Procedimiento para preparar una composición de lubricante sólida para su utilización en composiciones de polvos metalúrgicos,

que comprende las etapas siguientes:

hacer reaccionar entre aproximadamente el 90% y aproximadamente el 99% en peso de un polialquilenglicol con entre aproximadamente el 10% y aproximadamente el 1% en peso de un reactivo funcionalizado durante un periodo comprendido entre aproximadamente 0, 5 y aproximadamente 15 horas a una temperatura comprendida entre aproximadamente 65 y aproximadamente 130 grados centígrados para formar un producto de reacción; y enfriar el producto de reacción para obtener un sólido.

Procedimiento para preparar una composición de lubricante sólida.

Campo de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento para preparar una composición de lubricante sólida para su utilización en composiciones de polvos metalúrgicos. Más particularmente, la invención se refiere a un procedimiento de ese tipo mediante el cual se obtiene un lubricante mejorado para mejorar la lubricidad, al tiempo que reduce las presiones de desmoldeo y deslizamiento.

Antecedentes La industria de la metalurgia de polvos ha desarrollado composiciones de polvos a base de metal, generalmente polvos a base de hierro que pueden procesarse para dar piezas metálicas solidarias que presentan diferentes formas y tamaños para utilizaciones en diversas industrias, incluyendo las industrias automotriz y electrónica. Una técnica de procesamiento para fabricar piezas compuestas por la composición de polvos a base de metal implica cargar una cavidad de molde con una composición de polvos a base de metal y compactar la composición de polvos a base de metal a alta presión para formar una pieza compactada "verde". Entonces, se retira la pieza compactada verde de la cavidad de molde y se sinteriza para formar la pieza acabada.

Las composiciones de polvos metalúrgicos se dotan tradicionalmente de un lubricante para reducir la fricción interna entre partículas durante la compactación, para permitir una expulsión más fácil de la pieza compactada de la cavidad de molde, para reducir el desgaste del troquel y/o para permitir una compactación más uniforme de la composición de polvos metalúrgicos. Las fuerzas de fricción interna que deben superarse para retirar una pieza compactada del troquel se miden como presiones de "desmoldeo" y "deslizamiento". Las fuerzas de fricción interna aumentan a medida que aumenta la presión de compactación.

Se clasifican los lubricantes como lubricantes internos (en seco) o lubricantes externos (en aerosol) . Los lubricantes internos se mezclan con un polvo a base de metal antes de añadir el polvo a base de metal a un troquel. Los lubricantes externos se pulverizan sobre las paredes interiores de una cavidad de molde antes de añadir la composición de polvos metalúrgicos al troquel.

Los lubricantes internos convencionales a menudo reducen la resistencia en verde de una pieza compactada verde. Se cree que durante la compactación el lubricante interno exuda entre partículas metálicas de hierro y/o aleación de manera que llena el volumen de poro entre las partículas e interfiere con la unión partícula a partícula. Como resultado, algunas formas no pueden prensarse utilizando lubricantes internos conocidos. Los casquillos de paredes delgadas, altos, por ejemplo, requieren grandes cantidades de lubricante interno para superar la fricción de la pared de molde y reducir la fuerza de expulsión requerida. Los niveles de lubricante interno de este tipo, sin embargo, reducen normalmente la resistencia en verde hasta el punto que las piezas compactadas resultantes se disgregan tras la expulsión. Además, los lubricantes internos tales como estearato de zinc a menudo afectan adversamente a la densidad aparente y la velocidad de flujo de polvo, así como la densidad en verde de la pieza compactada, particularmente a mayores presiones de compactación. Además, cantidades excesivas de lubricantes internos pueden conducir a piezas compactadas que presentan una escasa integridad dimensional, y el lubricante volatilizado puede formar hollín sobre los elementos de calentamiento del horno de sinterización.

Para evitar los problemas provocados por los lubricantes internos descritos anteriormente, se conoce la utilización de un lubricante en aerosol externo en lugar de un lubricante interno. Sin embargo, la utilización de lubricantes externos aumenta el tiempo de ciclo de compactación y conduce a una compactación menos uniforme. Un ejemplo de un lubricante externo se expone en la patente US nº 5.518.639 concedida a Luk, cedida a Hoeganaes Corporation.

Por consiguiente, existe una necesidad en la técnica de composiciones de polvos metalúrgicos que pueden utilizarse para fabricar piezas compactadas verdes resistentes que se expulsan fácilmente de las cavidades de molde sin la necesidad de un lubricante externo. Se describen soluciones anteriores a este problema en las patentes US nos 5.498.276, 5.290.336, 5.154.881 y 5.256.185 concedidas a Luk, cedidas a Hoeganaes Corporation. La patente US nº

