Combinación de polvo a base de hierro y procedimiento para producirla.

Combinación pulvimetalúrgica que consiste en:

- un polvo A a base de hierro que consiste en partículas de núcleo de hierro e impurezas inevitables mediante lo cual el4-6% en peso de polvo A es níquel que se alea por difusión a las partículas de núcleo y

- un polvo B que consiste en partículas de hierro puro e impurezas inevitables,

y

- opcionalmente un polvo C a base de hierro que consiste en partículas de núcleo de hierro que tienen cobre aleado pordifusión a las partículas de núcleo e impurezas inevitables mediante lo cual el 5-30% en peso de polvo C es cobre quese alea por difusión a las partículas de núcleo, y

- opcionalmente grafito, hasta el 1% en peso, normalmente entre el 0,2-0,8% en peso, y

- opcionalmente aditivos seleccionados del grupo que consiste en lubricantes, aglutinantes, materiales de fase dura yagentes potenciadores de la maquinabilidad

el contenido de níquel en la combinación pulvimetalúrgica es del 1-5% en peso y el contenido de cobre en la combinaciónpulvimetalúrgica es del 0-4% en peso.

Combinación de polvo a base de hierro y procedimiento para producirla

Campo de la invención La presente invención se refiere a combinaciones metalúrgicas de polvo a base de hierro y a métodos pa5 ra preparar componentes pulvimetalúrgicos sinterizados a partir de las mismas. La invención se refiere a la producción de componentes sinterizados incluyendo níquel y níquel junto con cobre usando estas combinaciones.

Antecedentes de la invención Dentro del campo de la pulvimetalurgia, se han usado desde hace mucho cobre y níquel como elementos de aleación en la producción de componentes sinterizados de alta resistencia.

Pueden producirse componentes a base de hierro sinterizados mezclando elementos de aleación con polvos a base de hierro. Sin embargo, esto puede provocar problemas con polvo fino y segregación que pueden conducir a variaciones en el tamaño y las propiedades mecánicas del componente sinterizado. En cuanto al polvo de níquel usado en la pulvimetalurgia, la ausencia de “formación de polvo fino” es de la mayor importancia ya que el polvo fino de níquel es peligroso y crea un problema en el entorno de trabajo. Con el fin de evitar la segregación los elementos de aleación pueden alear

se previamente o alearse por difusión con el polvo de hierro. En un método el polvo de hierro se alea por difusión con cobre y níquel para la producción de componentes sinterizados a partir de composiciones de polvo a base de hierro que contienen níquel y cobre.

El documento WO 2006/083206 se refiere a una combinación pulvimetalúrgica que comprende un polvo A a base de hierro que consiste esencialmente en partículas de núcleo de hierro previamente aleado con Mo y que tiene el 6-15% en peso de cobre aleado por difusión a las partículas de núcleo, un polvo B a base de hierro que consiste esencialmente en partículas de hierro previamente aleado con Mo y que tiene el 4, 5-8% en peso de Ni aleado por difusión a las partículas de núcleo, y un polvo C a base de hierro que consiste esencialmente en partículas de hierro previamente aleado con Mo. La invención de este documento no se refiere a polvos que no comprenden Mo o mezclas de polvo que contienen polvo de hierro puro.

La solicitud de patente británica GB 2 431 166 se refiere a la fabricación de un elemento resistente al desgaste compactando una mezcla de polvo que contiene un polvo formador de matriz y un polvo formador de fase dura. El polvo formador de matriz contiene el 90% en masa o más de partículas que tienen un diámetro máximo de 46 μm, y el polvo formador de fase dura es del 40 al 70% en masa con respecto a la mezcla de polvo; y se compacta el polvo de una mezcla de los dos polvos y se sinteriza. El polvo formador de fase dura puede consistir en el 20-60% en peso de Mo, el 3-12% en peso de Cr, el 1-12% en peso de Si y el resto de Co e impurezas inevitables. El polvo formador de matriz puede obtenerse usando uno de los polvos A-E (página 19-20) . Ninguno de los polvos A-E comprende un hierro puro.

