Masas de protección contra el endurecimiento a base de sustancias que forman silicato potásico,

que contienen ácido de boro, óxido de boro, boratos alcalinos y/o alcalinotérreos, para la carburización parcial de componentes metálicos, caracterizadas porque contienen sustancias que forman silicato de boro y, como aditivo, compuestos de magnesio y silicio en la relación de masas 2:1 a 100:1, y porque están formuladas en consistencia líquida, semi-líquida o pastosa

Masas de protección contra el endurecimiento para la carburización selectiva de componentes metálicos.

La invención se refiere a masas de protección contra el endurecimiento para la carburización parcial de componentes metálicos.

En el tratamiento térmico para el endurecimiento de la superficie de metales es necesario con frecuencia proteger los componentes, en parte, antes del proceso de tratamiento como carburización, nitro carburización o nitruración, para poder realizar posteriormente todavía determinadas etapas de procesamiento mecánico en zonas seleccionadas de la superficie o para obtener allí propiedades originales del material, como por ejemplo la ductilidad. Además del recubrimiento galvánico con cobre o níquel, existe ya desde hace mucho tiempo una oferta amplia de masas de protección similares a la laca, que se aplican antes del tratamiento de endurecimiento sobre las zonas seleccionadas de la superficie. En el caso de carburización parcial, se han implantado para la protección contra la difusión interna de carbono masas de protección a base de silicato potásico o a base de sustancias que forman silicato de boro. Mientras que las masas a base de silicato potásico después del proceso de endurecimiento solamente se pueden limpiar mecánicamente a través de chorreado de los componentes con arena o perlas de cristal, etc., las masas de protección a base de sustancias que forman silicato de boro presentan la gran ventaja de que se pueden lavar con agua. No obstante, en las masas de protección contra el endurecimiento conocidas a base de sustancias que forman silicato de boro existe el peligro de que se desprendan en el horno durante el proceso de endurecimiento, especialmente después de un secado incompleto o a través de la ligazón de humedad del aire a través de la masa, puesto que la viscosidad de los componentes de boro a alta temperatura se reduce en gran medida a través del agua. Además, a temperaturas de carburización de 900-980ºC, el compuesto de boro se puede evaporar hasta que se ajusta el equilibrio de la presión del vapor. Esto tiene como consecuencia, por una parte, una reducción de la acción de protección a través de la capa de protección que se vuelve cada vez más fina y, por otra parte, se puede atacar también la mampostería del horno de ladrillos que contienen SiO₂. En particular, tales masas, en virtud de la presión del vapor relativamente alta, solamente se emplean con condiciones en la carburización a baja presión, puesto que hay que contar con un daño de la instalación de carburización a baja presión a través de compuestos de boro que se evaporan.

Las masas de protección empleadas hasta ahora de manera alternativa en instalaciones de carburización en vacío a base de silicato potásico tienen a fragilización y a desprendimiento durante el enfriamiento del gas a alta presión. En este caso, los intercambiadores de calor se pueden cargar con partículas o se pueden dañar los cojinetes del soplante, lo que puede conducir a la parada de la instalación.

En el documento EP 0 867 524 A1 se describe un método para la cobertura de superficies metálicas durante la carburización o nitruración, en el que se utiliza una mezcla de un compuesto de boro y óxido de silicio, es decir, sustancias que forman silicato de boro.

Las masas de cobertura se aplican en forma de polvo con procedimientos de recubrimiento electrostático sobre las piezas metálicas.

La presente invención tiene el cometido de encontrar y desarrollar masas de protección contra el endurecimiento para la caburización parcial de componentes metálicos, que no presentan los inconvenientes de los productos conocidos.

De manera sorprendente se ha encontrado ahora que a través de la adición de compuestos de magnesio y silicio a masas de protección contra el endurecimiento compuestas, por lo demás, de manera conocida, a base de sustancias que forman silicato de boro, se puede reducir drásticamente tanto el peligro de desprendimiento como también la presión del vapor.

Por lo tanto, objeto de la invención son masas de protección del endurecimiento a base de sustancias que forman silicato de boro para la carburización parcial de componentes metálicos, que se caracterizan porque contienen sustancias que forman silicato de boro y, como un aditivo, compuestos de magnesio y silicio en la relación de masas 2:1 a 100:1, y porque están formuladas en consistencia líquida, semi-líquida o pastosa.

A través de la adición acorde con la invención de compuestos de magnesio y silicio se consigue una seguridad elevada durante la carburización de gas contra puntos deficientes aislados a través de la pasa de protección que está fraguando.

Además, se consigue un tiempo de actividad elevado de la mampostería del horno y se posibilita el empleo de masas de protección a base de sustancias que forma n silicato de boro en la carburización en vacío.

Como aditivo de acuerdo con la invención a las masas de protección contra el endurecimiento a base de sustancias que forman silicato de boro son adecuados, en principio, todos los compuestos inorgánicos de magnesio y silicio. Compuestos adecuados típicos para este empleo son silicatos de magnesio, como por ejemplo ortosilicato de magnesio (Mg₂SiO₄), metasilicato de magnesio (MgSiO₃), trisilicato de magnesio (Mg₂Si₃O₈) y talco. Especialmente preferido es trisilicato de magnesio.

