trois électrodes alimentées en courant triphasé sont dispersés au moyen d'un jet de plasma formé dans un autre cure* la figure 16 représente schématiquement en élé- vation une installation dans laquelle la matière dispersée par un jet de gaz est en outre refroidie par un jet liquide au voisinage de l'arc où la matière à pulvériser est fluidi- fiée.
La figure 17 est une coupe verticale dans une installation où. les poussières formées se déposent à des distances différentes de l'aro qui fluidifie la matière et où un gaz utilisé pour effectuer la dispersion de la matière fluidifiée est recyclé,
La figure 18 est une vue après coupe verticale correspondant à la ligne XVIII- XVIII de la figure 19 dans un appareil pour la formation par extrusion d'une électrods constituée de poudres.
La figure 19 est une coupe horizontale cor-
<Desc/Clms Page number 8>
respondant à. la ligne XIX -XIX. de la figure 18.
Dans ces différentes figures, les même$ nota- tions de référence désignent des éléments identiques
A la figure 1on a représenté deux électrodes consommables 2 et 3 constituée., par exemple, par des file ou 'barres métalliques. Ces électrodes sont nues et sont dé- placées l'une vers l'autre par des galets 4 et 5 en restant au contact d'organes 6 et 7 d'amenée de courant connectés à des bornes 8 et 9 d'une source de courant continu. Un arc 10 jaillit entre les extrémités voisines de ces électrodes et fait fondre celles-ci.
La matière fluidifiée est portée à très haute température et est partiellement vaporisée* Elle est dispersée dans une chambre 11 à l'intérieur d'un réservoir 12 par un jet de fluide, par exemple, du gaz sous pression sortant d'une tuyère 13, La matière dispersée par ce jet se refroidit sous l'effet de la détente du gaz et pendant sa chute vers le fond 14 du réservoir 12. La cham- bre 11 a des dimensions suffisantes pour que les particules dispersées se soient solidifiées avant d'être rassemblées en 15.
Le refroidissement est accéléré par la passage des particules dans une couche de liquide 16 mise en circula- tion par une pompe 17 dans un circuit de recyclage qui com- prend un échangeur de chaleur 18 abaissant la température du liquide .Celui-ci a en outre comme effet de réduire les risques d'oxydation des particules encore relativement chau- des si le gaz comprimé introduit par la tuyère 13 et sor- tant par une tubulure 19 est oxydant. La poudre rassemblée au bas du réservoir est soutirée par une tubulure 20 quand on ouvre un registre 21.
La quantité de liquide qui sort du circuit en
<Desc/Clms Page number 9>
mime tempe que la poudre soutirée par la tubulure 20 peut être compensée par l'ouverture périodique d'un rota ** 22 dont eat pourvu* une conduite 23 sous une pression supéri- eure à la pression de refoulement de la pompe 17.
Dans l'installation selon la figure 2, les électrodes 2 et 3 sont alimentées en courant alternatif à partir de bornes 24 et 25. Dans le cas où le jet de fluide de dispersion possède une très grande vitesse afin d'obte- nir une poudre d'une très grande finesse on a intérêt à stabiliser l'aro alternatif par un dispositif approprie. * A la figure 2, on a schématisé un dispositif à haute fré- quence 26 dont un enroulement 27 entoure un des conducteurs d'amenée de courant afin de produire une étincelle pilote à haute fréquence entre les électrodes 2 et 3.
Lee électrodes 2 et 3 ne doivent pas nécessai- rement être constituées par des fils pleins. On peut aussi utiliser des électrodes composites constituées par exemple par un feuillard métallique 28 (figure 3) et par de la pou- dre 29 enfermée dans ce feuillard. Oelui-ci peut présenter des plis 30 ( figure 4) ou des ailes 31 ( figure 5) vers l'intérieur afin de compartimenter la poudre 29. Au lieu d'un seul constituant pulvérulent, on peut avoir un mélange de poudrée, par exemple, un composé oxydé et un élément réduo- tour, On peut utiliser à cet effet un mélange d'oxyde de fer et d'un réducteur tel que le carbone, le silicium, l'alumi- nium ou le magnésium.
La proportion d'éléments réducteurs dans le mélange dépend évidemment de la nature de la poudre que l'on désire fabriquer et de la nature des autres oonsti- . tuante du mélange et du feuillard.
Si, en plus de la réduction du composé oxydé,
<Desc/Clms Page number 10>
EMI10.1
on désira fabriquer un alliage contenant un métal réanotoure il faut naturellement augmenter la proportion de oe métal ré- ducteur dans le mélange tout en tenant compte de la nature du feuillard.
EMI10.2
Oelui-oi ne doit pas nécessairement étre consti- tué par de 1* acier. Il pourrait tira, par exemple, en alua1- nium et le composé pulvérulent oxydé étre formé par de l'oxy- de de fer et de chrome pour former du ferro-ohrome pulvérulente Afin de pouvoir modifier l'éohauffement par ef- fet Joule de la partie des électrodes 2 et 3 entre les en. droits où elle$ sont en eontaot ave les amende$ de courant
EMI10.3
6' et 7' et leurs extrémités où l'arc jaillit lorsqu'on d4- aire réaliser une réaction de réduction en même tempe que l'opération de pulvérisation@ on prévoit de rendre les menée* de courant de position réglable le long des
électrodes* A la
EMI10.4
figure bzz on a schématisé des dispositifs de réglage de et genre dans lesquels les amenée. de courant sont reliées à des écrous 30 et 31 engagés sur des tiges filetées 32 et 33 parallèles aux électrodes 2 et 3 et qu'on peut faire tourner à l'aide de volants 34 et 35 mais qui sont immobilisées
EMI10.5
axialement par des butées fixes 36 et 37. Suivant le sens dans lequel on fait tourner ces volants , on rapproche ou éloigne les amenée. de courant des extrémités où l'arc jail- lit et on fait varier la température des componée oxydé* en contact avec des éléments réducteurs avant qu'ils arrivent dans l'arc.
EMI10.6
Je la figura 6, on a représenté un autre etabili- sateur de l'arc qui jaillit entre les électrodes 2 et 3 ali-
EMI10.7
menden en courant alternatif. Us stabilisateur qui est re- .présenté très schématiquement en 38 à la figure 3 est d'un type connu dans lequel un jet de plasma est formé dans un
EMI10.8
arc électrique conetrioté.
