FIBRAS DE ACERO INOXIDABLE TREFILADAS Y AGRUPADAS EN UN HAZ.

Una fibra de acero inoxidable obtenida mediante el trefilado y agrupamiento en haz de alambres de acero inoxidable,

caracterizada por tener dicha fibra de acero inoxidable un diámetro equivalente que es superior a 0,5 µm, ser dicho diámetro equivalente inferior a 100 µm, tener dicha fibra de acero inoxidable una composición que comprende hierro y los siguientes componentes expresados en tanto por ciento en peso: siendo el resto hierro, C ≤ 0,05% Mn ≤ 5% Si ≤ 2% 8 ≤ Ni ≤ 12% 15% ≤ Cr ≤ 20% Mo ≤ 3% Cu ≤ 4% N ≤ 0,05% S ≤ 0,03% P ≤ 0,05%, por lo que dicha composición satisface la siguiente relación: MI = 551 - 462 × (%C + %N) - 9,2 × %Si - 20 × %Mn - 13,7 × %Cr - 29 × (%Ni + %Cu) - 18,5 × %Mo, siendo dicho MI ≤ -55

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2002/007269.

Solicitante: N.V. BEKAERT S.A..

Nacionalidad solicitante: Bélgica.

Dirección: BEKAERTSTRAAT 2 8550 ZWEVEGEM BELGICA.

Inventor/es: DE BONDT,Stefaan, DECROP,Jaak.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 2 de Julio de 2002.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B21C37/04D
  • B22F1/00A2F
  • C22C33/02F4B
  • C22C38/40 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C22 METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO DE ALEACIONES O METALES NO FERROSOS.C22C ALEACIONES (tratamiento de alegaciones C21D, C22F). › C22C 38/00 Aleaciones ferrosas, p. ej. aleaciones del acero (aleaciones de hierro colado C22C 37/00). › con níquel.

Clasificación PCT:

  • B21C37/04 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B21 TRABAJO MECANICO DE LOS METALES SIN ARRANQUE SUSTANCIAL DE MATERIAL; CORTE DEL METAL POR PUNZONADO.B21C FABRICACION DE CHAPAS, ALAMBRES, BARRAS, TUBOS, PERFILES METALICO O PRODUCTOS ANALOGOS SEMIACABADOS POR PROCEDIMIENTOS DISTINTOS AL LAMINADO; OPERACIONES AUXILIARES RELACIONADAS CON EL TRABAJO DE METALES SIN ARRANQUE SUSTANCIAL DE MATERIA.B21C 37/00 Fabricación de chapas, barras, alambres, tubos, perfiles metálicos,   o de productos análogos semiacabados, no prevista en otro lugar (por laminado B21B; por trabajo mecánico o tratamiento de chapas, perfiles, tubos o hilos metálicos semiacabados B21D, B21F; por moldeo B22; con ayuda de máquinas-herramientas que trabajan por levantamiento de materia B23; por soldadura, p. ej. chapeado, B23K; por amolado o pulido B24; por galvanoplastia C25D 1/00 ); Fabricación de tubos de forma particular. › de barras o hilos metálicos.
  • B23F1/00 B […] › B23 MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO EN OTRO LUGAR.B23F FABRICACION DE ENGRANAJES O DE CREMALLERAS (por estampado B21D; por laminado B21H; por forja o prensado B21K; por moldeo B22; dispositivos para copiar o controlar B23Q; máquinas o dispositivos para trabajar con muela o pulir en general B24B). › Fabricación de dientes de engranaje por medio de herramientas cuyo perfil concuerda con el perfil de la superficie deseada (adaptaciones particulares para la fabricación de dientes curvos B23F 9/00).
  • C22C38/40 C22C 38/00 […] › con níquel.
  • C25F5/00 C […] › C25 PROCESOS ELECTROLITICOS O ELECTROFORETICOS; SUS APARATOS.C25F PROCESOS PARA LA ELIMINACION ELECTROLITICA DE MATERIA EN OBJETOS; SUS APARATOS (tratamiento del agua, agua residual o de alcantarilla por procesos electroquímicos C02F 1/46; protección anódica o catódica C23F 13/00). › Levantado electrolítico de capas o revestimientos metálicos.

