Placa metálica refractaria revestida con una capa de superficie de óxido, y soporte de carga para sinterización que la utiliza.

Una placa metálica refractaria que comprende una capa de revestimiento de óxido formada mediante depósito de polvo de óxido de al menos uno de alúmina

, sílice, óxido de circonio, óxido de itrio, óxido de titanio, óxido de magnesio, y óxido de calcio o una mezcla de los mismos sobre al menos una superficie de un metal compuesto de uno de molibdeno y una aleación de molibdeno.

caracterizada porque dicha capa de revestimiento de óxido que tiene una superficie porosa cubre la totalidad de dicha al menos una superficie a efectos de inhibir la exposición de un material base, siendo la exposición de un material base igual a o menor del 1 % de una unidad de superficie de la capa de revestimiento de oxido.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E04004147.

Solicitante: A.L.M.T. CORP.

Nacionalidad solicitante: Japón.

Dirección: 23-5, KITA-UENO 2-CHOME TAITO-KU, TOKYO 110-0014 JAPON.

Inventor/es: YOSHIDA, HIROSHI, KATOH, MASAHIRO, FUKAYA,YOSHITAKE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > Revestimiento por pulverización del material de... > C23C4/10 (Oxidos, boruros, carburos, nitruros, siliciuros o sus mezclas)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > Revestimiento a partir de polvos inorgánicos (pulverización... > C23C24/10 (con formación de una fase líquida intermedia en la capa)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > Revestimiento por pulverización del material de... > C23C4/18 (Tratamiento posterior)

PDF original: ES-2464782_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Placa metálica refractaria revestida con una capa de superficie de óxido, y soporte de carga para sinterización que la utiliza La presente solicitud reivindica prioridad a la anterior solicitud Japonesa JP 2003-47.980, cuya descripción se incorpora en la presente memoria por referencia.

Antecedentes de la invención La presente invención se refiere a un soporte de carga que se usa en sinterización y que tiene una capa de revestimiento de óxido, que se usa en componentes de sinterización, y un método de producción del mismo, y además, se refiere a una placa metálica refractaria con una capa de revestimiento de óxido, y a un método de producción de la misma.

En los últimos años, se ha puesto en práctica la producción de componentes y objetos de procesado de serie de hierro, de serie de cobre, y de serie de tungsteno por medio de moldeo por inyección de metal (al que se hará referencia de aquí en adelante como "MIM") y, a raíz de ello, se han incrementado las demandas funcionales para un soporte de carga usado en la sinterización.

De manera convencional, a menudo se han usado materiales resistentes a altas temperaturas, tales como Al2O3 (al que se hará referencia de aquí en adelante como "alúmina") y SiO2 (al que se hará referencia de aquí en adelante como, "sílice") , para el soporte usado en la sinterización.

Sin embargo, en el caso del material resistente a altas temperaturas, tal como alúmina o sílice, el espesor de las placas se debe establecer en, por ejemplo, 10 a 15 mm para ser resistente al choque térmico o a la deformación debido al peso de los objetos de procesado. En la presente memoria, el objeto de procesado puede ser un objeto a tratar por sinterización o calentamiento. Por otro lado, cuando se usa esta placa gruesa resistente a altas temperaturas, la cantidad de carga/sinterización de los objetos es limitada, y, además, se requiere una enorme energía para elevar la temperatura de un horno de sinterización, y se requiere mucho tiempo para reducirla debido a la pequeña conductividad térmica de la placa.

Para su solución, se ha exigido que un soporte de carga usado en la sinterización tenga un espesor reducido para permitir un aumento del volumen de la carga de los objetos de procesado, y además, que además mantenga la característica de una placa convencional de la resistencia a la deformación retardada a altas temperaturas.

Una placa está hecha de un metal refractario, tal como molibdeno o tungsteno, de modo que la placa sea excelente en la característica de la resistencia a la deformación retardada a altas temperaturas.

Como placa con resistencia al calor, en los Documentos de Patente JP-A-S61-143548, JP-A-S63-157832, y JP-AS63-192850, a los que de aquí en adelante se hará referencia como referencia 1, referencia 2, y referencia 3, respectivamente, se ha propuesto una placa de molibdeno. La referencia 1 describe una placa de molibdeno hecha de un metal de molibdeno puro sin material dopante, con un tamaño de superficie de disco que es de 15 mm a 150 mm, y provista con granos de cristal que representan 1/5 o más del espesor en la dirección del espesor de la placa.

