[go: up one dir, main page]

RS65004A - Popravljanje površine vatrostalnog metala i legure putem oblikovanja i topljenja laserom - Google Patents

Popravljanje površine vatrostalnog metala i legure putem oblikovanja i topljenja laserom

Info

Publication number
RS65004A
RS65004A YU65004A YUP65004A RS65004A RS 65004 A RS65004 A RS 65004A YU 65004 A YU65004 A YU 65004A YU P65004 A YUP65004 A YU P65004A RS 65004 A RS65004 A RS 65004A
Authority
RS
Serbia
Prior art keywords
sputtering target
powder
laser
target
tantalum
Prior art date
Application number
YU65004A
Other languages
English (en)
Inventor
Paul R. Aimone
Prabhat Kumar
Peter R. Jepson
Original Assignee
H.C. Starck Inc.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by H.C. Starck Inc. filed Critical H.C. Starck Inc.
Publication of RS65004A publication Critical patent/RS65004A/sr

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3407Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C26/00Coating not provided for in groups C23C2/00 - C23C24/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C24/00Coating starting from inorganic powder
    • C23C24/08Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat
    • C23C24/10Coating starting from inorganic powder by application of heat or pressure and heat with intermediate formation of a liquid phase in the layer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

Postupak za hemijsko prečišćavanje i konsolidaciju tantala, niobijuma i njihovih legura u proizvod mrežastog oblika ili približno mrežastog oblika sa većom proizvodnosti, većom konzistencijom i nižim proizvodnim troškovima u poređenju sa postupcima poznatim iz stanja tehnike ili za regeneraciju oštećenih i erodiranih delova od teškotopljivih metala. Metalni prah se doprema u bunkere da bi se dalje dopremio do uređaja za lasersko formiranje/topljenje. Podesni supstat se doprema u komoru za lasersko formiranje/topljenje, a na njega se nanosi prah i konsoliduje postupkom tačkastog skeniranja. Dok se prah doprema na uzastopna mesta na površini supstrata po linearnim putanjama, koristi se laser za zagrevanje i delimično topljenje supstrata i kompletno topljenje praha. Laserski zrak za kombinovano nanošenje i topljenje prelazi više puta preko izabrane površine površine supstrata da bi se obrazovala homogena višeslojna prevlaka sa kontrolisanom mikrosturkturom. Obrazuje se homogeni nanos željenog oblika.