Il OU8 alors en même tempe le
<Desc/Clms Page number 11>
EMI11.1
rois d'un dispositif de dispersion de la matière tlu141t1.. dans l'arc 10. ce dispositif est représenté moins ,oh'''''1,,,... ment et à plue grande échelle à la figure 7 0' cm voit qu'il comprend une électrode 39, par exemple en un matériau rétrao- taire, dont l'extrémité libre 40 est près de l'entrée 41 d'une
EMI11.2
électrode creuse 42 ayant son axe confondu avec celui de l'élec- trode 39.
Celle-ci est de position axiale réglable dans un guide 43 conducteur de l'électricité. Le réglage de la pool- tion axiale de l'électrode 39 peut être effectué en faisant tourner un bouton 44 solidaire d'une tige filetée 45 engagée dans une pièce conductrice de l'électrode 46 constituant la partie supérieure du dispositif.
EMI11.3
Dans 4it, pièce, est ménagée une chambre 47 dans laquelle on peut amener de l'argon sous pression par un conduit 48 raccordé à un tuyau 49 en communication avec un ré- servoir d'argon non représenté. Ce gaz passe par des rainures 50 ménagées à la périphérie du guide 4? dans une chambre 51
EMI11.4
dans laquelle l'extrémité 40 de l'électrode 3J est placée Il s'échappe de cette chambre à travers l'électrode creuse 42 et protège l'extrémité libre de l'électrode.
Des canaux 52 sont ménagea obliquement dans l'électrode 42 pour introduire dans le creux de celle-ci en des pointe tels que 53 située entre l'extrémité d'entrée 41
EMI11.5
et l'extrémité de sortie 54, des jeta d'un deuxième sa# sous pression qui accroissent l'énergie cinétique du plasma déjà
EMI11.6
formé à l'entrée de l'électrode creuse 42.
Le deuxième gaz ont amené aux canaux 32 par un tuyau 55 connecté à un conduit 56 qui communique avec une rainure annulaire 57 où lea différents canaux 52 aboutissent*
La connexion électrique de la première électrode
<Desc/Clms Page number 12>
39 et de 1' électrode creuse 42 à une source de courant 58 est réalisée par l'intermédiaire de la pièce conductrice 46 et d'une autre pièce conductrice 59 lui est isolée électriquement de la précédente par une bague isolante taraudée 60 qui la presse contre un disque isolant 61.La pièce 62 qui est en contact simultané avec les pièces 46 et 59 est également une pièce isolante.
Elle est, par exemple, en réfraotaire.
Dans les pièces 46 et 59, sont ménagées des cham- bres 63 et 64 mises en communication par un tuyau 65 et dans lesquelles circule un fluide refroidisseur. Celui-ci est, par exemple,amené par un ajutage métallique 66 et est évacué par un autre ajutage métallique 67.
Le jet continu de plasma 68 sortant de l'électro- de creuse 42 stabilise l'arc 10 ( figure 6) entre les élec- trodes 2 et 3 et disperse dans la chambre 11 la matière qui est fluidifiée dans cet arc.
Le fluide amené pour la dispersion est générale- ment amené par un seul orifice selon la bissectrice de l'angle entre les axes des électrodes 2 et 3. Il en ont ainsi dans les figures 1,2 et 6 décrites ci-avant. Il peut s'avérer utile de mettre en oeuvre plusieurs dispositifs de dispersion, par exemple, plusieurs jets de fluide, ionisés ou non ionisés, $,échappant de plusieurs orifices.On peut ainsi augmenter la finesse des particules solides obtenues.
On peut par exemple, comme dans la partie d'une installation selon l'invention représentée aux figures 8 et 9, faire usage de deux tuyères 13' et 13" dont les axes font entre eux un V dans un plan bissecteur de l'angle en V formé par les axes des deux tuyères 2 et 3.
Lee axes des tuyères 13' et 13" se rencontrent en un point 69 situé en aval de la région où l'arc 10 jaillit.
<Desc/Clms Page number 13>
Les jeta qui sortent de ces tuyères sont dirigée, vers l'aval de façon à provoquer une aspiration de la matière
EMI13.1
4 pulvériser fluidifiée dans l'arc 1 û* Dans la forme d'exécution du dispositif due 41'- ': pere10n représenté aux figures 10 et 11, 24 dispersion de la matière dans l'aro est effectuée par soufflage 41eoiroman , tique. Oe dispositif comprend un éleotro-alaant z0 dont le circuit magnétique 71 constitué de bandes de talée euperpo"' sées* présente un entrefer 72* Uns bobine 7> qui entoure une - des branchée des tolet est connectée en série avec les 4100- trodon 2 et 3 entre des bornes 74 et 75 d'une source de oou- rant.
Ces électrode sont disposée$ de part et d'autre'de ces tales et leurs axea, forment un y entre eux* Lee extremis tés libres de ces électrodes sont engagées dans l'entrefer 72.
Le passage du courant dans la bobine 73 provoque, dans lien- trefer 72, la formation d'un champ magnétique tel que celui
EMI13.2
dont les lignes de force sont schématisées par les fleohea 76 de la figure 10.
Sous l'effet combiné des liguez de force 76 et
EMI13.3
des lignes de courant 77 représentées à la figure 12 et qui sont perpendiculaires aux lignes de force 76, la matière ion1- sée dans l'arc est sollicitée dans le sens de la flèche 78 et par conséquent entraîne une dispersion de la matière fondue hors de l'arc*
La forme d'exécution représentée aux figures 13
EMI13.4
et 14 comprend deux paires d'électrodes ali18ntée. chacune en courant Monophasé.
Les axes des électrodes 2 et 9 d'une paire forment un V entre eux dans un plan perpendiculaire au plan
EMI13.5
contenant les axes des deux autres électrodes 2' et z' qui for" ment également un V entre eux* les électrodes 2 et 3 sont con-
EMI13.6
notées à une source de courant monophasé 79 et les éleotro-
<Desc/Clms Page number 14>
des 2' et 3' à une autre source de courant monophasé SO.
Le* arcs qui jaillissent entre les électrodes de chaque paire se stabilisent mutuellemrnt,à condition qu'ils soients déphasée
A la figure 15, les électrodes 2 et 3 font con- neotées chacune à une des phases d'une source de courant tri- phasé 81 connectée en étoile et qui est également connectée à une troisième électrode consommable 82 que l'on peut faire avancer à l'aide de galets 83.
