POLVO A BASE DE HIERRO.

Método de producción de un componente sinterizado, que comprende:

a) proporcionar un material de sinterización que comprende un polvo a base de hierro prealeado atomizado con agua que comprende en % en peso: el 10,5-30 de Cr el 3-15 de Al el 5-20 de Cu como máx. el 0,1 de C como máx. el 0,2 de N como máx. el 3,0 de Mn como máx. el 2,5 de Si como máx. el 3,0 de Mo opcionalmente el 8-20 de Ni siendo el resto esencialmente sólo hierro e impurezas inevitables; y b) formar un cuerpo en verde a partir del material de sinterización; y c) sinterizar el cuerpo en verde en una atmósfera neutra o reductora, a una presión atmosférica o inferior, y a una temperatura superior a 1100ºC

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/SE2007/050439.

Solicitante: HOGANAS AKTIEBOLAG.

Nacionalidad solicitante: Suecia.

Dirección: 263 83 HÖGANÄS SUECIA.

Inventor/es: MÅRS,Ove,H, HAUER,Ingrid.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 20 de Junio de 2007.

Clasificación PCT:

  • B22F1/00 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B22 FUNDICION; METALURGIA DE POLVOS METALICOS.B22F TRABAJO DE POLVOS METALICOS; FABRICACION DE OBJETOS A PARTIR DE POLVOS METALICOS; FABRICACION DE POLVOS METALICOS (fabricación de aleaciones mediante metalurgia de polvos C22C ); APARATOS O DISPOSITIVOS ESPECIALMENTE ADAPTADOS PARA POLVOS METALICOS. › Tratamiento especial de polvos metálicos, p. ej. para facilitar su trabajo, mejorar sus propiedades; Polvos metálicos en sí , p. ej. mezclas de partículas de composiciones diferentes.
  • C22C33/02 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 33/00 Fabricación de aleaciones ferrosas (mediante tratamiento con calor C21D 5/00, C21D 6/00). › por metalurgia de polvo.
  • C22C38/06 C22C […] › C22C 38/00 Aleaciones ferrosas, p. ej. aleaciones del acero (aleaciones de hierro colado C22C 37/00). › que contienen aluminio.
  • C22C38/20 C22C 38/00 […] › con cobre.

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-2375159_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