Description

PREČIŠĆAVANJE TEŠKOTOPLJIVIH METALA I NJIHOVIH LEGURA LASERSKIM
FORMIRANJEM I TOPLJENJEM
STANTE TEHNIKE
Predmetni pronalazak se odnosi na izradu i regeneraciju delova od teškotopljivih metala, a posebno na izradu i regeneraciju delova od teškotopljivh metala mrežastog oblika ili približno mrežastog oblika sa kontrolisanom mikrostrukturom.
Sadašnji postupci za izradu delova od teškotopljivih metala visoke čistoće, kao što su limovi napravljeni od tantala i legura tantala (za primenu kao mete za katodno raspršivanje, predoblici za cevi, predoblici za delove peći itd.) obuhvataju metalurgiju praha i metalurgiju ingota. Procesi iz oblasti metalurgije ingota započinju izborom i mešanjem podesnih prahova, njihovim presovanjem u šipke i sinterovanjem. Za topljenje šipke se koriste elektronski snop ili plazma ili elektrolučna peć, a zatim se ona hladi u ingot. Topljenje se može izvršiti iz više koraka. Topljenjem i ponovnim topljenjem elektronskim snopom se odstranjuju nečistoće, tako da se u suštini dobija ingot od čistog tantala. Rutinski se ostvaruje čistoća tantala od 99.9%. Ingot se obrađuje termomehanički, pa se zatim obrađuje na toplo ili na hladno, ukoliko je to potrebno (ili se obrađuje samo na hladno uz međutretman žarenjem) da bi se izradili željeni oblici, kao što su ploče, limovi, šipke ili oblikovani delovi (loptasti, poluloptasti, konični, limovi sa uzdignutim ivicama, šoljasti, kutijasti itd.). Komponente se takođe mogu izrađivati mašinskom obradom direktno iz ingota 3.
Međutim, ovi procesi su u celini relativno spori i rezultuju finalnom proizvodnošću od približno 40 do 60 procenata. Proces sinterovanja zahteva značajno vreme upotrebe peći, ali sa druge strane, on je neophodan za realizovanje zadovoljavajuće mehaničke čvrstoće šipki, te kao preliminarni korak za dezoksidaciju praha teškotopljivih metala, kao što je tantal. Sipke se obično tope dejstvom elektronskog snopa u visokom vakuumu da bi se odstranile hemijske nečistoće. Proces topljenja elektronskim snopom takođe može zahtevati znatno vreme upotrebe peći i veliki utrošak energije, kao što je za tri elektronska topa od po 105 kilovata tokom 8 do 16 sati. Ponovno topljenje koje je obično neophodno, takođe zahteva znatno vreme upotrebe peći i veliki utrošak energije, kao što je za četiri elektronska topa od po 150 kilovata tokom 8 do 16 sati.
Proizvodnja laserskim dodavanjem materijala (engl. "Laser additive manufactuing", skr. LAM) je proces direktnog nanošenja u kome se koriste laser velike snage i sistem za dopremanje praha sa izradu trodimenzionalnih delova složenog oblika od metalnih prahova. Laser velike snage i višeosni sistem za pozicioniranje obratka rade direktno na osnovu CAD fajla (dokumenta) da bi se izvršilo obrazovanje dela od podesnih metalnih prahova. Ovaj proces je sličan uobičajenim tehnikama brzog protipovanja, kao što su stereolitografija i selektivno lasersko sinterovanje (SLS) i lasersko zavarivanje. Lasersko zavarivanje je razvijeno za spajanje dva dela ili za izradu jednog elementa integralno sa nekim delom. Međutim, homogeni metalni deo se može izraditi jedino korišćenjem dodatnih koraka kao što su livenje ili HIPing (izotatičko presovanje na toplo). Takav laserski proces je razvijen za izradu titanijumskih delova približno mrežastog oblika za vazduhoplovnu industriju. Ali takav proces ne postoji za teškotopljive metale koji imaju još višu tačku topljenja, kao što je tantal.
Pored toga, mete za katodno raspršivanje od teškotopljivih materijala, kao što su tantal i drugi teškotopljivi metali (Ta, Nb, Ti, Mo, Zr, u vidu metala i legura; hidriđi, nitridi i druga njihova jedinjenja) koje se koriste u proizvodnji integrisanih kola i drugih električnih, magnetnih i optičkih proizvoda obično neravnomerno erodiraju tokom procesa raspršivanja, što uzrokuje stvaranje oštećenja u vidu brazgotina pri radu na radnoj strani mete. U cilju da se spreči eventualna kontaminacija supstrata ili katastrofalan prodor rashladnog fluida iza mete, mete se generalno posmatrano povlače iz upotrebe dosta dugo pre nego što dođe do probijanja teškotopljivog metala mete, što uslovljava potrebu za novom metom čim samo jedan mali deo metala mete bude istrošen. Najveći deo materijala mete za katodno raspršivanje može se ponovo prodati samo kao otpadni materijal ili reciklirati uz velike teškoće, a osim toga i noseća ploča mete se mora skinuti, pa se radi recikliranja može ponovo pričvrstiti za novu metalnu ploču za katodno raspršivanje.
Zbog toga postoji potreba za regeneracijom mete za katodno raspršivanje od teškotopljivog metala da bi se eliminisala potreba da se recikliranjem cele mete čim samo jedan mali deo ploče od tantala bude istrošen.
Cilj predmetnog pronalaska je da se realizuje laserski proizvodni proces za teškotopljive metale i njihove legure kojim bi se formirao homogeni nanos koji može biti ravan ili zakrivljen, čija makro ili mikromehanička svojstva su bar ekvivalentna sa odgovarajućim svojstvima tradicionalno topljenih, konsolidovanih, valjanih i žarenih delova.
Sledeći cilj je da se poveća proizvodnost regeneracije i da se smanji vreme izrade i troškovi izrade za proizvode mrežastog oblika ili približno mrežastog oblika.
Sledeći cilj ponalaska je da se smanje troškovi recikliranja delova od teškotopljivih metala, kao što su ploče od tantala za mete za katodno raspršivanje, uključujući tu i njihove noseće ploče.
Još jedan cilj pronalaska je da se smanji dužina ciklusa od uklanjanja dela od teškotopljivog metala, kao što je meta za katodno raspršivanje, iz eksploatacije do njegovog vraćanja sa servisa.
SUŠTINA PRONALASKA
Pronalazak se odnosi na postupak za izradu dela od teškotopljivog metala koji sadrži: (a) punjenje bunkera česticama metalnog praha radi njegovog dopremanja u komoru za lasersko dodavanje materijala; (b) dopremanje supstrata u komoru za lasersko dodavanje materijala; (c) dopremanje metalnog praha u komoru za lasersko dodavanje materijala na uzastopna mesta na supstatratu po linearnoj putanji; (d) topljenje supstrata i praha laserskim zrakom i obrazovanje višeslojnih prevlaka sa kontrolisanom mikrostrukturom; (e) praćenje supstrata po izabranoj površini laserskim zrakom za kombinovano nanošenje i topljenje i obrazovanje višeslojne prevlake sa kontrolisanom mikrostrukturom; i (f) obrazovanje nanosa od prevlake i formiranje dela od teškotopljivog metala.