Ces trois électrodes convergent vers un point commun où le jet de plasma ionise 68 est projeté*
Pour simplifier la figure, on a supposé que l'axe du jet de plasma et les axes des trois électrodes 2,3 et 82 sont dans un même plan mais en réalité il peut être avantageux de disposer les trois électrodes le long des torts d'une pyramide à base triangulaire et de diriger le jet de plasma perpendiculairement à cette base en passant par le som- met de la pyramide.
Au lieu d'utiliser une source de courant triphasé, : on peut aussi utiliser une source de courant polyphasé ayant un plus grand nombre de phases à condition que le nombre d'électrodes corresponde au nombre de phases. ou à un multiple*
Dans la forme d'exécution selon la figure 16, la matière fluidifiée dans l'arc qui jaillit entre les électron . des 2 et 3 est dispersée par un jet de gaz sortant de la tuyère horizontale 13, Une autre tuyère 84 dans laquelle est refoulé un jet de liquide, par exemple, un jet d'eau, envois celui - ci perpendiculairement au jet de gaz pour refroidir plus rapidement la matière dispersée par ce dernier jet. Un robinet 85 permet d'évacuer périodiquement l'excès de liquide qui s'accumule au fond du réservoir 12.
Dans l'installation selon la figure 1?, les fines poussières provenant de la dispersion de la matière'
<Desc/Clms Page number 15>
fluidifiée dans l'arc 10 sont projetées dans une chambra 11 allongée horizontalement, par un jet de gaz sortant de la tuyère horizontale 13. Les particules les moins fines tom- bent au fond du réservoir 12 à une plus petite distance de l'arc 10 que les particules plus fines.
Il n'opère donc déjà un classement des particules, Celles-ci peuvent être évacuée$ en trois catégories par l'ouverture de registre. 21, 21' et 21",
A l'extrémité de la chambre 11 opposée à celle où se trouve la tuyère 13, le gaz déjà partiellement dépoussiéré est évacué par une conduite 86 dans un dépouseiéreur constitue par un cyclone 87.
Le gaz épure sort de celui-ci par $alto de l'aspi- ration d'un ventilateur 88 qui le refoule à nouveau dont la tuyère 13. Un circuit de recyclage de ce genre est utilité, par exemple, lorsque le gaz utilisé est un gaz relativement cher tel que l'azote,l'argon ou l'hélium
Quelle que soit la forme d'exécution de l'instal- lation selon l'invention, le fluide provoquant la dispersion des matières dans l'arc ou dans les arcs peut être constitue par un gaz ou un liquide.
L'évacuation de la poudre déposée peut aussi être faite autrement que par des tubulures avec registre, par exem- ple, par un tapis transporteur, par un tambour animé d'un mouvement de rotation ou à la partie inférieure d'un cyclone,
Les électrodes peuvent avoir des formes quelcon- ques en section transversale. Leur constitution peut varier de l'une à l'autre.
On peut, par exemple, avoir un fil de oui- vre et un fil de nickel ou un fil de cuivre et un fil de zinc selon la genre d'alliage en poudre que l'on veut fabriquer, Leur vitesse d'avancement peut également être différente de
<Desc/Clms Page number 16>
l'une à l'autre selon la vitesse à laquelle *lits se consom- ment dans l'arc.
Si le gaz utilisé pour effectuer la dispersion réagit avec la matière dispersée, il faut tenir compte de la distance entre les extrémités des électrodes et le niveau d'un liquide dans lequel les particules tombent pour faire cesser cette réaction lorsque les particules peuvent encore réagir à chaud. Dans le cas de l'installation selon la figure
1, on peut faire monter le liquide 16 au niveau désiré et le maintenir à ce niveau pendant le fonctionnement de l'instal- lation par la manoeuvre du robinet 22.
Dans certaines applications du procède selon l'invention, on combine l'opération de pulvérisation avec une opération de réduction d'un oxyde ou d'une autre composé métallique afin d'obtenir nous forme de poudre un métal ou un composé métallique différent de la matière de départ.
Sans ce cas, on a par exemple l'une ou l'autre des réaction* suivantes
EMI16.1
les élément$ réducteur$ peuvent se trouver dans au moins une des électrode* utilisée*. On peut aussi utiliser, par exemple, des électrodes fabriquée* d'une manier* continue par extrusion d'un ¯'lange d'un composé oxydé et d'un réduo. tours tel que le carbone, l'aluminium, le silicisum ou le ma- gnésium dans des rapporte répondant aux réactions stoe=
<Desc/Clms Page number 17>
EMI17.1
ehiemetrique.
On peut mettre ra oeuvre, par exemple, de l' tIlt. de far mélangé à du carbone ou à du .11101U8.OD plat aussi utiliser au mélange d'aluminium et, par exemple, d< l'wt eu l'autre des oxyde* de tort de chrome, de manganèse, de riez oium, de titane, de vanadium, de nickel , 4e cobalt, 4e béryl- 1iu, de thorium afin d'obtenir des mita= pttM t partir de cou oxyde$. On a par exemple des réactions toute que '1'2 , +2,U .-..&.1.2 , + 2 xe 01'2 , + 2 J. .wiirl.,0 + 1 Or On peut aussi utiliser un mélange 4 t alua:l.a1. z de plU8:L.. de ose oxydée afin de fabriquer dta alliage fil exemple 8 Ft 21 03 + 2 1., " Je f1 + 112 0..
Lee éléments réducteurs tel que le oarbona, l'aluminium, le silicium ou lt map.6.1ua, ea étant répartit uniformément dans le mélange assurent la O=duotibiut4 iloo- trique de l'électrode et provoquent le commencement de la ré diction dans la partie la plue échauffée de l'électrode avant de la poursuivre dans l'arc et dans le jet de dispersion*
Pour extruder d'une façon continue une électrode constituée par un mélange de poudrée, on peut utiliser, par exemple, un appareil tel que celui schématisé aux figurée 18 et 19.
Oct appareil comprend une paire de rouleaux de laminage 89 et 90 pourvu de reborde 91 et 92 disposée comme
EMI17.2
représenté à la figure 19" Cou rouleaux sont silo en rotation en roue inverse l'un de l'autre dans la direction de fléchée Y et 3 afin de comprimer en une baguette 93 le mélange de
EMI17.3
poudres 94 amené entre eux par une trémie 95. x,' ' a1"IU de cette baguette dépend de la distance entre le axe de arbres moteurs 96 et 97 des deux rouleaux.
