COMPOSICIÓN METALÚRGICA EN POLVO QUE COMPRENDE NEGRO DE CARBÓN COMO AGENTE DE POTENCIACIÓN DE FLUJO.

Composición metalúrgica en polvo que comprende un polvo de metal de hierro o basado en hierro,

un lubricante y/o un aglutinante, y negro de carbón, en la que la cantidad de negro de carbón es de entre el 0,001 y el 0,2% en peso, preferiblemente entre el 0,01 y el 0,1% en peso, y el tamaño de partícula del negro de carbón es inferior a 50 nm, y el negro de carbón tiene un área superficial específica superior a 100 m 2 /g.

Composicion metalurgica en polvo que comprende negro de carbon como agente de potenciacion de flujo Campo de la invencion La invencion se refiere a composiciones metalurgicas en polvo basadas en hierro. Mas particularmente, la presente 5 invencion se refiere a composiciones que contienen agentes de flujo para mejorar la fluidez, pero tambien para mejorar la densidad aparente.

Antecedentes de la invencion Se conocen bien composiciones metalurgicas en polvo para la produccion de piezas metalurgicas de polvo. La produccion de piezas metalurgicas de polvo supone llenar con el polvo en una herramienta de compactacion, compactar el polvo y posteriormente sinterizar el cuerpo compactado. Un prerrequisito para llenar con el polvo es que el polvo fluya libremente y tenga un flujo suficiente. Una alta velocidad de flujo del polvo es esencial para obtener una alta tasa de produccion proporcionando costes de produccion reducidos y una mejor economia para cada pieza producida.

Otro factor que es esencial para la eficacia de produccion y la economia es la densidad aparente. La densidad apa

rente es esencial para el diseno de herramientas. Un polvo con baja densidad aparente necesita una altura de llenado superior lo que da como resultado herramientas de prensado innecesariamente altas, y esto a su vez dara como resultado carreras de compactacion mas largas y rendimientos de prensado inferiores.

Se conocen anteriormente agentes que mejoran las propiedades de flujo. Asi, la patente estadounidense 3 357 818 da a conocer que puede usarse acido silicico con este fin. El documento US 5 782 954 da a conocer que puede usarse metal, oxidos de metal u oxido de silicio como agentes de flujo.

El documento US 5 443 787 describe un metodo para preparar un cuerpo sinterizado magnetico blando de sistema de hierro.

Un objeto de la presente invencion es proporcionar una composicion metalurgica en polvo con propiedades de polvo mejoradas tales como fluidez y densidad aparente.

Sumario de la invencion Se ha encontrado inesperadamente que anadiendo una pequena cantidad de negro de carbon, a una composicion en polvo basada en hierro, pueden mejorarse las propiedades de la composicion en polvo. Adicionalmente, la adicion de cantidades controladas de negro de carbon no deteriorara las propiedades de piezas en verde y sinterizadas preparadas a partir de la nueva composicion basada en hierro sino que esas propiedades pueden incluso mejorarse.

Descripcion detallada de la invencion Generalmente, las composiciones metalurgicas en polvo contienen un polvo de hierro o basado en hierro y un lubricante. Las composiciones tambien pueden incluir un agente aglutinante, grafito y otros elementos de aleacion. Tambien pueden incluirse material de fase dura, material de formacion de fase liquida y agentes de potenciacion de la maquinabilidad.

El polvo basado en hierro puede ser de cualquier tipo de polvo basado en hierro tal como polvo de hierro atomizado en agua, polvo de hierro reducido, polvo basado en hierro previamente aleado o polvo basado en hierro aleado por difusion. Tales polvos son por ejemplo el polvo de hierro ASC100.29, el polvo basado en hierro aleado por difusion Distaloy AB que contiene Cu, Ni y Mo, el polvo basado en hierro Astaloy CrM y Astaloy CrL previamente aleado con Cr y Mo, todos disponibles de H6ganas AB, Suecia.

La cantidad de negro de carbon en la composicion de polvo basado en hierro segun la invencion es de entre el 0, 001 y el 0, 2% en peso, preferiblemente entre el 0, 01 y el 0, 1%. El tamano de particula principal del negro de carbon es inferior a 50 nm. El area superficial especifica es en una realizacion preferida de entre 150 y 1000 m2/g medido mediante el metodo de BET.

Normalmente se usa negro de carbon como carga en material de caucho y como pigmentos colorantes. Tambien se 45 usa por su conductividad electrica en productos para reducir la electricidad estatica. Se da a co nocer negro de carbon en combinacion con polvos de hierro o basados en hierro en la patente estadounidense 6 602 315. Esta patente da a conocer una composicion en la que se une un polvo de aleacion a un polvo basado en hierro mediante aglutinante, a la que se le puede anadir negro de carbon. El documento US 6 602 315 no da a conocer ningun contenido, tamano de particula o efecto de negro de carbon y solo es relevante para el material aglutinante. Ademas en 50 la solicitud de patente JP 7157838 se da a conocer una composicion de polvo que contiene negro de carbon. En este caso el proposito del negro de carbon es desoxidar un material de base.

