在低杂质气体气氛和系统中的金属粉末基制造方法技术方案

提供了一种金属粉末基制造系统，包括：限定制造室的密封容器；金属转变/转化单元，其包含在制造室中并被配置为加热用于转变/转化的金属基原料；惰性气体源，其与制造室气体连通以向其中供应惰性气体，惰性气体源通过惰性气体管线与制造室可操作地连接；至少一个气体纯化单元，其与制造室气体连通以纯化惰性气体以获得氧气分压为约100ppb以下的纯化惰性气体。在纯化惰性气体气氛中转变/转化金属的方法。在纯化惰性气体气氛中转变/转化金属的方法。在纯化惰性气体气氛中转变/转化金属的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在低杂质气体气氛和系统中的金属粉末基制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]根据35USC
§
119(e)的规定，本申请要求2019年5月24日提交的美国临时专利申请62/852.621的优先权，其说明书在此通过引用并入。
[0003]专利技术

[0004]本
大体上涉及用于金属粉末基制造的系统，其具有低杂质气体气氛的制造室。更具体地说，涉及金属粉末基制造系统，包括金属基粉末制造、粉末冶金和增材制造系统，其中金属基原料被加热到接近或高于其熔点，然后冷却或固化以产生所需的最终3D形状或物体。本专利技术还涉及在低杂质气体气氛中进行金属粉末基制造的方法。
[0005]背景
[0006]存在几种制造方法，其中将金属加热至接近或高于其熔点，然后冷却或固化以产生所需的最终3D形状或物体，例如单个粉末颗粒或固结块体形式。在先进的金属基制造中，这些方法可以包括金属基粉末制造，其中金属基粉末颗粒由金属基源材料生产，粉末冶金，其中金属基粉末颗粒烧结成固结块体形式，和增材制造(AM)，其中金属基粉末颗粒熔化/烧结/本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种金属粉末基制造系统，包括：限定制造室的密封容器；金属转变/转化单元，其包含在制造室中并被配置为加热用于转变/转化的金属基原料；惰性气体源，其与制造室气体连通以向其中供应惰性气体，惰性气体源通过惰性气体管线与制造室可操作地连接；和至少一个气体纯化单元，其与制造室气体连通以纯化惰性气体以获得氧气分压在约100ppb以下的纯化惰性气体。2.根据权利要求1所述的金属粉末基制造系统，还包括真空单元，其与制造室气体连通以使其中产生基本真空。3.根据权利要求1和2中任一项所述的金属粉末基制造系统，其中金属转变/转化单元包括增材制造单元。4.根据权利要求1和2中任一项所述的金属粉末基制造系统，其中金属转变/转化单元包括金属基粉末制造单元。5.根据权利要求1和2中任一项所述的金属粉末基制造系统，其中金属转变/转化单元包括粉末冶金单元。6.根据权利要求1和2中任一项所述的金属粉末基制造系统，其中金属转变/转化单元包括烧结炉。7.根据权利要求1和2中任一项所述的金属粉末基制造系统，其中金属转变/转化单元被配置为熔化金属基原料并将熔化的金属固化成至少一种所得3D部件。8.根据权利要求4所述的金属粉末基制造系统，其中所述至少一种所得3D部件包括多个粉末颗粒。9.根据权利要求1和2中任一项所述的金属粉末基制造系统，其中金属转变/转化单元被配置为将金属基原料加热至其熔点以下的温度并将加热的金属冷却成至少一种所得3D部件。10.根据权利要求1
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9中任一项所述的金属粉末基制造系统，其中惰性气体源包括氩气源、氮气源和氦气源中的至少一种。11.根据权利要求1
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10中任一项所述的金属粉末基制造系统，其中将所述至少一个气体纯化单元中的至少一个安装至惰性气体管线，在惰性气体源的下游，以将由惰性气体源供应的惰性气体纯化至纯化惰性气体，其在引入制造室之前具有约100ppb以下的氧气分压。12.根据权利要求11所述的金属粉末基制造系统，还包括安装到惰性气体管线的加热单元，在所述至少一个气体纯化单元的下游，配置为将纯化惰性气体在引入制造室之前加热。13.根据权利要求1
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12中任一项所述的金属粉末基制造系统，还包括：再循环洗涤系统，其包括在限定在容器中的再循环气体出口和再循环气体入口之间延伸且与制造室气体连通的闭环再循环气体管线；所述至少一个气体纯化单元中的至少一个安装到闭环再循环气体管线并与其气体连通以将其中流动的惰性气体纯化成具有约100ppb以下的氧气分压的纯化惰性气体。