Le dispositif d'extrusion continue peut- être
<Desc/Clms Page number 18>
de manière connue en soi, contrôlé par la tension d'arc ou par la longueur d'arc, par exemple, à l'aide de cellules photo- électriques* la granulomdtrie du produit obtenu est fonction de 1'intensité du courant dans l'aro, du diamètre des électro- des, de leur écartement et de la vitesse du fluide utilisé pour la pulvérisation.
La poudre est plus fine si 1' intensité du courant augmente ou ai le diamètre des électrodes diminue ou si l'écartemtnt entre ces élecyrodes .et plus petit ou encore si la vitesse du fluide de dispersion est plus grande.
Il peut être avantageux de faire usage de dispo- sitifs devancement asservis à la tension d'are, afin de main- tenir un arc de longueur constante* 'Le fluide de pulvérisation peut être constitue d'un gaz, d'une vapeur ou d'un liquide, ou de toutes combinai- sons de ceux-ci. On peut, en particulierfaire usage d'un gaz chimiquement inerte comme l'argon et, dans ce cas, pour des raisons économiques évidentes, on procède à un recyclage du gaz après l'avoir éventuellement débarrassé des impuretés solides dont il serait chargé.
Comme moyen de dispersion de la matière dans l'arc, on peut aussi employer les gaz de combustion formés dans une flamme brûlant un mélange dont la composition chimi- que est réglée de façon que les gaz de combustion aient un caractère oxydant, neutre ou réducteur selon la réaction que l'on désire réaliser avec la matière fluidifiée dans l'aro électrique. On peut, par exemple, 'brûler dans la flamme un mélange d'oxygène et, soit d'aoétylène, soit d'hydrogène, soit de propane, soit de butane.
On peut aussi prévoir de charger le fluide de
<Desc/Clms Page number 19>
dispersion d'une matière sous forme de poudre, de façon à pro- céder à des Opérations supplémentaire bande@ sur la réacti- vite de cette poudre et, par exemple, obtenir un effet de dé- .oxydation, de désulfuration et de tout autre affinage ou encore d'obtenir une ionisation meilleure dans l'arc,
Comme désoxydants, on peut citer le carbone, le silicium et l'aluminium, comme désulfurant le manganèss.
La réaction de désoxydation doit évidemment avoir lien dans une atmosphère non oxydante. On emploie par exemple un gaz de projection tel que l'argon ou l'asote.
Comme poudre d'ionisations on peut utiliser les ionisant habituel par exemple, un composé aloalin ou alca- lino-ferreux. le procédé ne se limite pas à la fabrication de poudres métallique pures, En faisant usage d'électrode com- positon obtenues, par exemple, par extrusion de mélangea de poudrée ou en disposant de la poudre ou un mélange de poudrée à l'intérieur d'un corps creux métallique, il est possible d'obtenir des poudres d'alliacée ou de composée*
A titre d'exemple, on peut citer la fabrication d'alliages de cuivre et de plomb à partir d'un fil composite formé par un feuillard de cuivre,
à l'intérieur duquel se trouve disposé du plomb. On peut également citer l'obtention de carbures métalliques à partir d'électrode composite@ con- stituées du métal correspondant et de oarbone, ou encore d'un composé de ce métal, par exemple, d'un oxyde et du carbone nécessaire à la formation du carbure après la réduction de ce composé*
On peut avoir par exemple
<Desc/Clms Page number 20>
EMI20.1
On peut Introduire dans un tel mélange un réduc- teur plue énergique que le carbone qui réduit le composé métallique tel que l'oxyde,
le carbone ne servant dans de cas qu'à former le carbure désiré à partir du métal obtenu par la réduction. On a par exemple :
3 TiO2 + 4 A1 + 30 3 TiO + 2 Al2O3 Dans la mise en oeuvre du procédé selon l'inven- tien, il faut tenir compte de la nature chimique du fluide qui sert à disperser la matière à pulvériser*
Le procédé peut également être appliqué pour l'obtention directe d'un mélange de poudrée, certaines des particules de ce mélange étant constituées par un métal, d'autres par un autre métal ou un élément non métallique ou même par un composé , comme par exemple, un oxyde.
En utilisant , par exemple, des électrodes en aluminium et en faisant jaillir l'arc en présence d'un jet de gaz contenant très peu d'oxygène, pour ne brûler qu'une petite partie de l'aluminium fluidifié dans l'arc, il est possible d'obtenir directement un mélange de poudre d'alumi- nium et de poudre d'alumine. On peut également pulvériser une électrode composite de nickel additionné de ThO2 pour obte nir une dispersion très fine d'oxyde de thorium dans le nic- kel.Par frittage de ces poudres,, on peut réaliser des pièces résistant à des températures plus élevées que oellee auxquels les l'aluminium ou le nickel résiste.
Enfin, en mettant en oeuvre des électrodes com-
<Desc/Clms Page number 21>
EMI21.1
posites constituées d'un feuillard m4talliqM enroulé dans lequel et trouve enferma une poudre métallique ou non-m'ta1- lique, il ont possible d'obtenir des poudres dites " ooapo'- sites ", dont chaque grain est constitué@ en son centrât . d'un grain de la poudre introduite dans le feuillard. tandis que la couche extérieure est métallique et provient du mita constituent le feuillard lui-même.
Il faut pour cela que le métal constituant le feuillard mouille les graine du noyau de l'électrode et qu'il y ait une grande différence entre les pointe de fusion des crains et du métal de l'enveloppe, oe métal étant plue fusi- ble que les grains.
Si on prend par exemple une électrode composite comprenant une enveloppe en nickel et un noyau de 25% en poids de carbure de tungstène, on peut obtenir des graine de car- bure de tungstène enveloppes d'une pellicule de nickel. les poudres obtenues par le procédé selon l'in- vention, sont généralement de forme sphérique et pleine. cepen- dant, l'introduction d'éléments susceptibles de dégager des gaz lorsque la matière est déjà en fusion, permet d'obtenir
EMI21.2
dea sphéxu.ee creuses. RE V EN D 1 0 A T ON 8 .
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
EMI1.1
PROCEDURE AND INSTALLATION WALL there ÏABEIOA # IOï fil TpUDMet '
<Desc / Clms Page number 2>
The present invention relates to a process for the manufacture of powder in which fluidized material is dispersed, by projecting it into a chamber and by cooling the particles formed by the dispersion so as to solidify them before they are brought together. .