Clasificación antigua:

  • B21C37/04 B21C 37/00 […] › de barras o hilos metálicos.
  • B23F1/00 B23F […] › Fabricación de dientes de engranaje por medio de herramientas cuyo perfil concuerda con el perfil de la superficie deseada (adaptaciones particulares para la fabricación de dientes curvos B23F 9/00).
  • C22C38/40 C22C 38/00 […] › con níquel.
  • C25F5/00 C25F […] › Levantado electrolítico de capas o revestimientos metálicos.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2373709_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Fibras de acero inoxidable trefiladas y agrupadas en un haz

Campo de la invención La presente invención se refiere a fibras de acero inoxidable y haces de fibras de acero inoxidable, obtenidos mediante el trefilado y agrupamientos de alambres en forma de haz. La invención se refiere también a un procedimiento para fabricar tales fibras de acero inoxidable.

Antecedentes de la invención

En el trefilado de fibras de acero inoxidable agrupadas en un haz, un cierto número de alambres de acero inoxidable se agrupan formando un haz y se trefilan juntos. Los alambres individuales se separan unos de otros mediante el recubrimiento de cada alambre de acero inoxidable, posiblemente incluso alambres con un diámetro de tamaño varilla, con un material matriz adecuado. Todos los alambres de acero inoxidable, recubiertos con el material matriz, se envuelven con un material envolvente. Una vez que el haz de alambres envueltos, también denominado el alambre compuesto, se trefila hasta el diámetro deseado, se retira el material de envoltura y el material matriz, normalmente mediante lixiviación.

Con mucha frecuencia se usa un metal como el hierro o el cobre como material matriz y/o como material de envoltura. El uso de semejante metal como material matriz es ventajoso ya que tiene similares propiedades, en cuanto a capacidad de deformación, a las del alambre de acero inoxidable que tiene que ser trefilado para dar fibras de acero inoxidable. El material de la matriz metálica es compatible con los alambres de acero inoxidable durante las operaciones de trefilado y de recocido. El material de la matriz metálica tiene una resistencia química inferior y permite que las fibras de acero inoxidable se liberen bastante fácilmente del material matriz en un proceso de lixiviación.

Un inconveniente importante del uso de un metal como material matriz es la mutua solubilidad del acero inoxidable y del material matriz que se puede observar durante los tratamientos térmicos. Este inconveniente se observa especialmente con aceros inoxidables que tienen un rápido endurecimiento por trabajo en frío y, por lo tanto, requieren frecuentes tratamientos térmicos, por ejemplo AISI 302.

Los tratamientos térmicos intermedios, realizados entre dos etapas de trefilado, dan como resultado una difusión de elementos del material matriz en los alambres de acero inoxidable y/o una difusión de los elementos del acero inoxidable, por lo que la composición se puede cambiar, en alguna medida, después de un tratamiento térmico. Este efecto es muy pronunciado en la superficie de las fibras de acero inoxidable.

Las diferencias de la composición del acero inoxidable debidas a la difusión pueden originar desconfianza en las propiedades de las fibras de acero inoxidable, por ejemplo, en las propiedades químicas y eléctricas, o en el comportamiento de las fibras de acero inoxidable expuestas a altas temperatura. La técnica anterior proporciona únicamente una solución al inconveniente de la composición no homogénea de la superficie de la fibra de acero inoxidable, que es el uso de la lixiviación electroquímica como procedimiento para retirar el material matriz, según se describe en el documento EP 337517 A1. Este método no es atractivo desde el punto vista industrial debido a los excesivos costes de instalación, que originan un significativo aumento del precio de las fibras así obtenidas.

Otra consecuencia de la difusión es que es necesario más material matriz para asegurar una separación de las fibras de acero inoxidable durante la fabricación de las fibras de acero inoxidable.

El documento EP-A1-0953651 describe un monofilamento de acero trefilado para el refuerzo de neumáticos y que tienen una composición de acero inoxidable.

El documento EP-A1-0337517 describe fibras metálicas obtenidas mediante trefilado del haz y que tienen una composición de acero inoxidable 316 L.

Sumario de la invención

Es un objeto de la presente invención proporcionar fibras de acero inoxidable que tengan propiedades más fiables a lo largo de la longitud y de la circunferencia de las fibras, y con menos contaminación por difusión de elementos de la matriz en la fibra a lo largo de la totalidad de la superficie de las fibras.