La invención se refiere a polvos a base de hierro atomizados que tienen buena resistencia a la oxidación a altas temperaturas, más en particular a polvos que están prealeados con cromo y aluminio. Antecedentes Se ha encontrado que aleaciones a base de hierro convencionales que contienen normalmente Fe y el 10-30% de Cr y el 1-10% de Al, las denominadas aleaciones de FeCrAl, son sumamente útiles en diversas aplicaciones a altas temperaturas, debido a su buena resistencia a la oxidación y pueden usarse a temperaturas de hasta 1200-1400ºC. Por tanto, tales materiales se han usado en la producción de elementos de resistencia eléctrica y como materiales portadores en catalizadores de vehículos a motor. Como resultado de su contenido en aluminio, la aleación puede formarse a altas temperaturas y en la mayoría de las atmósferas un óxido de superficie impermeable y adhesiva que consiste sustancialmente en Al2O3. Este óxido protege al metal frente a la oxidación adicional y también frente a muchas otras formas de corrosión, tales como carburización, sulfuración, etc. Un problema en la pulvimetalurgia es, sin embargo, que los polvos de FeCrAl son difíciles de sinterizar, debido al hecho de que el óxido de aluminio es más difícil de reducir que el óxido de cromo. La formación de cuellos de sinterización a través de difusión se ve alterada por la capa de óxido de aluminio y sería ventajoso si este problema pudiese superarse. El documento US5970306 describe un método para fabricar piezas conformadas resistentes a altas temperaturas a partir de polvo de FeCrAl mediante prensado isostático en caliente (HIP). El documento DE4235141 describe un método de producción de una pieza fabricada a partir de polvo prensado en caliente a base de una aleación de FeCrAl en la que el polvo se expone inicialmente a una atmósfera que contiene oxígeno para producir una capa protectora de óxido de cromo alrededor de las partículas. El documento US6761751 describe un método de producción de un material de FeCrAl mediante atomización de gas, en el que además de contener hierro (Fe), cromo (Cr) y aluminio (Al) el material también contiene fracciones minoritarias de uno o más de los materiales molibdeno (Mo), hafnio (Hf), zirconio (Zr), itrio (Y), nitrógeno (N), carbono (C) y oxígeno (O). El documento US6569221 describe una aleación de FeCrAl pulvimetalúrgica que comprende, en % en peso, menos del 0,02% de carbono; más del 0,0 y <=0,5% de silicio; más del 0,0 y <=0,2% de manganeso; el 10,0-40,0% de cromo; <=0,6% de níquel; <=0,01% de cobre; el 2,0-10,0% de aluminio; uno o más de Sc, Y, La, Ce, Ti, Zr, Hf, V, Nb y Ta en una cantidad del 0,1-1,0; siendo el resto hierro e impurezas inevitables. El documento JP8120435 se refiere a un polvo/material de pulverización térmica que comprende en peso el 1-15% de Cu, el 4-10% de Al, el 7-20% de Cr y el 0,02-2% de al menos un elemento de las tierras raras y siendo el resto Fe con impurezas inevitables, para pulverizar la cara interna de moldes de vidrio para proporcionar resistencia al calor. La ficha técnica de Kanthal APM, Wire, Ferritic Resistance Alloy, 30-09-1994, punto 3 se refiere a una aleación de Fe- CrAl ferrítica reforzada con dispersión pulvimetalúrgica avanzada para producir hilos. Pre-mixed Partially Alloyed Iron Powder for Warm Compaction: KIP Clean Mix HW Series por Yukiko Ozaki, Shigeru Unam, Satoshi Uenosono (informe técnico n.º 47 de Kawasaki Steel Technical, diciembre de 2002, páginas 48-54) da a conocer premezclas de polvo de hierro diseñadas para la compactación en caliente, que comprenden Fe, Ni, Cu y Mo. Objetos de la invención Es un objeto de la invención proporcionar un método para producir un compuesto sinterizado que tiene una buena estructura sinterizada cuando se sinteriza en procedimientos de sinterización convencionales, por ejemplo sinterización floja, compactación en frío o compactación en caliente, y componentes sinterizados que tienen buenas propiedades de oxidación a altas temperaturas. Es un objeto de la invención más específico proporcionar un polvo de hierro inoxidable que comprende más del 10,5% en peso de cromo y el 3-15% en peso de aluminio, pero polvo que es más fácil de sinterizar que el que se conoce en la técnica anterior. Sumario de la invención Este objeto es proporcionar un método de producción de un componente sinterizado que comprende proporcionar un polvo a base de hierro atomizado prealeado con el 10,5-30% en peso de Cr, el 3-15% en peso de Al y el 5-20% en peso de Cu. Prealeando el polvo con Cu, es posible sinterizar un componente en procedimientos de sinterización convencionales y mantener propiedades de material satisfactorias del componente sinterizado, componente que también tiene excelente resistencia a la oxidación a altas temperaturas. 