In order to avoid the drawbacks due to the use of grinders, in particular when it is desired to pulverize hard constituents very finely, it has been proposed to send these constituents to a stream in the liquid state, which falls freely, a pressurized fluid jet sometimes consisting of a liquid such as water but most often consisting of steam or a gas, possibly inert, such as argon or helium. The particles: dispersed by this jet in a chamber are cooled by the expansion of the fluid which projects them into this chamber and during their fall before being collected at the bottom of the latter.
However, this method has the drawback of providing only a mixture of particles of different sizes, a large proportion of these particles having the form of irregular granules despite the fact that the jet of the projection fluid has a high speed. The powder yield of the desired fineness relative to the weight of metal used therefore leaves much to be desired.
It has also been proposed, in particular, when
<Desc / Clms Page number 3>
it is desired to obtain the laying of a strong reduction in the oxide of the pulverulent metal sought by a reducing agent such as carbon or hydrogen acting at an appropriate temperature. For example, a conveyor carrying a layer is passed through a lathe of the oxide to be reduced * of the process does not allow a high hourly production nana a bulky installation because of the insufficient speed of the reduction reaction.
in addition, it is still necessary to carry out a subsequent grinding of the pulverulent metal thus obtained, in order to achieve the desired grain size *
The object of the present invention is a method which overcomes the drawbacks of the so-called known methods.
In the method according to the invention, we tluid1 ... 'trust the material in at least one electric arc which bursts': between the electrodes, at least one of the electrodes between which an arc bursts being consumable and containing the material to spray and / or reagents by its formation.
As a result, the material in the arc is partly in the form of a partially ionized vapor at the time. it is projected into the chamber where it must be cooled before being collected at the bottom of it
This process differs essentially from another process where a metal melted in an arc and projected onto a metal support by jets of fluid $ OR $ pressure, for example, gas under pressure, by the fact that in this known process, the said metal, instead of being dispersed, is concentrated in a dart which meets the said support and which.
deposits on it a metal bath which solidifies in-! suite in one mass * In other words. in this process
<Desc / Clms Page number 4>
Known, the metal fluidized by the arc is collected on the aforesaid support before it has solidified in the form of fine particles.
The dispersion of the fluidized material in the arc can be carried out in various ways and in particular by a gas jet. In this case, to disperse the fluidized material in the arc, it is advantageous to use a plasma jet formed in another arc.
The advantage which results from the use of a plasma jet to disperse the material arises from the fact that the dispersing jet used is itself at a very high temperature and helps to vaporize the material to be sprayed faster and to ionize. the vapors formed, which favors obtaining a stable aroma and a more regular and greater fineness of powder.
It is also advantageous to combine the spraying operation with an operation of chemical reduction of metal compounds. For this, an electrode containing such compounds and reduo- agents is used in the monk. theirs which reduce these compounds during the heating of the electrode (s), by the Joule effect as well as in the arc
It is also advantageous to manufacture composite powders whose grains consist of a grain of a powder coated with metal. Composite powders of this kind can be obtained by using as a consumable electrode a composite electrode constituted by a consumable metal strip and a powder formed therein.
In order to obtain powders in the form of hollow spheres, an electrode containing
<Desc / Clms Page number 5>
materials capable of still giving off gases when the molten material is in the process of cooling. The invention also relates to an installation for the manufacture of powder by the process according to the invention.
This installation comprises, in a manner known per se, means for fluidizing the material by heat, means for dispersing the material thus fluidized in a chamber and means for cooling the. material thus dispersed before the particles formed by the dispersion have been collected.
It is characterized in that it comprises, in order to fluidify the material to be transformed into powder, means * for forming at least one electric arc between two electrodes, at least one of which is consumable and comprises the material to be sprayed and / or the reagents of its formation
In the case where the dispersion is carried out by a gas jet sent over the fluidized material, the installer according to the invention advantageously comprises means for forming a plasma jet by means of a constricted electric arc, arranged so as to send this plasma jet on the fluidized material in the aro.
In order to make it possible to obtain a finer powder, it is advantageous to use an installation comprising several devices for spraying a fluid under pressure to disperse the fluidized material in the arc.
Preferably, these spraying devices are arranged so that the jets emerging from them meet downstream of the arc in which the material to be sprayed is fluidized, and are directed downstream so as to cause suction of the fluidized material to be sprayed
<Desc / Clms Page number 6>
In an advantageous embodiment, the means for dispersing the fluidified metal in the aro are directed so as to project this metal in a substantially horizontal direction into a chamber whose bottom has the ends of the electrodes of the electrodes at different distances. separate means for withdrawing the powder which is deposited therein.
Other features and details of the invention will become apparent from the description of the drawings in. nexée to this specification which schematically represents, and by way of example only, a few installations or parts of installations according to the invention.
FIG. 1 shows, schematically in vertical section, a first embodiment of such an installation.
FIG. 2 schematically represents the upper part of another installation according to the invention.
Figures 5 to 5 are cross-sectional enlargements in composite electrodes which can be used in the method according to the invention. FIG. 6 schematically represents the upper part of another installation according to the invention.
Figure 7 is, on a larger scale, an axial section of part of the installation shown in Figure 60
Figure 8 is a side view of two nozzles for dispersing the fluidized material in a flashing arc between two electrodes.
Figure 9 is a plan view of the elements shown in Figure 8.
Figure 10 is an elevational view of an electromagnetic blast dispersion device.
<Desc / Clms Page number 7>
Figure 11 is a plan view after horizontal shots along the line IX-IX of Figure 10, of the elements shown in the latter figure *
Figure 12 shows the two electrodes of the device according to figure 11 and an explanatory diagram of the electromagnetic blowing effecting the dispersion of the materials contained in the arc.
Figure 13 is an elevational view of a device using two pairs of electrodes.
Figure 14 is a perspective view of the arrangement of the electrodes according to Figure 13.
Figure 15 shows a device in which the arcs which burst between three electrodes supplied with three-phase current are dispersed by means of a plasma jet formed in another cure * Figure 16 shows schematically in elevation an installation in which the material dispersed by a gas jet is further cooled by a liquid jet in the vicinity of the arc where the material to be sprayed is fluidized.
