Procedimiento de metalurgia de polvos para producir una forma acabada o una forma casi acabada.

Un procedimiento de prensado isostático en caliente o procedimiento de prensado uniaxial en caliente para producir un producto en forma acabada o casi acabada en el que se proporciona un filtro de difusión

, que comprende nitruro de boro, entre un molde de grafito y polvo metálico que se va a prensar contra él, en el que el filtro de difusión comprende una pluralidad de capas de un material de revestimiento de nitruro de boro, en el que las capas se aplican a la superficie del molde de grafito previamente a que se disponga el polvo metálico junto al molde por aplicación de una suspensión del material de revestimiento a la superficie.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2008/003906.

Solicitante: Advanced Interactive Materials Science Limited.

Nacionalidad solicitante: Reino Unido.

Dirección: 19 Highfield Road Edgbaston, Birmingham B15 3BH REINO UNIDO.

Inventor/es: ARCHER,GEOFFREY FREDERICK.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > FUNDICION; METALURGIA DE POLVOS METALICOS > TRABAJO DE POLVOS METALICOS; FABRICACION DE OBJETOS... > Fabricación de piezas a partir de polvos metálicos,... > B22F3/15 (Compresión isostática en caliente)

PDF original: ES-2511843_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento de metalurgia de polvos para producir una forma acabada o una forma casi acabada Campo de la invención Esta invención se refiere a un procedimiento de metalurgia de polvos para producir una forma acabada o una forma casi acabada.

La invención se refiere a la provisión de un filtro de difusión atómica entre un molde de grafito, usado para derivar la forma acabada o casi acabada usada en la fabricación de componentes de metalurgia de polvos de forma casi acabada.

Antecedentes de la invención Un método de fabricación conocido usado para producir componentes y materiales utiliza la consolidación de polvos metálicos por Prensado Isostático en Caliente. Se puede usar o no usar una preconsolidación de los polvos metálicos que utiliza Prensado Isostático en Frío.

En resumen, el polvo metálico se coloca en un recipiente y se aplica vacío al recipiente, y se sella el recipiente. Este a continuación se puede consolidar o no parcialmente en forma fría sometiendo el recipiente a un procedimiento isostático en frío (CIPing) . El polvo contenido se somete a continuación a prensado isostático en caliente (HIPing) .

El procedimiento de HIPing utiliza la aplicación de calor a aproximadamente, pero no esencialmente, al 80% de solidos del material del que se deriva el polvo. Este procedimiento somete el polvo metálico a tensión termomecánica por lo que los polvos metálicos se deforman mecánicamente en un estado superplástico. El contacto íntimo resultante y el movimiento entre las partículas de polvo dan como resultado que estas se sometan a esfuerzos de cizalladura y compresión. Como resultado de este procedimiento tiene lugar subsecuentemente una interacción atómica (interdifusión) entre las partículas que elimina toda la historia práctica previa creando de este modo una forma metálica homogénea sólida.

El documento GB846292A describe un procedimiento de prensado en caliente en el que se proporciona nitruro de boro como revestimiento entre la matriz de grafito y el polvo de metal tal como níquel, manganeso, aluminio, cobre o polvos de silicio.

El documento GB1408572 describe una matriz de prensado en caliente revestida con una capa de nitruro de boro por aplicación de una suspensión.

El documento US2004/055416A1 describe el prensado isostáticamente en caliente de una mezcla de polvo de cobre, polvo de grafito y polvo de nitruro de boro.

El documento US6194067B1 describe un molde de grafito que está provisto de un revestimiento en su superficie.

Los documentos JP 56130451A, JP 57181338A, y JP 60184649A ilustran un cuerpo sinterizado que exhibe un metal, B, N y/o C.

Se necesita, con ciertos componentes, que seamos capaces de crear una forma final exacta o casi exacta del componente que se está fabricando. Esto se puede hacer usando un molde de grafito mecanizado al tamaño exacto.

Hemos apreciado que es deseable inhibir parcialmente o limitar (filtrar) la difusión de átomos de carbono del grafito en el metal en polvo que se está procesando.

Afirmaciones de la invención Según la invención en un procedimiento de prensado isostático en caliente o procedimiento de prensado uniaxial en caliente se proporciona un filtro de difusión entre un molde de grafito y el polvo metálico a prensar como se define en la reivindicación 1.

El filtro de difusión comprende una pluralidad de capas de un material de revestimiento de nitruro de boro aplicado en forma de una suspensión a la superficie del molde de grafito antes de que se disponga el polvo metálico junto al molde.

Preferimos aplicar el filtro al molde que se ha mecanizado con precisión.

Preferentemente se usa para crear la barrera/filtro un deposición pulverizada en húmedo de una suspensión acuosa de nitruro de boro. El espesor total del revestimiento, determinado principalmente por el número de capas se puede desarrollar para controlar la cantidad de difusión de carbono deseada o que se puede tolerar.

El método de pulverización es por medio de pulverización a mano para la aplicación general, o por el uso de la robótica en el caso de requerimientos de alta precisión y en aplicaciones que requieren repetibilidad precisa.