Las composiciones segun la presente invencion tambien pueden incluir elementos de aleacion elegidos del grupo que consiste en grafito, Cu, Ni, Cr, Mn, Si, V, Mo, P, W, S y Nb

Con el fin de potenciar la compresibilidad del polvo y facilitar la expulsion del componente en verde puede anadirse un lubricante o una combinacion de diferentes lubricantes a la composicion metalurgica en polvo. El lubricante puede 5 estar presente como polvo particulado o unido a la superficie del polvo basado en hierro. Anadiendo un agente de union disuelto en un disolvente seguido por la evaporacion del disolvente el lubricante puede unirse a la superficie del polvo basado en hierro. Elaglutinante tambien puede anadirse en su estadoliquidonaturalconunacapacidad de formacion de una pelicula alrededor del polvo basado en hierro. Otra alternativa es usar los lubricantes como agentes aglutinantes calentando la composicion por encima del punto de fusion del lubricante o por encima del punto de fusion de al menos uno de los componentes lubricantes seguido por enfriamiento de la composicion hasta una temperatura inferior al punto de fusion.

Los lubricantes pueden seleccionarse del grupo que consiste en acidos grasos, ceras de amida tales como etilenbisestearamida (EBS) , u otros derivados de acidos grasos tales como estearatos de metales, polialquilenos tales como polietileno, poliglicoles, polimeros de amida u oligomeros de amida. Preferiblemente los lubricantes se seleccio

nan del grupo que consiste en polialquilenos, ceras de amida, polimeros de amida u oligomeros de amida.

Los aglutinantes se seleccionan del grupo que consiste en resinas de ester de celulosa, resinas fenolicas termoplasticas de alto peso molecular, resinas de hidroxialquilcelulosa, y mezclas de las mismas. Preferiblemente los aglutinantes se seleccionan del grupo de resinas de ester de celulosa y resinas de hidroxialquilcelulosa.

Otros posibles aditivos son agentes de mejora de la maquinabilidad, material de fase dura y agente de formacion de 20 fase liquida.

Segun una realizacion preferida se usa negro de carbon como agente de flujo en mezclas unidas, es decir mezclas en las que se une polvo mas fino de por ejemplo particulas de elemento de aleacion por medio de un agente aglutinante a la superficie de las particulas de polvo de hierro o basado en hierro, ya que estas mezclas con frecuencia tienen malas propiedades deflujo. Cuando se usa en mezclas unidas, preferiblemente se anade negro de carbon tras haberse realizado la operacion de aglutinacion. La operacion de aglutinacion puede lograrse calentando la mezcla durante el mezclado hasta una temperatura superior al punto de fusion del agente aglutinante y enfriando la mezcla hasta que se ha solidificado el aglutinante. El aglutinante tambien puede anadirse disuelto en un disolvente. La operacion de aglutinacion se logra en este caso evaporando el disolvente por medio de calentamiento o a vacio. La composicion se compacta y se sinteriza para obtener la pieza metalica de polvo final.

La invencion se ilustra adicionalmente mediante los siguientes ejemplos no limitativos:

Ejemplo 1

Se seleccionaron tres tipos de negro de carbon con diversas areas especificas y tamanos de particula segun la tabla 1. Se determino el area superficial especifica mediante el metodo de BET. Se midio el tamano de particula mediante microscopia electronica y se refiere al tamano de particula principal del negro de carbon.

Tabla 1

Se mezclo polvo a base de hierro ASC100.29, disponible de H6ganas AB, Suecia, con el 0, 77% en peso de grafito, el 0, 8% de un sistema de aglutinante/lubricante (que consistia en el 0, 2% de polietileno (Polywax 650) y el 0, 6% de 40 etilenbisestearamida (EBS) ) . Se calento la mezcla durante el mezclado hasta una... [Seguir leyendo]

1. Composicion metalurgica en polvo que comprende un polvo de metal de hierro o basado en hierro, un lubricante y/o un aglutinante, y negro de carbon, en la que la cantidad de negro de carbon es de entre el 0, 001 y el 0, 2% en peso, preferiblemente entre el 0, 01 y el 0, 1% en peso, y el tamano de particula del negro de carbon es inferior a 50 nm, y el negro de carbon tiene un area superficial especifica superior a 100 m2/g.

2. Composicion metalurgica en polvo segun la reivindicacion 1, que comprende tanto un lubricante como un aglutinante.

3. Composicion metalurgica en polvo segun la reivindicacion 1 o 2, en la que el area superficial especifica de negro de carbon es superior a 150 m2/g y preferiblemente superior a 200 m2/g.

4. Composicion metalurgica en polvo segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende aditivos

seleccionados del grupo que consiste en elementos de aleacion, agentes de mejora de la maquinabilidad, material de fase dura y agentes de formacion de fase liquida.

5. Composicion metalurgica en polvo segun las reivindicaciones 1 a 4, en la que los elementos de aleacion se seleccionan del grupo que consiste en grafito, Cu, Ni, Cr, Mn, Si, V, Mo, P, W, S y Nb.

6. Composicion metalurgica en polvo segun la reivindicacion 5, en la que las particulas de al menos un elemento de

aleacion seleccionado del grupo que consiste en grafito, Cu se unen a las particulas de polvo de hierro o basado en hierro.

7. Metodo para aumentar la densidad aparente de la composicion metalurgica en polvo segun la reivindicacion 1.