Figure 17 is a vertical section in an installation where. the dust formed is deposited at different distances from the aro which fluidizes the material and where a gas used to disperse the fluidized material is recycled,
FIG. 18 is a view after vertical section corresponding to the line XVIII-XVIII of FIG. 19 in an apparatus for the formation by extrusion of an electrodes made of powders.
Figure 19 is a horizontal section through
<Desc / Clms Page number 8>
responding to. the line XIX -XIX. in figure 18.
In these different figures, the same $ reference notations designate identical elements
In FIG. 1 there is shown two consumable electrodes 2 and 3 constituted, for example, by metal strands or bars. These electrodes are bare and are moved towards each other by rollers 4 and 5 while remaining in contact with current supply members 6 and 7 connected to terminals 8 and 9 of a current source. continued. An arc 10 shoots out between the neighboring ends of these electrodes and melts them.
The fluidized material is brought to a very high temperature and is partially vaporized * It is dispersed in a chamber 11 inside a reservoir 12 by a jet of fluid, for example, pressurized gas leaving a nozzle 13, The material dispersed by this jet cools under the effect of the expansion of the gas and during its fall towards the bottom 14 of the tank 12. The chamber 11 has sufficient dimensions so that the dispersed particles have solidified before being. gathered in 15.
The cooling is accelerated by the passage of the particles through a layer of liquid 16 circulated by a pump 17 in a recycling circuit which comprises a heat exchanger 18 lowering the temperature of the liquid. The latter also has as an effect of reducing the risks of oxidation of the still relatively hot particles if the compressed gas introduced by the nozzle 13 and exiting by a pipe 19 is oxidizing. The powder collected at the bottom of the reservoir is withdrawn through a pipe 20 when a register 21 is opened.
The quantity of liquid leaving the circuit
<Desc / Clms Page number 9>
At the same time that the powder withdrawn by the pipe 20 can be compensated by the periodic opening of a rota ** 22 with which is provided a pipe 23 under a pressure greater than the discharge pressure of the pump 17.
In the installation according to figure 2, the electrodes 2 and 3 are supplied with alternating current from terminals 24 and 25. In the case where the jet of dispersion fluid has a very high speed in order to obtain a powder of great finesse, it is in the interest of stabilizing the alternative aro by means of an appropriate device. * In FIG. 2, a high frequency device 26 has been shown schematically, a winding 27 of which surrounds one of the current supply conductors in order to produce a pilot spark at high frequency between electrodes 2 and 3.
Electrodes 2 and 3 need not necessarily be solid wires. It is also possible to use composite electrodes constituted, for example, by a metal strip 28 (FIG. 3) and by powder 29 enclosed in this strip. It may have folds 30 (Figure 4) or wings 31 (Figure 5) inwardly in order to compartmentalize the powder 29. Instead of a single powder component, it is possible to have a powder mixture, for example. , an oxidized compound and a reducing element. For this purpose, a mixture of iron oxide and a reducing agent such as carbon, silicon, aluminum or magnesium can be used.
The proportion of reducing elements in the mixture obviously depends on the nature of the powder which it is desired to produce and on the nature of the other oonsti-. killing of the mixture and the strip.
If, in addition to the reduction of the oxidized compound,
<Desc / Clms Page number 10>
EMI10.1
it is desired to manufacture an alloy containing a reanotoured metal; it is naturally necessary to increase the proportion of reducing metal in the mixture while taking into account the nature of the strip.
EMI10.2
It does not have to be steel. It could take, for example, aluminum and the oxidized pulverulent compound to be formed by iron and chromium oxide to form pulverulent ferro-ohrome In order to be able to modify the heating by Joule effect of the part of electrodes 2 and 3 between them in. rights where it $ are in contaot with the current $ fines
EMI10.3
6 'and 7' and their ends where the arc shoots out when one d4- carry out a reduction reaction at the same time as the spraying operation @ it is planned to make the current leads * of adjustable position along the
electrodes * At the
EMI10.4
figure bzz we have schematized the adjustment devices of and kind in which the feeds. current are connected to nuts 30 and 31 engaged on threaded rods 32 and 33 parallel to electrodes 2 and 3 and which can be rotated using handwheels 34 and 35 but which are immobilized
EMI10.5
axially by fixed stops 36 and 37. Depending on the direction in which these flywheels are rotated, the feeds are brought closer or further away. of current from the ends where the arc flashes and the temperature of the oxidized components * in contact with reducing elements is varied before they enter the arc.
EMI10.6
I figured it 6, we have shown another stabilizer of the arc which shoots out between electrodes 2 and 3 ali-
EMI10.7
menden in alternating current. The stabilizer which is shown very schematically at 38 in FIG. 3 is of a known type in which a plasma jet is formed in a
EMI10.8
electric arc conetrioté.
He OU8 then at the same time the
<Desc / Clms Page number 11>
EMI11.1
kings of a device for dispersing the material tlu141t1 .. in the arc 10. this device is shown less, oh '' '' 1 ,,, ... ment and on a larger scale in Figure 7 0 ' cm sees that it comprises an electrode 39, for example of a retractable material, the free end 40 of which is near the entrance 41 of a
EMI11.2
hollow electrode 42 having its axis coincident with that of electrode 39.
The latter has an adjustable axial position in an electrically conductive guide 43. The adjustment of the axial pooling of the electrode 39 can be carried out by rotating a knob 44 integral with a threaded rod 45 engaged in a conductive part of the electrode 46 constituting the upper part of the device.
EMI11.3
In 4it, there is provided a chamber 47 into which argon can be fed under pressure via a conduit 48 connected to a pipe 49 in communication with an argon tank, not shown. This gas passes through grooves 50 formed at the periphery of the guide 4? in a room 51
EMI11.4
in which the end 40 of the electrode 3J is placed. It escapes from this chamber through the hollow electrode 42 and protects the free end of the electrode.
Channels 52 are arranged obliquely in the electrode 42 to introduce into the hollow of the latter at points such as 53 located between the inlet end 41
EMI11.5
and the outlet end 54, throws from a second pressurized sa # which increases the kinetic energy of the plasma already
EMI11.6
formed at the entrance of the hollow electrode 42.
The second gas is brought to the channels 32 by a pipe 55 connected to a pipe 56 which communicates with an annular groove 57 where the various channels 52 terminate *
The electrical connection of the first electrode
<Desc / Clms Page number 12>
39 and one hollow electrode 42 to a current source 58 is produced by means of the conductive part 46 and another conductive part 59 is electrically insulated from the previous one by a threaded insulating ring 60 which presses it against an insulating disc 61. The part 62 which is in simultaneous contact with the parts 46 and 59 is also an insulating part.