Por otra parte, las referencias 2 y 3 cada una describe una placa de molibdeno que contiene óxidos de lantano dispuestos en una dirección sustancialmente perpendicular a una dirección del espesor de la placa y, en particular, la referencia 3 describe la placa de molibdeno en donde los granos de cristal exhiben una estructura de enclavamiento.

Sin embargo, cuando se usa la placa de molibdeno en bruto mientras se pone en contacto con los productos producidos por medio de MIM para la sinterización de los mismos, los productos producidos por medio de MIM a procesar se funden y se adhieren a la superficie de la placa de molibdeno haciendo que el rendimiento de los productos sinterizados sea extremadamente pobre.

A la vista de esto, se propone una placa de molibdeno provista de una capa inhibidora de la adherencia sobre la superficie de la misma, por ejemplo, en los Documentos de Patente JP-A-2002-47581 y JP-B-2764085, a los que se hará referencia de aquí en adelante como referencias 4 y 5, respectivamente. La referencia 4 describe que una placa de molibdeno dopada con lantano u óxidos de lantano que está enterrada en polvos de una mezcla de al menos uno de aluminio, cromo y titanio, alúmina para llevar a cabo un tratamiento térmico de reducción para de esta manera difundir los elementos metálicos hacia el interior de la placa de molibdeno desde la superficie, y a continuación, se aplica un tratamiento térmico a la misma en una atmósfera oxidante de modo que se forma una capa de óxido sobre la superficie de la misma como la capa inhibidora de la adherencia.

Por otra parte, la referencia 5 describe que, por pulverización de plasma de polvo de molibdeno, y a continuación, polvo de alúmina según un método de pulverización de plasma de materiales cerámicos, se forma una capa de alúmina sobre la superficie de una placa de molibdeno puro a través de una capa de material compuesto de molibdeno y alúmina.

El Documento de Patente JP-A-2000-516666, al que se hará referencia de aquí en adelante como referencia 6, describe una sustancia matriz que consiste en metales refractarios y un revestimiento protector de la oxidación hecho de siliciuros o aluminuros. En la sustancia matriz, se forma una capa barrera de reacción entre la sustancia y el revestimiento protector de la oxidación por medio de pulverización de plasma.

De manera convencional, ha habido un caso donde se usa el material resistente a altas temperaturas, tal como alúmina o sílice, para una placa que se usa en sinterización de objetos o componentes de serie de hierro, de serie de cobre, o de serie de tungsteno producidos por medio de MIM o similar, y un caso donde se usa el material resistente a altas temperaturas, tal como molibdeno o tungsteno, para tal placa.

En el primer caso, donde se usa el material resistente a altas temperaturas, tal como alúmina o sílice, se debe establecer un espesor de la placa en, por ejemplo, 10 a 15 mm para la resistencia al choque térmico o a la deformación debido al peso de los objetos de procesado. En consecuencia, ha habido un problema que cuando el espesor de la placa es grande, se reducen las grandes cantidades de los objetos de procesado, se requiere mucha energía para elevar la temperatura en la sinterización, y además, se requiere mucho tiempo para que se enfríe debido a su pequeña conductividad térmica y gran calor específico.

En el último caso, debido a que los objetos de procesado y la placa se adhieren entre sí por la sinterización, se interpone entre ambos alúmina o similar en forma de polvo o de hojas. Sin embargo, el polvo de alúmina o similar se adhiere a los objetos de procesado por adherencia de modo que se requiere mucha mano de obra para retirarlo antes y después del proceso de sinterización.

Además, cuando se calienta hasta 500 °C o más en atmósfera oxidante, la placa de molibdeno se oxida de forma 20 extrema y sublima, y por lo tanto, no se puede usar para la sinterización en aire.

Como se describe en las referencias 4 y 5, se ha propuesto formar la capa de óxido o la capa de material cerámico sobre la superficie de la placa de molibdeno con el fin de impedir la adherencia por fusión de los objetos de procesado. Sin embargo, el proceso de formación es complicado y laborioso.

Cuando el molibdeno está presente en la capa más exterior de una pluralidad de capas de superficie, los productos producidos por medio de MIM están sometidos a adherencia por fusión a la misma. Además, en la medida en que la capa que contiene molibdeno está pulverizada por plasma como una capa inferior, incluso si la capa más... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una placa metálica refractaria que comprende una capa de revestimiento de óxido formada mediante depósito de polvo de óxido de al menos uno de alúmina, sílice, óxido de circonio, óxido de itrio, óxido de titanio, óxido de magnesio, y óxido de calcio o una mezcla de los mismos sobre al menos una superficie de un metal compuesto de uno de molibdeno y una aleación de molibdeno.

caracterizada porque dicha capa de revestimiento de óxido que tiene una superficie porosa cubre la totalidad de dicha al menos una superficie a efectos de inhibir la exposición de un material base, siendo la exposición de un material base igual a o menor del 1 % de una unidad de superficie de la capa de revestimiento de oxido.