Pronalazak se takođe odnosi i na postupak za regeneraciju mete za katodno raspršivanje od tantala koji sadrži podvrgavanje erodirane oblasti mete za katodno raspršivanje od tantala nanošenju plazmom, obrazovanju homogene prevlake, čime se regeneriše meta za katodno raspršivanje od tantala.
Pronalazak se takođe odnosi i na postupak za regeneraciju mete za katodno raspršivanje od tantala koji sadrži podvrgavanje erodirane oblasti mete za katodno raspršivanje od tantala laserskom sinterovanju, obrazovanju homogene prevlake, čime se regeneriše meta za katodno raspršivanje od tantala.
Pronalazak se takođe odnosi i na postupak za regeneraciju mete za katodno raspršivanje od tantala koji sadrži podvrgavanje erodirane oblasti mete za katodno raspršivanje od tantala izostatičkom presovanju na toplo, obrazovanju homogene prevlake i popunjavanju erodirane oblasti mete za katodno raspršivanje od tantala, čime se regeneriše meta za katodno raspršivanje od tantala. Alternativno, pronalazak takođe može obuhvatati i proizvode izrađene navedenim postupcima.
Kao takav predmetni pronalazak se odnosi na postupak i na rezultujući proizvod. Postupak je namenjen za hemijsko prečišćavanje i konsolidovanje teškotopljivih metala i njihovih legura u proizvod mrežastog oblika ili približno mrežastog oblika sa većom proizvodnosti, većom konzistencijom i nižim proizvodnim troškovima u poređenju sa postupcima poznatim iz stanja tehnike. Bunkeri se pune metalnim prahom radi njegovog dopremanja u LAM uređaj. Podesni supstrat se doprema u LAM komoru, pri čemu će se na supstrat nanositi metalni prah i konsolidovati u procesu tačkastog skeniranja (skeniranja tačku po tačku). Pošto se prah dopremi na uzastopna mesta na površini supstrata po linearnim putanjama, koristi se laser da bi se supstrat zagrejao i delimično rastopio i delimično ili kompletno rastopio prah. Laserski zrak za kombinovano nanošenje i topljenje prelazi preko površine supstrata više puta po izabranoj površini da bi se obrazovala homogena višeslojna prevlaka sa kontrolisanom mikrostrukturom. Obrazuje se homogeni nanos koji ima željeni oblik. Ceo proces se izvodi u komori pod inertnim uslovima, kao što je argon, na atmosferskom pritisku ili pritisku približnom njemu ili manjem od njega, ali se takođe može izvoditi i pod visokim vakuumom.
Relativno velika količina toplote ili energije koje deluju na čestice praha i kratko rastojanje difuzije rezultuju prečišćavanjem praha i rezultujućeg prouzvoda. Postupak ima proizvodnost od 90 procenata ili više, zahteva minimalnu mašinsku obradu za skidanje ivica sa nanosa i površina proizvoda zavisno od njegovog konačnog oblika i njegove krajnje namene.
Kada se koristi za proizvodnju meta za katodno raspršivanje ovim postupkom se dobija neophodna čistoća zrna i stubasta struktura zrna koja utiče na karakteristike ravnomernog katodnog raspršivanja.
Za namene regeneracije, oštećenja u vidu brazgotina na površini erodirane mete za katodno raspršivanje se popunjavaju laserskim sinterovanjem, nanošenjem plazmom ili HIP spajanjem materijala praha/ploče, što uslovljava potpuno homogeno prevlačenje. U slučaju laserskog sinterovanja ili nanošenja plazmom meta se regeneriše bez skidanja noseće ploče sa mete. U slučaju HIP spajanja može se koristiti Ta prah sa malim sadržajem kiseonika ili bilo koji pločasti Ta materijal. Regeneracija je ekonomičan proces ako je popunjavanje oštećenja bilo kojim od predloženih metoda jeftinije od recikliranja cele mete. Skidanje noseće ploče nije neophodno. Ona se može ponovo koristiti onoliko puta koliko se to želi.
Korišćene mete za katodno raspršivanje mogu se obrađivati tako da se popune oštećenja u vidu brazgotina ili druge zone erozije na površini mete stavljanjem ili nanošenjem metala od koga je izrađena meta za katodno raspršivanje i spajanjem laserskim sinterovanjem ili zagrevanjem pomoću EB (elektronskog snopa) radi sinterovanja, pražnjenjem plazme zajedno sa nanošenjem ili HIP spajanjem materijala praha/ploče. Ovim se eliminiše potreba za odvajanjem tantala od bakra, popunjavanjem zone erozije ploče od tantala sa prahom tantala i HIP spajanjem i ponovnim sastavljanjem. U slučaju laserskog ili EB skenirajućeg sinterovanja ili pražnjenja plazme zajedno sa nanošenjem, meta se može regenerisati bez skidanja noseće ploče sa mete.
Različitim oblicima regeneracije dobija se popunjena zona erozije sa mikrostrukturom koja je slična onoj na ostalom delu mete.
Regeneracijom mete od teškotopljivog metala (npr. tantala) eliminiše se potreba za recikliranjem cele mete kada se samo jedan mali deo ploče za katodno raspršivanje istroši. Takva regeneracija može biti ekonomičnija od recikliranja cele mete. Nije potrebno skidanje spojene noseće ploče (npr. bakra).
Ovakva regeneracija se može vršiti onoliko puta koliko se to želi. Drugi ciljevi, karakteristike i prednosti pronalaska biće objašnjeni na osnovu narednog detaljnog opisa prvenstvenih primera izvođenja sa pozivom na priloženi nacrt na kome:
KRATAK OPIS SLIKA NACRTA
Fig. 1 prikazuje pet nanosa (proizvoda) obrazovanih u primerima izvođenja postupka prema pronalasku; Fig. 2 prikazuje tipične metalografske preseke svakog od takvih nanosa; Fig. 3 prikazuje poprečni presek tipične mete i noseće ploče; Fig. 4 prikazuje njihov izgled spreda uključujući i uobičajeni erozioni cilj;
Fig. 5 je blok dijagram procesa regeneracije; i
Fig. 6 prikazuje šematski izgled vakuumske komore ili komore sa inertnim gasom prilagođene za izvođenje pronalaska.
DETALTAN OPIS PRONALASKA
Primer izvođenja predmetnog pronalaska je laserski postupak za proizvodnju teškotopljivog metala i legura visoke čistoće obrazovanih od praha teškotopljivog metala. Prah tantala (otvor sita -120 + 325) i ploča od tantala kao supstrat se postavljaju u aparat za nanošenje koji je opisan u US patentu 6,269,536, koji je ovde u celini inkorporiran kao referenca. Koristi se laserska energija od približno 17 kW. Na Fig. 1 je prikazano pet nanosa formiranih laserskim procesom. Svaki nanos se sastoji približno od pet do sedam slojeva od kojih je svaki sloj debeo približno 0.010".