Las masas de protección contra endurecimiento de acuerdo con la invención contienen sustancias que forman silicato de boro y compuestos de magnesio y silicio, típicamente en la relación de masas 2:1 a 100:1. Se prefiere una relación entre masas de sustancias que forman silicato de boro y compuestos de magnesio y silicio de 5:1 a 15:1 y especialmente de 10:1 aproximadamente.

Las sustancias que forman silicato de boro contienen las masas de protección contra endurecimiento de acuerdo con la invención ácido bórico, óxido de boro, boratos alcalinos y/o alcalinotérreos.

Las masas de protección contra endurecimiento de acuerdo con la invención pueden contener, con relación a la cantidad total, 35-70% en peso de un sistema aglutinante orgánico y están formuladas en consistencia líquida, semilíquida o pastosa. Los sistemas aglutinantes adecuados son conocidos en sí y son habituales para el técnico y corresponden a los que se utilizan en las masas de protección contra endurecimiento empleadas hasta ahora en la práctica.

Las masas de protección contra endurecimiento típicas de acuerdo con la invención contienen, por ejemplo, 40-55% en peso de óxido de boro, 3-6% en peso de trisilicato de magnesio y 39-57% en peso de un sistema aglutinante orgánico, respectivamente, con relación a la cantidad total.

Las masas de protección contra endurecimiento de acuerdo con la invención se pueden utilizar de manera muy ventajosa en procedimientos para la carburización parcial de componentes metálicos y son especialmente preferidas para la carburización en vacío. Su empleo se realiza totalmente de acuerdo con las masas de protección contra endurecimiento conocidas. Sin embargo, en oposición a aquéllas, no se produce ningún desprendimiento desde los componentes, de manera que se garantiza un tratamiento perfecto y seguro. Tampoco provocan ninguna contaminación de las instalaciones.

Ejemplo 1

(Según la invención)

Una masa de protección de 50% en peso de óxido de boro, 5% en peso de trisilicato de magnesio y 45% en peso de un sistema aglutinante orgánico se aplicó a temperatura ambiente sobre un componente y se almacenó en el transcurso de 10 días a humedad elevada del aire. A continuación se carburizó el componente a 930ºC en el transcurso de 5 horas a una profundidad de dureza de aplicación (Eht) de 1,2 mm, se enfrió en aceite y se limpió en una lavadora industrial.

Resultado del tratamiento

Se protegió exactamente la zona a aislar, no se produjo ningún corrimiento de la masa de protección. La dureza en la zona cubierta era 32-36 HRC, en la zona no protegida era 61-63 HRC. El aislamiento era perfecto. El componente se pudo limpiar sin problemas en la lavadora industrial.

Ejemplo 2

(Ejemplo comparativo)

Una masa de protección de 55% en peso de óxido de boro y 45% en peso de un sistema aglutinante orgánico se aplicó a temperatura ambiente sobre un componente y se almacenó en el transcurso de 10 días a humedad elevada del aire. A continuación se carburizó el...

1. Masas de protección contra el endurecimiento a base de sustancias que forman silicato potásico, que contienen ácido de boro, óxido de boro, boratos alcalinos y/o alcalinotérreos, para la carburización parcial de componentes metálicos, caracterizadas porque contienen sustancias que forman silicato de boro y, como aditivo, compuestos de magnesio y silicio en la relación de masas 2:1 a 100:1, y porque están formuladas en consistencia líquida, semi-líquida o pastosa.

2. Masas de protección contra endurecimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizadas porque contienen sustancias que forman silicato de boro y compuestos de magnesio y silicio en la relación de masas 5:1 a 15:1, con preferencia en la relación de masas de 10:1 aproximadamente.

3. Masas de protección contra endurecimiento de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizadas porque como compuestos de magnesio y silicio contienen silicatos de magnesio, como especialmente ortosilicato de magnesio (Mg₂SiO₄), metasilicato de magnesio (MgSiO₃), trisilicato de magnesio (Mg₂Si₃O₈) y talco.

4. Masas de protección contra endurecimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizadas porque contienen trisilicato de magnesio como compuesto de magnesio y silicio.

5. Masas de protección contra endurecimiento de acuerdo con la reivindicación 1 a 4, caracterizadas porque contienen, con respecto a la cantidad total, 35-70% en peso de un sistema aglutinante orgánico.

6. Masas de protección contra endurecimiento de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizadas porque contienen, con respecto a la cantidad total, 40-55% en peso de óxido de boro, 3-6% en peso de trisilicato de magnesio y 39-57% en peso de un sistema aglutinante orgánico.

7. Masas de protección contra endurecimiento de acuerdo con la reivindicación 5 ó 6, caracterizadas porque contienen, con relación a la cantidad total, 45% en peso de óxido de boro, 5% en peso de trisilicato de magnesio y 50% en peso de un sistema aglutinante orgánico.

8. Utilización de masas de protección contra endurecimiento de acuerdo con las reivindicaciones 12 a 7 en el procedimiento para la carburización parcial de componentes metálicos.