El documento US 2001/0028859 proporciona una composición de polvo a base de hierro para pulvimetalurgia que tiene excelente fluidez a temperatura ambiente y una temperatura de compactación caliente, que tiene una capacidad de compactación mejorada que permite reducir la fuerza de expulsión en la compactación. La composición de polvo a base de hierro comprende un polvo a base de hierro, un lubricante y un polvo de aleación. Ninguna de las realizaciones ilustra el uso de polvo de hierro puro combinado con un polvo a base de hierro aleado por difusión.

Sin embargo, resulta obvio que, cuando se produce un componente a base de hierro sinterizado a partir de un polvo en el que cobre y níquel están aleados por difusión, el contenido de los elementos de aleación en el componente a base de hierro sinterizado será sustancialmente idéntico al contenido de elementos de aleación en el polvo aleado por difusión usado, y que con el fin de alcanzar diferentes contenidos de los elementos de aleación en el componente sinterizado proporcionando diferentes propiedades, tienen que usarse polvos a base de hierro que tienen diferentes contenidos de los elementos de aleación.

Un problema es, entre otras cosas, que se requiere un polvo específico para cada composición química deseada de un componente a base de hierro sinterizado que tiene elementos de aleación a partir, por ejemplo, de níquel, o níquel en 45 combinación con cobre. Otro problema es garantizar las propiedades mecánicas apropiadas de un componente a base de hierro sinterizado de este tipo que tiene elementos de aleación a partir de níquel, o níquel en combinación con componente de cobre y en combinación con polvo de hierro puro.

Sumario de la invención Un objeto de la presente invención es, entre otras cosas, solucionar el problema técnico mencionado an50 teriormente de la técnica anterior mediante el producto según la reivindicación 1 y mediante el método según la reivindicación 3.

Se ha encontrado sorprendentemente que el contenido de níquel unido por difusión al polvo de hierro, tanto cuando se usa polvo aleado por difusión que contiene níquel en combinación con polvo de hierro esencialmente puro, como tam

bién cuando se usa polvo a base de hierro aleado con níquel en combinación con polvo de hierro que tiene cobre unido por difusión a la superficie y polvo de hierro puro, es de la mayor importancia para propiedades tales como:

- el cambio dimensional entre el componente compactado y sinterizado,

- propiedades mecánicas del componente sinterizado,

- compresibilidad del polvo que contiene níquel unido por difusión y

- el grado de unión de níquel al polvo de hierro.

Con el fin de obtener suficiente dureza, resistencia a la tracción y límite elástico y un cambio dimensional suficientemente bajo y estable para componentes que contienen hierro, níquel y carbono, en combinación con un alto grado de partículas de níquel unido, se ha encontrado que la cantidad de níquel unido por difusión a la superficie del polvo aleado por difusión que contiene níquel debe ser de entre el 4-6% en peso, preferiblemente el 4, 5- 6% en peso.

La presente invención proporciona un método tal como se define en la reivindicación 3 para eliminar la necesidad de producir un polvo específico para cada composición química deseada del componente a base de hierro sinterizado que tiene elementos de aleación a partir de níquel, o níquel en combinación con cobre. La invención también ofrece la ventaja de proporcionar una combinación tal como se define en la reivindicación 1 de polvo de hierro, polvo de hierro aleado por difusión con cobre y polvo de hierro aleado por difusión con níquel, en la que se minimiza la segregación de elementos de aleación y por tanto la variación de propiedades mecánicas de componentes producidos a partir de dicha combinación.

En resumen, la invención se refiere a una combinación pulvimetalúrgica tal como se define en la reivindicación 1 de un polvo a base de hierro aleado con níquel mezclado con polvo de hierro puro. El polvo a base de hierro aleado con níquel está compuesto por partículas de núcleo de hierro, que se alean por difusión con níquel.

Adicionalmente, el polvo pulvimetalúrgico puede comprender además partículas de polvo de hierro puro aleadas por difusión adicionalmente con cobre.

La invención también se refiere al polvo a base de hierro que comprende partículas de núcleo de hierro, que se alean por difusión con níquel.