She is, for example, a refraotaire.
In rooms 46 and 59, there are chambers 63 and 64 placed in communication by a pipe 65 and in which a cooling fluid circulates. This is, for example, brought in by a metal nozzle 66 and is discharged through another metal nozzle 67.
The continuous jet of plasma 68 exiting from the electrodes 42 stabilizes the arc 10 (FIG. 6) between the electrodes 2 and 3 and disperses in the chamber 11 the material which is fluidized in this arc.
The fluid supplied for the dispersion is generally supplied through a single orifice along the bisector of the angle between the axes of the electrodes 2 and 3. This is the case in Figures 1, 2 and 6 described above. It may prove useful to use several dispersing devices, for example, several jets of fluid, ionized or non-ionized, escaping from several orifices. The fineness of the solid particles obtained can thus be increased.
One can for example, as in the part of an installation according to the invention shown in Figures 8 and 9, use two nozzles 13 'and 13 "whose axes form between them a V in a plane bisecting the angle V-shaped formed by the axes of the two nozzles 2 and 3.
The axes of the nozzles 13 'and 13 "meet at a point 69 located downstream of the region where the arc 10 emerges.
<Desc / Clms Page number 13>
The jets which come out of these nozzles are directed downstream so as to cause a suction of the material
EMI13.1
4 spray fluidized in the arc 1 û * In the embodiment of the device due 41'- ': pere10n shown in Figures 10 and 11, 24 dispersion of the material in the aro is effected by blowing 41eoiroman, tick. Oe device includes an éléotro-alaant z0 whose magnetic circuit 71 consists of strips of heel euperpo "'sées * has an air gap 72 * A coil 7> which surrounds one - branched of the oblet is connected in series with the 4100- trodon 2 and 3 between terminals 74 and 75 of a current source.
These electrodes are placed on either side of these tales and their axes form a y between them * The free ends of these electrodes are engaged in the air gap 72.
The passage of the current in the coil 73 causes, in lien- trefer 72, the formation of a magnetic field such as that
EMI13.2
whose lines of force are shown schematically by the fleohea 76 of figure 10.
Under the combined effect of the force 76 and
EMI13.3
current lines 77 shown in FIG. 12 and which are perpendicular to the lines of force 76, the material ionized in the arc is urged in the direction of arrow 78 and therefore causes a dispersion of the molten material out of it. the arc *
The embodiment shown in Figures 13
EMI13.4
and 14 comprises two pairs of supplied electrodes. each with single-phase current.
The axes of electrodes 2 and 9 of a pair form a V between them in a plane perpendicular to the plane
EMI13.5
containing the axes of the other two electrodes 2 'and z' which also form a V between them * the electrodes 2 and 3 are con-
EMI13.6
rated at a single-phase current source 79 and the electro-
<Desc / Clms Page number 14>
of the 2 'and 3' to another single-phase current source SO.
The arcs which shoot out between the electrodes of each pair stabilize each other, provided they are out of phase.
In FIG. 15, the electrodes 2 and 3 each face one of the phases of a three-phase current source 81 connected in a star and which is also connected to a third consumable electrode 82 which can be moved forward. using rollers 83.
These three electrodes converge towards a common point where the ionized plasma jet 68 is projected *
To simplify the figure, it has been assumed that the axis of the plasma jet and the axes of the three electrodes 2, 3 and 82 are in the same plane, but in reality it may be advantageous to arrange the three electrodes along the flaws of a pyramid with a triangular base and to direct the plasma jet perpendicular to this base, passing through the top of the pyramid.
Instead of using a three-phase current source, it is also possible to use a polyphase current source having a greater number of phases provided that the number of electrodes corresponds to the number of phases. or a multiple *
In the embodiment according to FIG. 16, the fluidized material in the arc which springs between the electrons. of 2 and 3 is dispersed by a jet of gas exiting the horizontal nozzle 13, Another nozzle 84 in which is delivered a jet of liquid, for example, a water jet, sends the latter perpendicular to the gas jet to cool more rapidly the material dispersed by this last jet. A tap 85 periodically evacuates the excess liquid which accumulates at the bottom of the reservoir 12.
In the installation according to figure 1 ?, the fine dust from the dispersion of the material '
<Desc / Clms Page number 15>
fluidized in the arc 10 are projected into a horizontally elongated chamber 11 by a jet of gas exiting the horizontal nozzle 13. The less fine particles fall to the bottom of the tank 12 at a smaller distance from the arc 10 than finer particles.
It therefore does not already operate a classification of the particles, These can be evacuated $ into three categories by opening the register. 21, 21 'and 21 ",
At the end of the chamber 11 opposite to that where the nozzle 13 is located, the gas already partially dusted is discharged through a pipe 86 in a dust collector constituted by a cyclone 87.
The purified gas leaves it through the suction of a fan 88 which delivers it again including the nozzle 13. A recycling circuit of this kind is useful, for example, when the gas used is a relatively expensive gas such as nitrogen, argon or helium
Whatever the embodiment of the installation according to the invention, the fluid causing the dispersion of the materials in the arc or in the arcs can be constituted by a gas or a liquid.
The evacuation of the deposited powder can also be done other than by tubes with register, for example, by a conveyor belt, by a drum driven by a rotational movement or at the lower part of a cyclone,
The electrodes can be of any shape in cross section. Their constitution can vary from one to another.
We can, for example, have a working wire and a nickel wire or a copper wire and a zinc wire depending on the kind of powder alloy that we want to manufacture. Their speed of advance can also be different from
<Desc / Clms Page number 16>
to each other depending on the rate at which * beds are consumed in the arc.
If the gas used to effect the dispersion reacts with the dispersed material, consideration must be given to the distance between the ends of the electrodes and the level of a liquid into which the particles fall to stop this reaction when the particles can still react to it. hot. In the case of the installation according to the figure
1, it is possible to raise the liquid 16 to the desired level and to maintain it at this level during the operation of the installation by the operation of the valve 22.
In certain applications of the process according to the invention, the spraying operation is combined with an operation of reducing an oxide or another metal compound in order to obtain a powder form of a metal or a metal compound different from starting material.