14.根据权利要求13所述的金属粉末基制造系统，其中再循环洗涤系统还包括热交换器。15.根据权利要求14所述的金属粉末基制造系统，其中热交换器安装在所述至少一个纯化单元的上游以冷却在再循环气体管线中流动的惰性气体。16.根据权利要求13所述的金属粉末基制造系统，其中再循环洗涤系统还包括安装在所述至少一个纯化单元下游的加热单元，以将在所述再循环气体管线中流动的惰性气体在引入制造室之前加热。17.根据权利要求13
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16中任一项所述的金属粉末基制造系统，其中再循环洗涤系统还包括安装到再循环气体管线的气体压缩机。18.根据权利要求17所述的金属粉末基制造系统，还包括监测制造室中的氧相关参数的氧相关传感器组件，和控制器，其与气体压缩机和氧相关传感器组件可操作地连接并基于氧传感器组件监测到的氧相关参数改变气体压缩机速度。19.根据权利要求18所述的金属粉末基制造系统，其中氧相关传感器组件包括氧传感器组件并且氧相关参数是氧气分压。20.根据权利要求18所述的金属粉末基制造系统，其中氧相关传感器组件包括ppm氧传感器和ppb氧传感器，其中当监测到的氧含量在ppm检测阈值以下时，操作ppb氧传感器。21.根据权利要求1
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19中任一项所述的金属粉末基制造系统，其中纯化惰性气体的氧气分压在约50ppb以下。22.根据权利要求1
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19中任一项所述的金属粉末基制造系统，其中纯化惰性气体的氧气分压在约20ppb以下。23.根据权利要求1
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19中任一项所述的金属粉末基制造系统，还包括位于制造室内部并与其进行传导热交换以加热包含在制造室内部的惰性气体的加热单元。24.根据权利要求1
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23中任一项所述的金属粉末基制造系统，其中所述至少一个气体纯化单元包括包含吸着剂的不透气外壳。25.一种转变/转化金属的方法，所述方法包括：向气体纯化单元供应惰性气体，使其氧气分压降至约100ppb以下，得到纯化惰性气体；将纯化惰性气体引入限定在密封容器中并包含金属转变/转化单元的制造室；和用金属转变/转化单元加热金属基原料，以在包含纯化惰性气体的制造室中将金属基原料转变/转化成至少一种所得部件。26.根据权利要求25所述的方法，还包括在将纯化惰性气体引入制造室之前，将气体从制造室取出至基本真空。27.根据权利要求25和26中任一项所述的方法，其中供应惰性气体和引入纯化惰性气体的步骤包括：向制造室供应惰性气体；监测制造室中的氧气分压；当制造室中的氧气分压在约200ppb以上时，连续地：从制造室中取出惰性气体，对取出的惰性气体进行纯化以将其氧气分压降至约100ppb以下的氧气分压，得到纯化惰性气体，和
然后，将纯化惰性气体引入制造室。28.根据权利要求25和26中任一项所述的方法，其中在基本真空下通过惰性气体管线将纯化惰性气体引入制造室，惰性气体管线在惰性气体源和制造室之间延伸并具有安装在其上且与其气体连通的气体纯化单元。29.根据权利要求28所述的方法，还包括将纯化惰性气体在引入制造室之前加热。30.根据权利要求25
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29中任一项所述的方法，其中加热金属基原料包括熔化金属基原料。31.根据权利要求25
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29中任一项所述的方法，其中加热金属基原料包括将金属基原料加热至其熔点以下的温度。32.根据权利要求25
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31中任一项所述的方法，其中供应惰性气体包括供应氩气、氮气和氦气中的至少一种。33.根据权利要求25
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32中任一项所述的方法，进一步包括在加热金属基原料的同时，从制造室中连续取出惰性气体；纯化取出的惰性气体以将其氧气分压降至约100ppb以下的氧气分压，和然后，将纯化惰性气体引入制造室。34.根据权利要求33所述的方法，还包括监测制造室中的氧相关参数；根据监测到的制造室中的氧相关参数来调节从制造室中取出的惰性气体的流速。35.根据权利要求33和34中任一项所述的方法，其中每分钟取出制造室中包含的总气体体积的至多100体积％。36.根据权利要求33

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：埃奎斯费雷斯公司，
类型：发明
国别省市：