2. La placa metálica refractaria según la reivindicación 1, en donde al menos un tipo de dichos polvos de óxido se establece en 10 μm o menos, y dicha capa de revestimiento de óxido se obtiene por la aplicación de un tratamiento térmico a una temperatura dependiente del tamaño de grano de dicho polvo.

3. La placa metálica refractaria según la reivindicación 1, en donde un espesor de dicha capa de revestimiento de óxido se establece en 10 a 300 μm.

4. La placa metálica refractaria según la reivindicación 1, en donde una superficie de dicha capa de revestimiento de óxido es porosa, y una rugosidad superficial de la misma es tal que Ra es 20 μm o menos y Rmax es 150 μm o menos.

5. La placa metálica refractaria según la reivindicación 1, en donde dicho metal tiene una forma de una placa y, en un estado de superficie de la placa como placa base, una rugosidad superficial de la misma es tal que Ra es 20 μm o menos y Rmax es 150 μm o menos.

6. Una placa metálica refractaria según la reivindicación 1, en donde dicho material base es una placa de molibdeno con una composición del 99, 9 % o más de pureza y con una característica resistente a la deformación a altas temperaturas, y en donde un tamaño de un grano de cristal en forma de disco contenido en el interior de dicha placa de molibdeno es tal que una relación de un diámetro relativo mayor a un diámetro menor de una superficie del disco es de cuatro o menos, un diámetro de una superficie del disco de dicha placa de molibdeno es de 15 mm a 150 mm, y los granos de cristal representan 1/5 o más del espesor en una dirección del espesor de dicha placa de molibdeno.

7. Una placa metálica refractaria según la reivindicación 1, en donde dicho material base tiene una composición del 0, 1 % al 1, 0 % de lantano u óxidos de lantano con el resto compuesto de molibdeno, tiene una estructura que se extiende en una dirección sustancialmente fija, y es pequeño en la cantidad de deformación a una temperatura elevada.

8. Un soporte de carga, que comprende la placa metálica refractaria según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 6 y 7.

9. Un método de producción de la placa metálica refractaria según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 6, y 7, comprendiendo dicho método la etapa de formar una capa de revestimiento de óxido por la aplicación de una de las sub-etapas de

a. formar una suspensión por la mezcla del óxido con un disolvente, pintar la suspensión con una brocha o pulverizar la suspensión sobre un material base, secar la suspensión sobre el material base, y a continuación, fundir la suspensión para adherirla al material base a una temperatura dependiente de un tamaño de grano de los óxidos a depositar,

b. formar dicha capa de revestimiento de óxido por pulverización de plasma, y

c. formar una capa de revestimiento de óxido por el uso de un adhesivo resistente a altas temperaturas, y a continuación, aplicar un tratamiento térmico a efectos de depositarlo.

10. El método de producción de la placa metálica refractaria según la reivindicación 9, en donde dicha capa de revestimiento de óxido se forma por pulverización de plasma.

11. El método según la reivindicación 9, en donde en dicha sub-etapa (a) el polvo de óxido tiene un tamaño de grano de al menos un tipo de los polvos de óxido que se establece en 10 μm o menos.

12. Un método de producción de un soporte de carga que se usa en sinterización y que está formado por la placa metálica refractaria obtenida por el uso del método según la reivindicación 9.

Figura 1. Superficie de depósito por polvo grueso de óxido (Al2O3 – 43 % en peso de ZrO2)

Figura 2. Superficie de depósito por polvo fino de óxido (Al2O3 – 43 % en eso de ZrO2) Figura 3. Superficie de depósito por polvos finos y gruesos de óxido (Al2O3 – 43 % en peso de ZrO2)

Figura 6

SUPERFICIE NO PULIDA

FIGURA 4

SUPERFICIE PULIDA

FIGURA 5

Figura 7B

Superficie de Al2O3 después de tratamiento térmico a 1.800 ºC cuando el tamaño de grano es 75 μm Figura 8A

Superficie de Al2O3 después de tratamiento térmico a 1.800 ºC cuando el tamaño de grano es a μm Figura 8B

Figura 9B

Figura 9A