Without this case, we have for example one or other of the following reactions *
EMI16.1
the $ reducing $ elements can be found in at least one of the * used * electrodes. One can also use, for example, electrodes manufactured * in a continuous manner * by extrusion of a mixture of an oxidized compound and a reduo. towers such as carbon, aluminum, silicisum or magnesium in reports responding to reactions stoe =
<Desc / Clms Page number 17>
EMI17.1
ehiemetric.
It is possible to implement, for example, ITT. of far mixed with carbon or with flat .11101U8.OD also use with the mixture of aluminum and, for example, of the other of the wrong oxides * of chromium, manganese, riez oium, titanium, vanadium, nickel, 4th cobalt, 4th beryl-1iu, thorium in order to obtain mita = pttM t from neck oxide $. We have for example reactions all that '1'2, + 2, U .- .. &. 1.2, + 2 xe 01'2, + 2 J. .wiirl., 0 + 1 Or It is also possible to use a mixture 4 t alua: l.a1. z of plU8: L .. of oxidized ose in order to manufacture dta alloy wire example 8 Ft 21 03 + 2 1., "I f1 + 112 0 ..
Reducing elements such as oarbona, aluminum, silicon or lt map.6.1ua, ea being uniformly distributed in the mixture ensure the ilotric O = duotibiut4 of the electrode and cause the beginning of the rejection in the the most heated part of the electrode before continuing it in the arc and in the dispersion jet *
To continuously extrude an electrode consisting of a powder mixture, it is possible to use, for example, an apparatus such as that shown schematically in figures 18 and 19.
Oct apparatus comprises a pair of rolling rollers 89 and 90 provided with flange 91 and 92 arranged as
EMI17.2
shown in figure 19 "Neck rollers are silo rotating in reverse wheel from each other in the direction of arrow Y and 3 in order to compress into a rod 93 the mixture of
EMI17.3
powders 94 brought between them by a hopper 95. x, "a1" IU of this rod depends on the distance between the axis of drive shafts 96 and 97 of the two rollers.
The extrusion device may continue
<Desc / Clms Page number 18>
in a manner known per se, controlled by the arc voltage or by the arc length, for example, using photoelectric cells * the particle size of the product obtained is a function of the intensity of the current in the aro, the diameter of the electrodes, their spacing and the speed of the fluid used for spraying.
The powder is finer if the intensity of the current increases or the diameter of the electrodes decreases or if the gap between these electrodes is smaller or if the speed of the dispersing fluid is greater.
It may be advantageous to make use of forwarding devices slaved to the voltage of ar, in order to maintain an arc of constant length. The atomizing fluid can consist of a gas, a vapor or a vapor. a liquid, or any combination thereof. In particular, it is possible to use a chemically inert gas such as argon and, in this case, for obvious economic reasons, the gas is recycled after having optionally freed it of the solid impurities with which it would be loaded.
As a means of dispersing the material in the arc, it is also possible to use the combustion gases formed in a flame burning a mixture, the chemical composition of which is adjusted so that the combustion gases have an oxidizing, neutral or reducing character. depending on the desired reaction with the fluidized material in the electric aro. For example, a mixture of oxygen and either aoetylene or hydrogen, or propane or butane can be burnt in the flame.
It is also possible to provide for charging the fluid with
<Desc / Clms Page number 19>
dispersion of a material in powder form, so as to carry out additional operations on the reactivity of this powder and, for example, to obtain an effect of deoxidation, desulphurization and any other effect. refining or to obtain better ionization in the arc,
Mention may be made, as deoxidizers, of carbon, silicon and aluminum, as desulphurizing manganese.
The deoxidation reaction must obviously take place in a non-oxidizing atmosphere. For example, a projection gas such as argon or asote is used.
As ionization powder it is possible to use the usual ionizers, for example an aloaline or alkaline-ferrous compound. the process is not limited to the manufacture of pure metal powders, by making use of a composition electrode obtained, for example, by extrusion of a powder mixture or by placing the powder or a mixture of powder inside the powder. '' a metal hollow body, it is possible to obtain alliaceae or compound powders *
By way of example, mention may be made of the manufacture of copper and lead alloys from a composite wire formed by a copper strip,
inside which is placed lead. Mention may also be made of obtaining metal carbides from a composite electrode consisting of the corresponding metal and of carbon, or else of a compound of this metal, for example, of an oxide and of the carbon necessary for the production. formation of carbide after reduction of this compound *
We can have for example
<Desc / Clms Page number 20>
EMI20.1
A more vigorous reducing agent than carbon can be introduced into such a mixture, which reduces the metal compound such as the oxide,
the carbon only serving in this case to form the desired carbide from the metal obtained by the reduction. We have for example:
3 TiO2 + 4 A1 + 30 3 TiO + 2 Al2O3 When implementing the process according to the invention, account must be taken of the chemical nature of the fluid which is used to disperse the material to be sprayed *
The process can also be applied for the direct production of a powder mixture, some of the particles of this mixture being constituted by a metal, others by another metal or a non-metallic element or even by a compound, such as by example, an oxide.
By using, for example, aluminum electrodes and by causing the arc to shoot out in the presence of a gas jet containing very little oxygen, to burn only a small part of the fluidized aluminum in the arc, it is possible to directly obtain a mixture of aluminum powder and alumina powder. It is also possible to spray a composite electrode of nickel to which ThO2 has been added to obtain a very fine dispersion of thorium oxide in the nickel. By sintering these powders, parts can be produced which are resistant to temperatures higher than those obtained. which aluminum or nickel resists.
Finally, by using electrodes com-
<Desc / Clms Page number 21>
EMI21.1
posites made up of a metallic strip wound in which and found enclosed a metallic or non-metallic powder, it is possible to obtain so-called "ooapo'- sites" powders, of which each grain consists of its central . one grain of the powder introduced into the strip. while the outer layer is metallic and comes from the mita constitute the strip itself.
This requires that the metal constituting the strip wets the seeds of the core of the electrode and that there is a great difference between the melting points of the shears and of the metal of the casing, the metal being more fusible. than grains.
If we take, for example, a composite electrode comprising a nickel shell and a core of 25 wt% tungsten carbide, tungsten carbide seeds encased in a nickel film can be obtained. the powders obtained by the process according to the invention are generally spherical and solid in shape. however, the introduction of elements liable to give off gases when the material is already molten, makes it possible to obtain
EMI21.2
dea sphexu.ee hollow. RE V EN D 1 0 A T ON 8.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.