Procedimiento para la producción de cuerpos de conformado sinterizados de metal porosos.

Procedimiento para la producción de cuerpos de conformado sinterizados de metal porosos

, en el que se esponjan partículas de polímero expansibles, en las que está disperso un polvo de metal sinterizable, hasta dar un cuerpo de conformado y se somete el cuerpo de conformado a un tratamiento térmico en el que se expulsa el polímero y se sinteriza el polvo de metal sinterizable hasta dar un cuerpo de conformado sinterizado de metal poroso.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/057618.

Solicitante: BASF SE.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: 67056 LUDWIGSHAFEN ALEMANIA.

Inventor/es: HAHN, KLAUS, WAGNER, NORBERT, KIEBURG,CHRISTOFFER, SANDLER,Jan Kurt Walter , BELLIN,INGO, TRAUT,ALEXANDER, KETAN,JOSHI, COURTOIS,JULIEN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS;... > C08J9/00 (Producción de sustancias macromoleculares para producir artículos o materiales porosos o celulares; Su tratamiento posterior (aspectos mecánicos del modelado de materias plásticas o sustancias en estado plástico para la fabricación de objetos porosos o celulares B29C))
  • 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,... > B22F3/11 (Fabricación de piezas u objetos porosos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COMPUESTOS MACROMOLECULARES ORGANICOS; SU PREPARACION... > PRODUCCION; PROCESOS GENERALES PARA FORMAR MEZCLAS;... > Producción de sustancias macromoleculares para producir... > C08J9/232 (por sinterización de partículas expansibles)

PDF original: ES-2498766_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la producción de cuerpos de conformado sinterizados de metal porosos La invención se refiere a un procedimiento para la producción de cuerpos de conformado sinterizados de metal porosos.

Las espumas metálicas presentan algunas propiedades interesantes: su densidad está intensamente reducida frente al metal macizo. A pesar de esto, presentan una elevada rigidez específica y tenacidad. La estructura celular transforma, en caso de un impacto, mucha energía cinética en energía de deformación y calor, de tal manera que las espumas de metal son bastante adecuadas para la inclusión en elementos de impacto. Frente a las espumas poliméricas, las espumas de metal poseen una tenacidad y resistencia a temperatura claramente mayores. Otras aplicaciones potenciales se refieren a pantallas térmicas, filtros, soportes de catalizador, revestimientos insonorizantes o a la producción de cilindros esponjados muy ligeros para la industria de impresión o papelera.

Las espumas de metal se pueden producir de distintas formas. En la "vía de polvo" se mezclan un polvo de metal y un propulsor en forma de polvo, por ejemplo, polvo de hidruro de titanio (TiH3) , se procesan mediante prensado axial o extrusión hasta dar un producto semiacabado esponjable y se calientan hasta la temperatura de fusión del metal. El propulsor libera gases y esponja el material líquido fundido. Dependiendo del tiempo de mantenimiento de la temperatura cambia la estructura de la espuma, tal como la densidad relativa, el tamaño de poro y similares. En la "vía de fusión "se insufla gas en una masa fundida de metal y se solidifica el metal esponjado. Para estabilizar las burbujas en la masa fundida, la masa fundida puede contener, por ejemplo, partículas de SiC.

Los cuerpos de conformado metálicos se pueden producir mediante moldeo por inyección de masas termoplásticas que presentan, además de polvos de metal, un polímero como aglutinante orgánico. Se trata de masas de conformado poliméricas orgánicas de alta carga. Después del moldeo por inyección, extrusión o prensado de la masa termoplástica hasta dar un cuerpo en verde se elimina el aglutinante orgánico y el cuerpo en verde desaglutinado obtenido se sinteriza. Mediante un uso conjunto de propulsores se pueden obtener también cuerpos de conformado metálicos porosos.

De este modo, el documento WO 2004/067476 desvela un procedimiento para la producción de un cuerpo de conformado sinterizado celular en el que se mezcla polvo de metal con componentes de aglutinante y se incluyen como propulsor partículas de poliestireno (EPS) con capacidad de hinchamiento. Esta masa de conformado fluida de forma termoplástica se introduce en un molde de carcasa para la expansión de la masa de conformado, se traspasa a un estado líquido fundido y se esponja. La masa de conformado esponjada se solidifica, los componentes orgánicos se retiran y se sinteriza el cuerpo de conformado tratado de este modo. La etapa del esponjado se ha de realizar con formación de partículas de espuma de poliestireno individuales expandidas, que ocupan en la masa de conformado una forma espacial respectivamente cerrada, con una estrecha distribución de diámetro. En este procedimiento, los aglutinantes y el material esponjable obligatoriamente son distintos unos de otros. La preparación de la masa de conformado es compleja y requiere numerosas etapas sucesivas.

De acuerdo con el documento WO 2004/067476 se obtienen cuerpos de conformado dimensionados de forma sencilla mediante prensado de una masa de conformado que contiene EPS en forma de polvo hasta dar piezas prensadas y esponjado posterior con vapor en un molde perforado. Las piezas de conformado geométricamente complejas se han de poder obtener mediante conformado y esponjado de la masa de conformado mediante procedimientos conocidos de moldeo por inyección. El procedimiento tiene la desventaja de que los poros predefinidos por las partículas de EPS son muy grandes, por lo que permanecen en el cuerpo de conformado solo pocos travesaños estabilizantes que, además, están distribuidos de forma heterogénea. Finalmente se obtienen materiales cuyas propiedades mecánicas son insuficientes para muchas aplicaciones.