Razlike u fizičkim svojstvima koje su napred opisane takođe znače da brzine nanošenja moraju biti znatno manje nego za titan. Zbog više temperature topljenja i termičke provodnosti tantala u poređenju sa titanom rezervoar za rastopljeni tantal verovatno treba da bude manji, a manja je i količina praha koja se može rastopiti raspoloživom laserskom snagom.
U Tabeli 1 su prikazani rezultati hemijskih analiza (GDMS) polaznog praha i finalnih nanosa. Generalno je došlo do veoma male promene u sadržaju teškotopljivog metala (na primer, Nb i W) u nanosu u poređenju sa polaznim materijalom. Sa izuzetkom titanijuma i vanadijuma, postojalo je merljivo smanjenje kontaminacije nanosa sa metalima. Kontaminacija titanijumom i vanadijumom potiče od prethodnog rada opreme za testiranje sa Ti - 6A1 - 4V legurom.
Na Fig. 2 je prikazan tipičan metalografski presek svakog od nanosa. Poroznost nije otkrivena ni kod jednog od preseka koji su ispitani izuzev na krajnjoj spoljnoj površini nanosa. Ispitivani nanosi imali su po svojoj širini dva do pet zrna (granice zrna označene su strelicama).
Ova zrna su rasla iz originalnih zrna na nosećoj ploči. Nema dokaza o postojanju bilo kakvih unutrašnjih defekata (tj. pukotina, inkluzija, stranih čestica i sličnog) u nanosima.
U Tabelama II i III su prikazani rezultati mehaničkih testova. Tvrdoće po Vikersu (VHN, 500g) za tri uzorka su neznatno veće nego što se moglo očekivati za valjane i žarene limove od tantala (VHN od približno 100). Ovi nanosi nisu žareni i VHN sugeriše da materijal nije krt. Neznatno veće tvrdoće uzorka 1 u poređenju sa uzorcima 2 i 3 su rezultat njegovog neznatno većeg sadržaja kiseonika. U Tabeli III je prikazana proizvodnost na sobnoj temperaturi i maksimalne zatezne čvrstoće ova tri nanosa koje zadovoljavaju ASTM specifikacije za valjane i žarene limove od tantala. Uzorci 1, 2 i 3 su prihvatljivi, bez obzira što su vrednosti izduženja neznatno ispod specifikovanih minimuma (obratiti pažnju daje uzorak 3 pukao blizu radijusa na testiranoj epruveti, a ne u njenom centru, pa izgleda da je uzorak bio loš).
Rezultati koji su gore prezentovani pokazuju da su nanosi tantala formirani laserom imali hemijska i mehanička svojstva ekvivalentna valjanim i žarenim limovima od tantala. Nanosi su bili homogeni, bez dokaza o postojanju poroznosti, izuzev na samim spoljašnjim površinama nanosa.
Regeneracija delova od teškotopljivih metala je prikazana na Fig. 3 - 6. Na Fig. 3 - 4 je prikazana ploča za katodno raspršivanje od tantala (Ta) spojena sa bakarnom (Cu) nosećom pločom koja može imati dodatne kompleksne elemente, kao što su pričvršćene cevi za vodu za hlađenje (CL), ili čak može biti deo rezervoara rashladnog sistema i/ili imati kompleksne prirubnice i mehaničke i električne strukture za pričvršćivanje.
Sa E je označeno tipično oštećenje u zoni erozije kakvo se pojavljuje pri upotrebi mete za katodno raspršivanje.
Na Fig. 5 je prikazan algoritam za primenu predmetnog pronalaska. Zona vakuuma ili inertnog gasa se uspostavlja oko korišćenog sklopa mete od Ta - Cu. Zona erozije (E - Zone) se popunjava sa prahovima metala za katodno raspršivanje koji se vezuje laserskim zrakom ili elektroskim snopom (EB) rasternim skeniranjem (skeniranjem tačku po tačku u paralelnim redovima) da bi se istopile površine praha, ali ne i kompletne čestice. Topljenje se može izvršiti tokom nanošenja praha ili posle nanošenja tipa sloj - na - sloj. Prah koji se dobija od folije takođe se može prethodno pripremiti i postaviti na brazgotinu.
U svim slučajevima popuna se sinteruje na meti radi samostalnog vezivanja i adhezije, a poravnava se mašinskom obradom, peskarenjem ili nekim drugim abrazivnim nagrizanjem i/ili pregorevanjem tokom procesa raspršivanja.
U nastavku je dato nekoliko detaljnih izvođenja postupka za regeneraciju dela od teškotopljivog metala. Kao što je prikazano na Fig. 6 takva ploča se može postaviti u vakuumsku komoru (VC) iz koje je odstranjen vazduh, ispunjenu prečišćenim inertnim gasom (argonom) pod atmosferskim pritiskom korišćenjem uobičajene pumpe P i aparata G za punjenje gasom sa ventilom V. Dopremač praha ima više mlaznica kojima se u zonu (region) erozije može ubacivati više struja Ta praha velike brzine, sa otvorom sita -100 do 325. Dopremač praha može se pomerati duž zone erozije ili se meta može pomerati u odnosu na fiksirani dopremač praha. Laserski zrak LB od 15 - 20 kW (prvenstveno od 20 - 25 kW) formiran kućištem C i uobičajenom optikom Ml, M2 za skeniranje koja se može nalaziti u celini u komori ili delimično izvan nje, korišćenjem prozora za prolaz zraka može pratiti zonu erozije rasternim skeniranjem, dok prah pada, da bi istopio površine čestica praha i omogućilo međusobno vezivanje čestica i njihovo vezivanje za osnovu erozione zone kontinualno i više puta oko zone sve dok se ona ne popuni. Da bi se odredio trenutak okončanja procesa i prekinulo popunjavanje mogu se koristiti proračuni mase praha i/ili optički monitori. Laserom se može obezbediti i naknadno zagrevanje koje sledi posle popunjavanja u cilju završetka sinterovanja. Mogu se koristiti i posebni grejači za metu da bi se meta prethodno zagrejala ili da bi se obezbedila dodatna količina toplote tokom regeneracije.
Jedan tip uređaja koji se može koristiti za izradu i regeneraciju teškotopljivih metala je Lasform brand direct metal depostion svstem firme AeroMet Corp. kao što je opisano npr. u Abbot et al., "Laser Forming Titanium Components" iz maja 1998, izdanje Advanced Metals & Processes i u Arcella et al., "Producing Titanium Aerospace Components From Powder Using Laser Forming", Journal of metals (maj 2000), str. 28 - 30.
Pronalazak se takođe može primeniti i za druge teškotopljive metale kao što su Re, W, Mo, legure W, legure Mo, legure Re, niobijum, legure tantala i legure niobijuma.
Stručnjacima iz odgovarajuće oblasti je očigledno da se drugi primeri izvođenja, poboljšanja, detalji i primene mogu izvesti na konzistentan način u okviru prethodno datog opisa, odnosno u okviru obima pronalaska.