La invención también se refiere a un método tal como se define en la reivindicación 3 que comprende las etapas de combinar polvo de hierro puro con polvo de hierro que tiene níquel unido por difusión a la superficie del polvo de hierro o combinar polvo de hierro esencialmente puro con polvo de hierro que tiene níquel unido por difusión a la superficie del polvo de hierro y polvo de hierro que tiene cobre unido por difusión a la superficie del polvo de hierro, mezclar los polvos a base de hierro en cantidades predeterminadas, posiblemente mezclar la combinación con grafito y/u opcionalmente otros aditivos, compactar la mezcla y sinterizar los cuerpos en verde obtenidos para dar cuerpos sinterizados que tienen una variación despreciable de elementos de aleación y variación de propiedades mecánicas.

Descripción detallada de la invención Específicamente la composición metalúrgica de polvo a base de hierro según la invención se define por la reivindicación 1.

En particular el polvo de hierro esencialmente puro no se alea previamente con ningún otro metal.

Opcionalmente, la combinación pulvimetalúrgica puede comprender un polvo... [Seguir leyendo]

1. Combinación pulvimetalúrgica que consiste en:

- un polvo A a base de hierro que consiste en partículas de núcleo de hierro e impurezas inevitables mediante lo cual el 4-6% en peso de polvo A es níquel que se alea por difusión a las partículas de núcleo y

- un polvo B que consiste en partículas de hierro puro e impurezas inevitables, y

- opcionalmente un polvo C a base de hierro que consiste en partículas de núcleo de hierro que tienen cobre aleado por difusión a las partículas de núcleo e impurezas inevitables mediante lo cual el 5-30% en peso de polvo C es cobre que se alea por difusión a las partículas de núcleo, y

- opcionalmente grafito, hasta el 1% en peso, normalmente entre el 0, 2-0, 8% en peso, y

- opcionalmente aditivos seleccionados del grupo que consiste en lubricantes, aglutinantes, materiales de fase dura y agentes potenciadores de la maquinabilidad

el contenido de níquel en la combinación pulvimetalúrgica es del 1-5% en peso y el contenido de cobre en la combinación pulvimetalúrgica es del 0-4% en peso.

2. Combinación pulvimetalúrgica según la reivindicación 1, en la que la cantidad de cobre en la combinación pulvimetalúrgica es del 0, 5% < cobre º 3% en peso.

3. Combinación pulvimetalúrgica según la reivindicación 1 ó 2, en la que la combinación pulvimetalúrgica comprende grafito, hasta el 1% en peso, normalmente entre el 0, 2-0, 8% en peso.

4. Combinación pulvimetalúrgica según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende aditivos seleccionados del grupo que consiste en lubricantes, aglutinantes, materiales de fase dura, agentes potenciadores de la maquinabilidad.

5. Método de preparación de una combinación pulvimetalúrgica según la reivindicación 1, comprendiendo el método las etapas de

- mezclar un polvo A a base de hierro que consiste en partículas de núcleo de hierro e impurezas inevitables mediante lo cual el 4-6% en peso de polvo A es níquel que se alea por difusión a las partículas de núcleo y

- mezclar un polvo B que consiste en partículas de hierro puro e impurezas inevitables, y

- opcionalmente mezclar un polvo C a base de hierro que consiste en partículas de núcleo de hierro que tienen cobre aleado por difusión a las partículas de núcleo e impurezas inevitables mediante lo cual el 5-30% en peso de polvo C es cobre que se alea por difusión a las partículas de núcleo,

de tal manera que el contenido de níquel en la combinación pulvimetalúrgica es del 1-5% en peso y el contenido de cobre en la combinación pulvimetalúrgica es del 0-4% en peso.

6. Método según la reivindicación 5, en el que la cantidad de cobre en la combinación pulvimetalúrgica está dentro del intervalo del 0, 5-3% en peso.

7. Método según la reivindicación 5 ó 6, comprendiendo el método además mezclar grafito con la combinación pulvimetalúrgica.

8. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, comprendiendo el método además mezclar aditivos seleccionados del grupo que consiste en lubricantes, aglutinantes, otros elementos de aleación, materiales de fase dura, agentes potenciadores de la maquinabilidad, con la combinación pulvimetalúrgica.

9. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, comprendiendo el método además compactar la combinación pulvimetalúrgica para formar un cuerpo compactado.

10. Método según la reivindicación 9, comprendiendo el método además sinterizar dicho cuerpo compactado.