2   Además, en una segunda realización, se propone un polvo a base de hierro prealeado con el 10,5-30% en peso de Cr, el 3-15% en peso de Al, el 5-20% en peso de Cu y el 8-20% en peso de Ni. Los polvos de la invención se producen preferiblemente proporcionando una masa fundida de hierro y los elementos de aleación, atomizando con agua la masa fundida mediante lo cual se forma el polvo a partir de gotitas atomizadas tras solidificación. Puede producirse un componente sinterizado a partir de los polvos de la invención mediante a) proporcionar un material de sinterización que comprende el polvo de la invención; b) formar un cuerpo en verde a partir del material de sinterización; y c) sinterizar el cuerpo en verde en una atmósfera neutra o reductora, a una presión atmosférica o inferior, y a una temperatura superior a 1100ºC. El material de sinterización podría, por ejemplo, someterse a sinterización floja, compactación en frío o compactación en caliente. Con respecto a la compactación en frío o compactación en caliente, el material de sinterización es una mezcla entre un aglutinante y/o un lubricante con el polvo de la invención. La compactación en frío se realiza a temperaturas inferiores a 100ºC, preferiblemente a una presión de compactación dentro del intervalo de 100-1000 MPa. La compactación en caliente se realiza a temperaturas dentro del intervalo de 100-200ºC, preferiblemente a una presión de compactación dentro del intervalo de 300-1000 MPa. La sinterización floja se realiza sin compactar el cuerpo en verde. En este caso, el material de sinterización podría ser una mezcla entre un aglutinante y/o un lubricante con el polvo de la invención, pero también el propio polvo, es decir, sin mezclar el polvo con un aglutinante y/o un lubricante. Por ejemplo, cuando no se usa un aglutinante, el material de sinte- rización podría verterse en un molde tras lo cual el molde que contiene el material de sinterización se inserta en el horno de sinterización. Por ejemplo, pueden producirse filtros que tienen excelente resistencia a la oxidación a altas temperaturas mediante sinterización floja del polvo de la invención. Además, se ha mostrado que puede producirse un componente sinterizado que presenta excelente resistencia a la oxidación a altas temperaturas a partir del polvo de la invención, componente sinterizado que tiene una densidad de sinterización superior a 6,5 g/cm 3 , una resistencia a la tracción superior a 500 MPa y un límite de elasticidad superior a 400 MPa. Breve descripción de los dibujos La figura 1 muestra un diagrama de fases de Fe-Cu, y la figura 2A muestra una fotografía metalográfica de una probeta que comprende Cr, Al, Cu y Fe, y la figura 2B muestra una fotografía metalográfica de una probeta que comprende Cr, Al y Fe, y la figura 3A muestra una fotografía metalográfica de una probeta que comprende Cr, Al, Cu, Ni y Fe, y la figura 3B muestra una fotografía metalográfica de una probeta que comprende Cr, Al, Ni y Fe. Descripción de la invención La invención se refiere a polvos a base de hierro prealeados que comprenden más del 10,5% en peso de cromo, así como ciertas cantidades de aluminio y cobre. Tal como se describió anteriormente, se ha mostrado que las aleaciones de FeCrAl presentan excelente resistencia a la oxidación a altas temperaturas, pero desafortunadamente son difíciles de sinterizar a presión atmosférica o inferior (vacío). Ese es el motivo por el que los compuestos a base de polvos de Fe- CrAl se producen mediante el procedimiento HIP (tal como se describe, por ejemplo, en el documento US5970306). Además, prealeando con cobre, se redujeron los problemas con la sinterización con una estructura sinterizada mejorada como resultado, en comparación con un material de referencia sin cobre. Se muestra que el contenido en cobre facilita la formación de cuellos de sinterización tal como puede observarse a partir de las fotografías metalográficas adjuntas. Se cree que este efecto se produce debido a una desintegración de la capa de óxido de aluminio... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método de producción de un componente sinterizado, que comprende: a) proporcionar un material de sinterización que comprende un polvo a base de hierro prealeado atomizado con agua que comprende en % en peso: el 10,5-30 de Cr el 3-15 de Al el 5-20 de Cu como máx. el 0,1 de C como máx. el 0,2 de N como máx. el 3,0 de Mn como máx. el 2,5 de Si como máx. el 3,0 de Mo opcionalmente el 8-20 de Ni siendo el resto esencialmente sólo hierro e impurezas inevitables; y b) formar un cuerpo en verde a partir del material de sinterización; y c) sinterizar el cuerpo en verde en una atmósfera neutra o reductora, a una presión atmosférica o inferior, y a una temperatura superior a 1100ºC. 2. Método según la reivindicación 1, en el que en a) el material de sinterización proporcionado es una mezcla entre un lubricante y/o un aglutinante con el polvo a base de hierro prealeado atomizado con agua. 3. Método según la reivindicación 2, en el que en b) el cuerpo en verde se forma mediante compactación en frío de la mezcla, en el que preferiblemente la presión de compactación está dentro del intervalo de 100 -1000 MPa y preferiblemente la temperatura es inferior a 100ºC. 4. Método según la reivindicación 2, en el que en b) el cuerpo en verde se forma mediante compactación en caliente de la mezcla, en el que preferiblemente la presión de compactación está dentro del intervalo de 300 -1000 MPa y preferiblemente la temperatura está dentro del intervalo de 100-200ºC. 5. Método según la reivindicación 1, en el que en a) el material de sinterización proporcionado es sólo el polvo a base de hierro prealeado atomizado con agua. 6. Método según la reivindicación 2 o la reivindicación 5, en el que el cuerpo en verde se conforma sin compactar el cuerpo en verde. 7   8   9  

 

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