Claims (14)

1. Postupak za izradu dela od teškotopljivog metala koji sadrži: (a) punjenje bunkera česticama metalnog praha radi dopremanja u komoru za lasersko dodavanje materijala; (b) dopremanje supstrata u komoru za lasersko dodavanje materijala; (c) dopremanje metalnog praha u komoru za lasersko dodavanje materijala na uzastopna mesta na supstratu po linearnoj putanji; (d) topljenje supstrata i praha laserskim zrakom i obrazovanje višeslojnih prevlaka sa kontrolisanom mikrostrukturom; (e) praćenje supstrata po izabranoj površini laserskim zrakom za kombinovano nanošenje i topljenje i obrazovanje višeslojne prevlake sa kontrolisanom mikrostrukturom; i (f) obrazovanje nanosa od prevlake i formiranje dela od teškotopljivog metala.
2. Postupak prema zahtevu 1, pri čemu je nanos koji se obrazuje od prevlake homogeni nanos.
3. Postupak prema zahtevu 1, pri čemu se postupak izvodi pod inertnim u slovima.
4. Postupak prema zahtevu 3, pri čemu se pomenuti uslovi obuhvataju argon, na atmosferskom pritisku, ili pritisku približno jednakom njemu ili pritisku nižem od njega.
5. Postupak prema zahtevu 1, pri čemu je postupak izvodi pod visokim vakuumom.
6. Proces prema zahtevu 1, pri čemu laserski zrak generiše dovoljno veliku količinu toplote za stvaranje uslova pod kojima se pročišćavaju prah i deo od teškotopljivog metala.
7. Proces prema zahtevu 1, pri čemu je deo od teškotopljivog metala meta za katodno raspršivanje.
8. Deo od teškotopljivog metala izrađen postupkom prema zahtevu 1.
9. Postupak za regeneraciju mete za katodno raspršivanje od tantala koji sadrži podvrgavanje erodirane oblasti mete za katodno raspršivanje od tantala nanošenju plazmom, obrazovanju homogene prevlake, čime se regeneriše meta za katodno raspršivanje od tantala.
10. Postupak prema zahtevu 9, pri čemu meta za katodno raspršivanje od tantala ima noseću ploču i meta se regeneriše bez skidanja noseće ploče sa mete.
11. Meta za katodno raspršivanje izrađena prema zahtevu 9.
10. Postupak za regeneraciju mete za katodno raspršivanje od tantala koji sadrži podvrgavanje erodirane oblasti mete za katodno raspršivanje od tantala laserskom sinterovanju, obrazovanju homogene prevlake, čime se regeneriše meta za katodno raspršivanje od tantala.
11. Postupak prema zahtevu 10, pri čemu meta za katodno raspršivanje od tantala ima noseću ploču i meta se regeneriše bez skidanja noseće ploče sa mete.
12. Meta za katodno raspršivanje izrađena prema zahtevu 10.
13. Postupak za regeneraciju mete za katodno raspršivanje od tantala koji sadrži podvrgavanje erodirane oblasti mete za katodno raspršivanje od tantala izostatičkom presovanju na toplo, obrazovanju homogene prevlake i popunjavanju erodirane oblasti mete za katodno raspršivanje od tantala, čime se regeneriše meta za katodno raspršivanje od tantala.
14. Meta za katodno raspršivanje izrađena prema zahtevu 13.
YU65004A 2002-01-24 2003-01-22 Popravljanje površine vatrostalnog metala i legure putem oblikovanja i topljenja laserom RS65004A (sr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US35155502P 2002-01-24 2002-01-24
PCT/US2003/001825 WO2003062491A2 (en) 2002-01-24 2003-01-22 Refractrory metal and alloy refining by laser forming and melting