5.498.276 da a conocer la utilización de un poliéter como lubricante para la composición de polvos metalúrgicos que proporciona un rendimiento de expulsión y una resistencia mejorados de la pieza compactada verde mientras que mantiene una compresibilidad equivalente o superior con relación a la utilización de otros lubricantes. La patente 5.290.336 da a conocer la utilización de un aglutinante/lubricante que comprende un ácido orgánico dibásico y uno o más componentes polares adicionales que proporciona propiedades físicas potenciadas a la composición de polvos tales como densidad aparente, flujo, compresibilidad y resistencia en verde. La patente 5.154.881 da a conocer la utilización de un lubricante de amida que se mezcla con polvos a base de hierro que permiten la compactación de la composición de polvos a mayores temperaturas sin desgaste significativo del troquel y mejora la densidad y la resistencia en verde. Por tanto, la industria de la metalurgia de polvos está buscando lubricantes que traten estas necesidades. El documento EP 0 503 267 A1 da a conocer una composición de resina de revestimiento curable mediante calor, radiación ultravioleta, un haz de electrones o similar. La composición comprende un éster de fosfato polioxialquileno-poliol (índice de hidroxilo: 10-2.000 mg de KOH/g) y un compuesto que contiene un grupo funcional reactivo o polimerizable. Esta composición es altamente conductora tal cual y, sin la incorporación de los aditivos conductores convencionales, puede utilizarse satisfactoriamente en el campo de los recubrimientos y las películas protectoras en los que la conductividad eléctrica es un requisito.

Sumario La composición de lubricante sólida preparada según la presente invención puede utilizarse en composiciones de polvos metalúrgicos que contienen polvos a base de metal y la composición de lubricante sólida. Las composiciones de polvos metalúrgicos pueden componerse de partículas diferenciadas de un polvo a base de metal mezcladas con partículas diferenciadas de un lubricante sólido. Alternativamente, la composición metalúrgica se compone de un polvo a base de metal recubierto con un lubricante sólido. La composición metalúrgica también puede incluir adiciones comunes tales como aglutinantes y otros lubricantes internos.

La composición de lubricante sólida preparada según la presente invención contiene lubricantes de polialquilenglicol funcionalizados o, alternativamente, una combinación de lubricantes de polialquilenglicol funcionalizados y al menos un lubricante adicional. Los lubricantes de polialquilenglicol funcionalizados presentan la fórmula:

Q1 - (R1) x', (a) , Q1 - (R1 - Q2) n - R2 (b) , Q1 - (R1 - Q2) n - R2 - Q3 (c) ,

25 R1 - Q1 - (R2 - Q2) n - R3 (d) ,

o combinaciones de las mismas. Q1, Q2 y Q3 pueden ser iguales o diferentes entre sí y son cada uno independientemente un polialquilenglicol lineal o ramificado. R1, R2 y R3 son cada uno independientemente un grupo funcional. Los grupos funcionales incluyen un grupo fosfato, grupo fosfito, hipofosfato, hipofosfito, polifosfato, 30 tiofosfato, ditiofosfato, tiocarbamato, ditiocarbamato, borato, tiosulfato, grupo sulfato o grupo sulfonato. "n" es desde 0 hasta aproximadamente 10, y "x" es desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 30. En algunas formas de realización, los lubricantes de polialquilenglicol funcionalizados son mezclas de compuestos que presentan las fórmulas (a) , (b) y (c) . Los grupos funcionales pueden estar en su forma ácida o neutralizados. Los lubricantes adicionales que pueden utilizarse como parte del lubricante sólido incluyen poliamidas, ácidos grasos C10 a C25, sales metálicas de ácidos grasos C10 a C25, sales metálicas de poliamidas, polialcanos no funcionalizados lineales o ramificados, alcoholes o una combinación de los mismos. Los lubricantes adicionales presentan un intervalo de fusión que comienza a una temperatura de al menos aproximadamente 30 grados centígrados.

En una forma de realización, el lubricante sólido se compone de partículas diferenciadas de lubricante de polialquilenglicol funcionalizado y al menos un lubricante adicional.... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para preparar una composición de lubricante sólida para su utilización en composiciones de polvos metalúrgicos, que comprende las etapas siguientes:

hacer reaccionar entre aproximadamente el 90% y aproximadamente el 99% en peso de un polialquilenglicol con entre aproximadamente el 10% y aproximadamente el 1% en peso de un reactivo funcionalizado durante un periodo comprendido entre aproximadamente 0, 5 y aproximadamente 15 horas a una temperatura comprendida entre aproximadamente 65 y aproximadamente 130 grados centígrados para formar un producto de reacción; y enfriar el producto de reacción para obtener un sólido.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el polialquilenglicol es polietilenglicol que presenta un peso molecular comprendido entre aproximadamente 1000 y aproximadamente 20.000, y el reactivo funcionalizado es 15 pentóxido de fósforo.

3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que entre aproximadamente el 97% y aproximadamente el 98% en peso de un polietilenglicol se hace reaccionar con entre aproximadamente el 3% y aproximadamente el 2% en peso de pentóxido de fósforo durante un periodo comprendido entre aproximadamente 2 y aproximadamente 4 horas a una temperatura comprendida entre aproximadamente 70 y aproximadamente 85 grados centígrados.

4. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la composición de lubricante sólida presenta un intervalo de temperatura de fusión comprendido entre aproximadamente 55 y aproximadamente 80 grados centígrados.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el lubricante sólido presenta un tamaño de partícula medio en peso comprendido entre aproximadamente 2 y aproximadamente 200 micras.