Se pueden seleccionar suspensiones acuosas de nitruro de boro en diferentes porcentajes de volumen por medio de una serie de ensayos destinados a optimizar la constitución de la pulverización y que permiten emprender pulverizaciones precisas.

La pulverización de nitruro de boro preferentemente se aplica substancial y normalmente para proporcionar una pluralidad de multicapas delgadas. Se requiere un gran cuidado para asegurar que se controla el espesor de las capas para proporcionar el correcto nivel de filtrado total del revestimiento.

En un método preferido de aplicar el revestimiento de nitruro de boro, la adhesión de las capas de revestimiento inicial se emprende mediante el uso de capas transparentes (ghost coats) delgadas aplicadas por pulverización. Esto ayuda a evitar que la suspensión acuosa gotee y ayuda a proporcionar la adhesión del revestimiento al molde de carbono/grafito sea antes de se aplique la acumulación de revestimientos secundarios de resistencia normal.

Este procedimiento es de particular importancia con respecto a grandes componentes exactos de hasta 2 m y más de longitud.

Puede ser necesario calentar el componente para asegurar que se seca rápidamente el revestimiento transparente delgado antes de que el vehículo de base acuosa gotee y fluya para llevarse el revestimiento de nitruro de boro dejando la superficie sin revestimiento.

Puede requerir una pluralidad de capas transparentes; se pueden requerir tantas como hasta tres o más en algunos casos en los que se ha creado un alto acabado de la superficie sobre el molde de carbono/grafito.

El control preciso del grosor del revestimiento es esencial en el caso de formar una forma acabada para asegurar que las dimensiones acabadas después de la consolidación son exactas.

El número preciso de revestimientos secundarios usados se regula para controlar esencialmente el nivel de difusión del carbono, pero la exactitud del componente acabado también está influenciada por el grosor del recubrimiento.

Preferimos ajustar las dimensiones del molde de carbono/grafito para acomodar el preciso grosor/número de capas de nitruro de boro aplicadas. Este procedimiento puede implicar compensar el nivel de difusión con el requerimiento de exactitud final requerida para la parte.

La superficie del polvo consolidado adyacente al filtro de nitruro de boro se modifica esencialmente por la difusión controlada de carbono del molde de carbono/grafito durante la consolidación. La actividad de los átomos de carbono es alta a la temperatura de consolidación que es, en el caso de aleaciones basadas en níquel, de o por encima de 1000º C.

La capacidad de modificar la morfología de la superficie del polvo consolidado es de importancia en muchos casos y permite que la superficie se ajuste a la aplicación específica. Por ejemplo, para aumentar la resistencia al desgaste y/o rigidez mientras que las capas bajo la superficie se pueden estructurar para proporcionar una incrementada tenacidad y/o resistencia a la corrosión.

El análisis químico de los polvos pre-consolidados se ajusta preferentemente para acomodar la difusión del carbono. Este es el caso tanto con las aleaciones basadas en níquel como con las aleaciones ferrosas.

La modificación de la superficie se puede utilizar para mejorar las partes formadas de polvo ya estructuradas. Esto puede proporcionar una operación in situ que no requiere ningún procesamiento de difusión adicional y, particularmente en el caso de algunas aleaciones... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento de prensado isostático en caliente o procedimiento de prensado uniaxial en caliente para producir un producto en forma acabada o casi acabada en el que se proporciona un filtro de difusión, que comprende nitruro de boro, entre un molde de grafito y polvo metálico que se va a prensar contra él, en el que el filtro de difusión comprende una pluralidad de capas de un material de revestimiento de nitruro de boro, en el que las capas se aplican a la superficie del molde de grafito previamente a que se disponga el polvo metálico junto al molde por aplicación de una suspensión del material de revestimiento a la superficie.

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que la suspensión es una suspensión acuosa.

3. Un procedimiento según la reivindicación 2, en el que la suspensión se aplica por pulverización.

4. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que cada capa de revestimiento se deja secar o se seca antes de que se aplique la siguiente capa.

5. Un procedimiento según la reivindicación 4, en el que el molde se calienta para secar por lo menos una de las capas.

6. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el polvo metálico es una

aleación basada en níquel de PM y en el que la capa o capas cuando están secas son de un grosor de 1 μm a 2 μm por capa.

7. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, usado para crear un componente prensado de longitud mayor de 2 m, estando acomodada la contracción relativa del componente y molde durante el enfriamiento del componente por el revestimiento de nitruro de boro sobre el molde.

8. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el polvo metálico es una aleación basada en níquel que tiene la siguiente composición en tanto por ciento en peso:

1, 0 de C, 15 de Cr, 4, 0 de Si, 3, 5 de B, 4, 5 de Fe, el resto de Ni.

9. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el polvo metálico es una aleación ferrosa que tiene la siguiente composición en tanto por ciento en peso:

0, 13 de C, 0, 20 Si, 0, 50 de Mn, 0, 020 de P, 0, 020 de S, 0, 18 de Mo, 3, 40 de Ni, el resto de Fe.