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RS65004A true RS65004A (sr) 2006-10-27

Family

ID=27613510

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
YU65004A RS65004A (sr) 2002-01-24 2003-01-22 Popravljanje površine vatrostalnog metala i legure putem oblikovanja i topljenja laserom

Country Status (16)

Country Link
US (1) US7651658B2 (sr)
EP (2) EP2278045A1 (sr)
JP (1) JP2005516117A (sr)
KR (1) KR20040103920A (sr)
BR (1) BR0307105A (sr)
CA (1) CA2473830A1 (sr)
IL (1) IL162837A0 (sr)
MX (1) MXPA04007103A (sr)
NO (1) NO20043487L (sr)
NZ (1) NZ534237A (sr)
PL (1) PL370455A1 (sr)
RS (1) RS65004A (sr)
RU (1) RU2333086C2 (sr)
TW (2) TWI337205B (sr)
WO (1) WO2003062491A2 (sr)
ZA (1) ZA200405765B (sr)

Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7794554B2 (en) * 2001-02-14 2010-09-14 H.C. Starck Inc. Rejuvenation of refractory metal products
JP4299157B2 (ja) * 2004-02-03 2009-07-22 トヨタ自動車株式会社 粉末金属肉盛ノズル
US7504008B2 (en) 2004-03-12 2009-03-17 Applied Materials, Inc. Refurbishment of sputtering targets
US7416789B2 (en) * 2004-11-01 2008-08-26 H.C. Starck Inc. Refractory metal substrate with improved thermal conductivity
US8802191B2 (en) * 2005-05-05 2014-08-12 H. C. Starck Gmbh Method for coating a substrate surface and coated product
EP1880036A2 (en) * 2005-05-05 2008-01-23 H.C. Starck GmbH Coating process for manufacture or reprocessing of sputter targets and x-ray anodes
US9127362B2 (en) 2005-10-31 2015-09-08 Applied Materials, Inc. Process kit and target for substrate processing chamber
US7648740B2 (en) * 2006-06-12 2010-01-19 The Boeing Company Method of making improved net-shaped components by hybrid metal deposition processing
ATE544548T1 (de) 2006-07-14 2012-02-15 Avioprop S R L Verfahren zum massenherstellen dreidimensionale gegenstände aus intermetallische verbindungen
US20080075618A1 (en) * 2006-09-19 2008-03-27 Schlumberger Technology Corporation Metal Powder Layered Apparatus for Downhole Use
US20080078268A1 (en) 2006-10-03 2008-04-03 H.C. Starck Inc. Process for preparing metal powders having low oxygen content, powders so-produced and uses thereof
GB0621184D0 (en) * 2006-10-25 2006-12-06 Rolls Royce Plc Method for treating a component of a gas turbine engine
EP2104753B1 (en) * 2006-11-07 2014-07-02 H.C. Starck GmbH Method for coating a substrate and coated product
US20080145688A1 (en) 2006-12-13 2008-06-19 H.C. Starck Inc. Method of joining tantalum clade steel structures
GB0701397D0 (en) * 2007-01-25 2007-03-07 Rolls Royce Plc Apparatus and method for calibrating a laser deposition system
EP2119808B1 (en) * 2007-02-09 2014-09-17 JX Nippon Mining & Metals Corporation Target formed of sintering-resistant material of high-melting point metal alloy, high-melting point metal silicide, high-melting point metal carbide, high-melting point metal nitride, or high-melting point metal boride, process for producing the target, assembly of the sputtering target-backing plate, and process for producing the same
CN101668871A (zh) * 2007-04-27 2010-03-10 H.C.施塔克公司 抗水腐蚀的钽基合金
WO2008134516A2 (en) * 2007-04-27 2008-11-06 Honeywell International Inc. Novel manufacturing design and processing methods and apparatus for sputtering targets
US8197894B2 (en) 2007-05-04 2012-06-12 H.C. Starck Gmbh Methods of forming sputtering targets
GB2449862B (en) * 2007-06-05 2009-09-16 Rolls Royce Plc Method for producing abrasive tips for gas turbine blades
US8968536B2 (en) 2007-06-18 2015-03-03 Applied Materials, Inc. Sputtering target having increased life and sputtering uniformity
US8246903B2 (en) 2008-09-09 2012-08-21 H.C. Starck Inc. Dynamic dehydriding of refractory metal powders
US8043655B2 (en) * 2008-10-06 2011-10-25 H.C. Starck, Inc. Low-energy method of manufacturing bulk metallic structures with submicron grain sizes
GB0822703D0 (en) * 2008-12-15 2009-01-21 Rolls Royce Plc A component having an abrasive layer and a method of applying an abrasive layer on a component
US20110008201A1 (en) * 2009-07-07 2011-01-13 H.C. Starck Inc. Niobium based alloy that is resistant to aqueous corrosion
US9834829B1 (en) 2009-07-07 2017-12-05 H.C. Starck Inc. Niobium-based alloy that is resistant to aqueous corrosion
EP2451988A1 (en) * 2009-07-07 2012-05-16 Eurocoating S.p.A. Laser process for producing metallic objects, and object obtained therefrom
FR2953747B1 (fr) * 2009-12-14 2012-03-23 Snecma Procede de reparation d'une aube en titane par rechargement laser et compression hip moderee