El documento DE 103 28 047 B3 describe un procedimiento para la producción de una pieza constructiva de espuma de metal, en el que se disponen de forma tridimensional varios elementos constituyentes de espuma de metal que se pueden obtener mediante aporte de energía a través de un esponjado al menos parcial de partículas de granulado que contienen un polvo de metal y un polvo de propulsor, por ejemplo, un hidruro de metal. Los elementos constituyentes de espuma de metal dispuestos de este modo se someten a un tratamiento posterior, de tal manera que los elementos constituyentes de espuma de metal respectivamente adyacentes están unidos entre sí con arrastre de forma, con unión material y/o de forma adhesiva. En este procedimiento es desventajoso que durante la producción de los elementos constituyentes de espuma de metal se puede producir una descomposición parcial de la espuma de metal formada y, por tanto, una configuración incontrolable de zonas densas en el interior de un elemento constituyente creado de este modo y una reducida fidelidad de reproducción. Sin adhesión, los elementos constituyentes de espuma de metal individuales no se adhieren unos a otros.

El documento EP0799810 A2 describe un procedimiento para la producción de espumas sinterizadas de celda abierta, transformándose un material de costra de polvo inorgánico sinterizable, un material evaporable fluido que fluidifica este material de costra y, eventualmente, un material que forma un gas propulsor en un paso de esponjado con liberación del gas propulsor en un producto esponjado.

La invención se basa en el objetivo de mostrar un procedimiento para la producción de cuerpos de conformado sinterizados de metal porosos que esté exento de las desventajas anteriores.

El objetivo se consigue mediante un procedimiento para la producción de cuerpos de conformado sinterizados de metal porosos, en el que se esponjan partículas de polímero expansibles, en las que está disperso un polvo de metal sinterizable, hasta dar un cuerpo de conformado y se somete el cuerpo de conformado en verde a un tratamiento térmico en el que se expulsa el polímero y se sinteriza el polvo de metal sinterizable hasta dar un cuerpo de conformado sinterizado de metal poroso.

En una forma de realización apropiada se introducen las partículas de polímero expansibles en un molde que se cierra preferentemente por todos los lados después del llenado y se esponjan las partículas de polímero expansibles, por ejemplo, mediante tratamiento con vapor de agua y/o o aire caliente. La geometría (forma espacial) del molde se corresponde habitualmente con la geometría deseada de la pieza de conformado posterior.

En la mayoría de los casos se prefiere pre-esponjar las partículas de polímero expansibles antes de la introducción en el molde. Durante el pre-esponjado se calientan las partículas de polímero expansibles con movimiento mecánico, por ejemplo, mediante arremolinado con un gas caliente, en particular aire y/o vapor de agua. El experto conoce los denominados pre-esponjadores adecuados para esto por la producción de materiales aislantes de EPS. En general son adecuadas temperaturas de, por ejemplo, 60 a 120 º C. A este respecto se hinchan las partículas como consecuencia del propulsor que se evapora y, en parte, también como consecuencia del vapor de agua que ha penetrado, formándose en el interior de la perla una estructura de celda cerrada. Durante el pre-esponjado, las partículas de polímero no se sueldan entre sí y se conservan como partículas discretas.

Gracias al grado de esponjado,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la producción de cuerpos de conformado sinterizados de metal porosos, en el que se esponjan partículas de polímero expansibles, en las que está disperso un polvo de metal sinterizable, hasta dar un cuerpo de conformado y se somete el cuerpo de conformado a un tratamiento térmico en el que se expulsa el polímero y se sinteriza el polvo de metal sinterizable hasta dar un cuerpo de conformado sinterizado de metal poroso.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 en el que se introducen las partículas de polímero expansibles en un molde y se esponjan.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que las partículas de polímero expansibles se preesponjan antes de la introducción en el molde.

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la parte en peso del polvo de metal sinterizable disperso, en relación con el peso total de polímero y de polvo de metal sinterizable, es del 60 al 95 % en peso.

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que las partículas de polímero expansibles contienen un propulsor físico.

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 5, en el que se obtienen las partículas de polímero expansibles al impregnar las partículas de polímero, en las que está disperso el polvo de metal sinterizable, con un propulsor.

7. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 5 o 6, en el que el propulsor está seleccionado entre hidrocarburos alifáticos e hidrocarburos halogenados.

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el propulsor es pentano.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el polímero comprende un polímero o un copolímero de estireno.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el polvo de metal sinterizable presenta un tamaño de partícula medio de 0, 1 a 80 μm.

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el polvo de metal sinterizable está seleccionado de aluminio, hierro, cobre, níquel y titanio.

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el polvo de metal sinterizable es polvo de ferrocarbonilo.

13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que las partículas de polímero expansibles son esféricas.

14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que las partículas de polímero expansibles presentan un diámetro de 0, 5 a 30 mm.