Según la presente invención, fibras de acero inoxidable obtenidas mediante el trefilado de alambres de acero inoxidable, agrupados en un haz, embebidos en un material matriz y/o en un material envolvente, tienen una composición consistente en los siguientes componentes, expresada en tanto por ciento en peso:

C : 0, 05%

Mn : 5%

Si : 2%

8 : ºº : º2%

15% : Cr : 20%

Mo : 3%

Cu : 4%

N : 0, 05%

S : 0, 03%

P : 0, 05%,

siendo el resto hierro.

Por lo que dicha composición satisface la siguiente relación:

MI = 551 -462 × (%C + %N) – 9, 2 × %Si – 20 × %Mn – 13, 7 × %Cr – 29 × (%Ni + %Cu) – 18, 5 × %Mo;

siendo dicho MI : -55.

Ya que las fibras de acero inoxidable se obtienen mediante un procedimiento de trefilado y agrupamiento en forma de haz, se entenderá por “material matriz”, el material aplicado sobre los alambres individuales de acero inoxidable para el procedimiento de trefilado y agrupamiento en forma de haz. Este material matriz puede ser, por ejemplo, cobre, hierro o una aleación de cobre o de hierro. Durante el trefilado y agrupamiento en forma de haz, normalmente un haz de alambres de acero inoxidable es envuelto después de ser embebido en un material matriz. El material de envoltura se define como el material aplicado sobre un haz de alambres de acero inoxidable sobre el que se aplica un material matriz. Este haz de alambres de acero inoxidable envuelto, que está embebido en un material matriz se denomina de ahora en adelante “alambre compuesto”.

Normalmente, se agrupan en forma de haz 50 a 2000 alambres de acero inoxidable en un alambre compuesto. Después de la reducción del diámetro del alambre compuesto, y de la retirada del material matriz y del material de envoltura, un haz de fibras de acero inoxidable obtenido, objeto de la invención, comprende 50 a 2000 fibras de acero inoxidable. Muy preferiblemente se agrupan en forma de haz 90 a 1000 alambres de acero inoxidable.

Las fibras de acero inoxidable, según la presente invención, tienen un diámetro equivalente que varía entre 0, 5 y 100 µm, y preferiblemente entre 1 y 50 µm. El diámetro equivalente se define como el diámetro de un círculo imaginario, cuya superficie específica es idéntica a la superficie específica de un corte transversal de la fibra de acero inoxidable.

Según la presente invención, se ha descubierto que el haz de fibras de acero inoxidable tiene, sustancialmente, las mismas propiedades a lo largo de todas las fibras y una composición sustancialmente homogénea, con menos contaminación debida a la difusión del material matriz, a lo largo de toda la superficie de las fibras. La difusión de elementos individuales desde el material matriz, tales como el cobre o el hierro, hacia las fibras de acero inoxidable es inferior a 1at% a una profundidad de 100 nm por debajo de la superficie de la fibra de acero inoxidable, independientemente del procedimiento usado para retirar la matriz y el material de la envoltura, por ejemplo mediante lixiviación química o electroquímica.

Se obtienen estas propiedades mejoradas ya que estos haces de fibras de acero inoxidable requieren menos tratamientos de recocido durante el trefilado del alambre compuesto hasta su diámetro final. Es posible reducir el número de tratamientos de recocido debido a que la composición del acero permite una alta deformación entre dos tratamientos de recocido.

Durante los tratamientos de recocido, la profundidad de la difusión de los elementos de la matriz en los alambres de acero inoxidable aumenta en el alambre compuesto; durante la reducción del diámetro del alambre compuesto, la profundidad de la difusión disminuye proporcionalmente con la reducción del diámetro. La alta capacidad de deformación del acero descrito en la presente invención se puede usar de forma ventajosa para reducir el número de tratamientos de recocido y aumentar la deformación entre los tratamientos de recocido o la reducción hacia el diámetro final. Estas dos ventajas tienen, ambas, efecto positivo sobre la homogeneidad composicional... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una fibra de acero inoxidable obtenida mediante el trefilado y agrupamiento en haz de alambres de acero inoxidable, caracterizada por tener dicha fibra de acero inoxidable un diámetro equivalente que es superior a 0, 5 µm, ser dicho diámetro equivalente inferior a 100 µm, tener dicha fibra de acero inoxidable una composición que comprende hierro y los siguientes componentes expresados en tanto por ciento en peso:

C : 0, 05% Mn : 5% Si : 2%

8 : ºº: º2% 15% : Cr : 20% Mo : 3% Cu : 4%

N : 0, 05%

S : 0, 03%

P : 0, 05%, siendo el resto hierro, por lo que dicha composición satisface la siguiente relación:

MI = 551 -462 × (%C + %N) – 9, 2 × %Si – 20 × %Mn – 13, 7 × %Cr – 29 × (%Ni + %Cu) – 18, 5 × %Mo, siendo dicho MI : -55

2. Una fibra de acero inoxidable según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, teniendo dicha fibra de acero inoxidable una resistencia a la rotura, teniendo dicha resistencia a la rotura una desviación estándar inferior a 180 MPa.

3. Una fibra de acero inoxidable según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, teniendo dicha fibra de acero inoxidable una deformación en la rotura, teniendo dicha deformación en la rotura una desviación estándar inferior al 0, 15%.

4. Una fibra de acero inoxidable según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, siendo dicha resistencia a la rotura superior a 2000 MPa.

5. Una fibra de acero inoxidable según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, siendo dicha deformación en la rotura superior al 1%.

6. Una fibra de acero inoxidable según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la difusión de los elementos individuales del material matriz, usado en dichos alambres de acero inoxidable durante dicho estirado y agrupamiento en haz, está limitada a menos de 1at% a una profundidad de 100 nm por debajo de la superficie de dicha fibra de acero inoxidable.

7. Una fibra de acero inoxidable según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que dicho material matriz comprende un metal o una aleación metálica.

8. Una fibra de acero inoxidable según la reivindicación 7, en la que dicho metal o aleación metálica comprende cobre, hierro o una aleación de cobre o de hierro.

9. Un procedimiento para la fabricación de fibras de acero inoxidable mediante trefilado y agrupamiento en haz, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:

a. proporcionar alambres de acero inoxidable que tienen una composición que comprende hierro y los siguientes componentes, expresados en tanto por ciento en peso:

C : 0, 05% Mn : 5%

Si : 2%

8 : ºº: º2% 15% : Cr : 20% Mo : 3% Cu : 4%

N : 0, 05%

S : 0, 03%

P : 0, 05%, siendo el resto hierro; satisfaciendo la composición la siguiente relación:

´ MI = 551 -462 × (%C + %N) – 9, 2 × %Si – 20 × %Mn – 13, 7 × %Cr – 29 × (%Ni + %Cu) – 18, 5 × %Mo; Siendo dicho IM : -55;

b. embeber los alambres de acero inoxidable en un material matriz;

c. envolver con un material de envoltura los alambres de acero inoxidable embebidos, para formar un alambre compuesto;

d. someter, de forma alterna, el alambre compuesto a una reducción de diámetro, someter el alambre compuesto reducido a un tratamiento térmico y aplicar una reducción final, usándose al menos una vez una reducción con una deformación s de, al menos, 4, 5;

e. proporcionar fibras de acero inoxidable mediante la retirada del material matriz y del material envolvente del alambre compuesto.

10. Un procedimiento según la reivindicación 9, por el cual dicha reducción final usa una deformación s de al menos 4, 5.

11. Un procedimiento según la reivindicación 9 ó 10, comprendiendo dicho procedimiento un tratamiento térmico después de dicha reducción final.

12. Un procedimiento según la reivindicación 9 a 11, por el que dichos alambres tienen un diámetro entre 100 µm y 20 mm.

13. Un procedimiento según la reivindicación 9 a 12, siendo el material matriz cobre o una aleación de cobre.

14. Un procedimiento según la reivindicación 9 a 13, siendo el material matriz hierro o una aleación de hierro.

15. Un procedimiento según la reivindicaciones 9 a 14, por el que la retirada del material matriz y del material de envoltura se hace mediante lixiviación con ácido sulfúrico o con ácido nítrico.

16. El uso de fibras de acero inoxidable según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 en medios de filtración.

17. El uso de fibras de acero inoxidable según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 en productos textiles eléctricamente conductores.

18. El uso de fibras de acero inoxidable según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 en aplicación de depósitos.

19. El uso de fibras de acero inoxidable según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 en plásticos conductores.

20. El uso de fibras de acero inoxidable según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 en aplicaciones de blindajes EMI.

21. El uso de fibras de acero inoxidable según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 en aplicaciones ESD.

 

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