US9175568B2 (en) 2010-06-22 2015-11-03 Honeywell International Inc. Methods for manufacturing turbine components
US9085980B2 (en) 2011-03-04 2015-07-21 Honeywell International Inc. Methods for repairing turbine components
US8506836B2 (en) 2011-09-16 2013-08-13 Honeywell International Inc. Methods for manufacturing components from articles formed by additive-manufacturing processes
US9108273B2 (en) 2011-09-29 2015-08-18 H.C. Starck Inc. Methods of manufacturing large-area sputtering targets using interlocking joints
US9266170B2 (en) 2012-01-27 2016-02-23 Honeywell International Inc. Multi-material turbine components
CN103361640A (zh) * 2012-03-31 2013-10-23 深圳光启创新技术有限公司 一种超材料的加工方法及超材料
US9079803B2 (en) 2012-04-05 2015-07-14 United Technologies Corporation Additive manufacturing hybrid core
US9120151B2 (en) 2012-08-01 2015-09-01 Honeywell International Inc. Methods for manufacturing titanium aluminide components from articles formed by consolidation processes
US20140209576A1 (en) * 2013-01-31 2014-07-31 Kazim Ozbaysal Use of elevated pressures for reducing cracks in superalloy welding and cladding
WO2014158282A1 (en) 2013-03-13 2014-10-02 Daum Peter E Laser deposition using a protrusion technique
CN103817328B (zh) * 2014-02-21 2016-07-06 西安交通大学 提高金属粉末激光选区烧结成形件质量的装置
AT14301U1 (de) * 2014-07-09 2015-07-15 Plansee Se Verfahren zur Herstellung eines Bauteils
CN104801712B (zh) * 2015-04-22 2017-03-01 华南理工大学 一种激光与微束等离子复合3d打印设备与方法
KR101674883B1 (ko) * 2015-12-10 2016-11-11 한국원자력연구원 고밀도 우라늄 표적 제조 방법 및 이를 통해 제조된 고밀도 우라늄 표적
CN107614744B (zh) * 2015-12-28 2020-04-24 Jx金属株式会社 溅射靶的制造方法
CN105522154A (zh) * 2016-03-03 2016-04-27 中研智能装备有限公司 一种轧辊等离子3d快速成型设备及成型方法
TWI685391B (zh) * 2016-03-03 2020-02-21 美商史達克公司 三維部件及其製造方法
US11407034B2 (en) 2017-07-06 2022-08-09 OmniTek Technology Ltda. Selective laser melting system and method of using same
CN109402624A (zh) * 2017-08-17 2019-03-01 中国科学院金属研究所 一种抑制激光增材制造合金钢内部孔洞形成的方法
KR102209877B1 (ko) 2018-11-19 2021-02-02 한국생산기술연구원 난용접성 소재 적층 장치 및 그 방법
JP6650141B1 (ja) * 2019-01-10 2020-02-19 株式会社ティー・オール 使用済み成膜用ターゲットの充填式再生方法
CN110218997B (zh) * 2019-05-31 2020-12-01 阳江市五金刀剪产业技术研究院 一种刀具涂层的加工方法
CN110295365A (zh) * 2019-07-29 2019-10-01 福建阿石创新材料股份有限公司 一种溅射靶材及其制备方法和装置
KR102264467B1 (ko) 2019-11-29 2021-06-15 한국생산기술연구원 난용접성 소재 층 예열 적층 장치 및 그 방법
CN112522698B (zh) * 2020-11-26 2023-04-25 江苏科技大学 一种超声振动辅助激光熔覆钨钽铌合金装置及方法
CN113543450B (zh) * 2021-06-25 2022-10-25 西安交通大学 一种用于超导腔的铜铌复合材料板的制作方法
CN113814414A (zh) * 2021-09-28 2021-12-21 长沙新材料产业研究院有限公司 一种钽铌合金部件及其制备方法
CN120060718B (zh) * 2025-04-29 2025-07-29 南京航空航天大学 一种抗侵彻多组元合金及其制备方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4323756A (en) * 1979-10-29 1982-04-06 United Technologies Corporation Method for fabricating articles by sequential layer deposition
US5038014A (en) * 1989-02-08 1991-08-06 General Electric Company Fabrication of components by layered deposition
JPH04120259A (ja) * 1990-09-10 1992-04-21 Agency Of Ind Science & Technol レーザ溶射法による機器・部材の製造方法および装置
FR2684033B1 (fr) * 1991-11-25 1993-12-31 Gec Alsthom Sa Procede de revetement par laser de pieces cylindriques.
US5640667A (en) * 1995-11-27 1997-06-17 Board Of Regents, The University Of Texas System Laser-directed fabrication of full-density metal articles using hot isostatic processing
US6269536B1 (en) 1996-03-28 2001-08-07 H.C. Starck, Inc. Production of low oxygen metal wire
US6046426A (en) * 1996-07-08 2000-04-04 Sandia Corporation Method and system for producing complex-shape objects
DE19649865C1 (de) * 1996-12-02 1998-02-12 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers
US6203861B1 (en) * 1998-01-12 2001-03-20 University Of Central Florida One-step rapid manufacturing of metal and composite parts
US6172327B1 (en) * 1998-07-14 2001-01-09 General Electric Company Method for laser twist welding of compressor blisk airfoils
EP1035561A2 (en) * 1999-03-02 2000-09-13 Praxair S.T. Technology, Inc. Refractory coated component for use in thin film deposition and method for making
DE19925330A1 (de) * 1999-06-02 2000-12-07 Leybold Materials Gmbh Verfahren zur Herstellung oder zum Recyceln von Sputtertargets
AU2001275164A1 (en) * 2000-06-01 2001-12-11 Board Of Regents, The University Of Texas System Direct selective laser sintering of metals
RU2304633C2 (ru) * 2001-02-14 2007-08-20 Х.Ц ШТАРК, Инк Обновление изделий из тугоплавких металлов

Also Published As

Publication number Publication date
ZA200405765B (en) 2005-07-20
NZ534237A (en) 2006-01-27
WO2003062491A3 (en) 2003-12-24
US7651658B2 (en) 2010-01-26
KR20040103920A (ko) 2004-12-09
RU2004125882A (ru) 2005-06-10
IL162837A0 (en) 2005-11-20
TW200706676A (en) 2007-02-16
RU2333086C2 (ru) 2008-09-10
EP2278045A1 (en) 2011-01-26
CA2473830A1 (en) 2003-07-31
TWI337205B (en) 2011-02-11
PL370455A1 (en) 2005-05-30
US20050142021A1 (en) 2005-06-30
MXPA04007103A (es) 2004-10-29
TWI314591B (en) 2009-09-11
WO2003062491A2 (en) 2003-07-31
TW200401845A (en) 2004-02-01
NO20043487L (no) 2004-08-20
EP1470265A2 (en) 2004-10-27
JP2005516117A (ja) 2005-06-02
BR0307105A (pt) 2004-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RS65004A (sr) Popravljanje površine vatrostalnog metala i legure putem oblikovanja i topljenja laserom
Yang et al. Defect of functionally graded material of inconel 718 and STS 316L fabricated by directed energy deposition and its effect on mechanical properties
Shi et al. Effect of high layer thickness on surface quality and defect behavior of Ti-6Al-4V fabricated by selective laser melting
EP3064295B1 (en) Process for producing a compressor blade
Sanjeeviprakash et al. Additive manufacturing of metal-based functionally graded materials: overview, recent advancements and challenges
CN1221684C (zh) 高熔点金属制品的再生
US20220152705A1 (en) Process for forming wrought structures using cold spray
CN114450426A (zh) 合金、合金粉末、合金构件和复合构件
US20230191488A1 (en) Method for producing an aluminium alloy part
CA3219536A1 (en) Method for producing an aluminium alloy part implementing an additive manufacturing technique with preheating
US12209298B2 (en) Ni—Cr—Mo-based alloy member, Ni—Cr—Mo-based alloy powder, and composite member
JPWO2018232451A5 (sr)
Akinlabi et al. Laser Metal Deposition of Titanium Alloy (Ti6Al4V): A Review
AU2003216081A1 (en) Refractrory metal and alloy refining by laser forming and melting
JP7552196B2 (ja) 合金組成物および合金組成物の製造方法、並びに金型
Saha et al. A Comprehensive Review of the Latest
Singh et al. Post-processing techniques of additively manufactured Ti-6Al-4V alloy: A complete review on property enhancement
Goyal et al. 2 Metal-based Additive
HK1062902B (en) Rejuvenation of refractory metal products
NGAKE et al. ADVANCED JOINING TECHNIQUES FOR MULTI-MATERIAL STRUCTURES: A REVIEW ON ULTRASONIC CONSOLIDATION, COLD SPRAY, AND ELECTRON BEAM MELTING