Composición de polvo metalúrgica.

Composición de polvo metalúrgica para preparar piezas compactadas,

que comprende: (a) al menos el 80 por ciento en peso de un polvo de hierro o a base de hierro; (b) hasta el 20 por ciento en peso de al menos un polvo de aleación; (c) desde el 0,05 hasta el 2 por ciento en peso de un agente aglutinante que comprende un alcohol graso C14-C30 satu-rado o insaturado, de cadena lineal o ramificado; y (d) desde el 0,001 hasta 0,2 por ciento en peso de negro de carbón.

Composición de polvo metalúrgica Campo de la invención La presente invención se refiere a una nueva composición de polvo metálico para la industria de la pulvimetalurgia. Par5 ticularmente, la invención se refiere a una composición de polvo a base de hierro que incluye un aglutinante para aglutinar aditivos, tales como elementos de aleación, a las partículas a base de hierro.

Antecedentes de la invención En la industria, se está volviendo cada vez más extendido el uso de productos metálicos fabricados mediante compactación y sinterización de composiciones de polvo a base de hierro. Los requisitos de calidad de estos productos metáli10 cos están elevándose continuamente y, como consecuencia, se desarrollan nuevas composiciones de polvo que tienen propiedades mejoradas. Una de las propiedades más importantes de los productos sinterizados finales es la densidad y las tolerancias dimensionales, que han de ser sistemáticas. A menudo se originan problemas con las variaciones de tamaño en el producto final debido a inhomogeneidades en la mezcla de polvo que va a compactarse. Estos problemas son especialmente pronunciados con mezclas de polvo que incluyen componentes pulverulentos, que difieren en cuanto 15 a tamaño, densidad y forma, un motivo por el que se produce segregación durante el transporte, almacenamiento y manejo de la composición de polvo. Esta segregación implica que la composición está compuesta de manera no uniforme, lo que significa a su vez que las piezas preparadas a partir de la composición de polvo están compuestas de diferente manera y, por consiguiente, tienen propiedades diferentes. Un problema adicional es que partículas finas, particularmente las de menor densidad tales como de grafito, producen la formación de polvo fino durante el manejo de la mezcla de polvo.

El pequeño tamaño de partícula de los aditivos también crea problemas con las propiedades de flujo del polvo, es decir la capacidad del polvo para comportarse como fluido, propósito del aglutinante es aglutinar firmemente y de manera eficaz las partículas de pequeño tamaño de los aditivos, tales como componentes de aleación, a la superficie de las partículas metálicas de base y, por consiguiente, reducir los problemas de segregación y formación de polvo fino. El propósi

to del lubricante es reducir la fricción interna y externa durante la compactación de la composición de polvo y sobre todo reducir la fuerza requerida para expulsar el producto compactado finalmente del molde.

Se han desarrollado diversos agentes aglutinantes orgánicos, véanse por ejemplo las patentes estadounidenses n.os 4.483.905 (Engstrom) , 4.676.831 (Engstrom) 4.834.800 (Semel) , 5.298.055 (Semel) , 5.290.336 (Luk) , 5.368.630 (Luk) .

La patente estadounidense n.º 5.480.469 (Storstrom) y el documento US5.525.293 proporcionan una breve revisión del 30 uso de agentes aglutinantes en la industria de la pulvimetalurgia.

En la publicación de patente WO 2005/061157 publicada recientemente, se da a conocer una combinación de aglutinación/lubricación de cera de polietileno y etilen-bisestearamida. En la composición de polvo usada para la compactación, la cera de polietileno está presente como una capa o un recubrimiento sobre las partículas de hierro o a base de hierro y aglutina las partículas de elemento de aleación y las partículas de etilen-bisestearamida a las partículas de hierro o a base de hierro. Se prefiere que la composición también incluya un ácido graso y un agente de flujo. Se logra una buena combinación de propiedades de DA, flujo, aglutinación y lubricación para la composición pulvimetalúrgica, que contiene una combinación de aglutinación/lubricación que incluye la cera de polietileno y etilen-bisestearamida, cuando el peso molecular medio de la cera de polietileno es de entre 500 y 750.

Ahora se ha encontrado que pueden obtenerse composiciones a base de hierro que tienen una densidad aparente no

tablemente mejorada y también flujo mejorado, si se usan alcoholes grasos en vez de cera de polietileno. En general, se ha encontrado que los alcoholes grasos en combinación con agentes de flujo proporcionan resultados interesantes con respecto a la densidad aparente y el flujo. La densidad aparente es esencial para el diseño de herramientas. Un polvo con baja densidad aparente necesita mayor altura de llenado, lo que da como resultado herramientas de prensado innecesariamente altas, y esto da como resultado a su vez carreras de compactación y expulsión más largas. Tal como se 45 mencionó previamente, el flujo es importante para la productividad. También se ha encontrado inesperadamente que cuando se compactan las nuevas composiciones metálicas de polvo, que incluyen alcoholes grasos como aglutinante y un agente de flujo, las piezas compactadas en verde obtenidas tienen excelente estabilidad del peso, es decir baja dispersión de peso dentro de un conjunto de piezas compactadas en verde. Esta propiedad es naturalmente de suma importancia para la producción de producto de alto rendimiento.

y un agente de flujo. Se logra una buena combinación de propiedades de DA, flujo, aglutinación y lubricación para la composición pulvimetalúrgica, que contiene una combinación de aglutinación/lubricación que incluye la cera de polietileno y etilen-bisestearamida, cuando el peso molecular medio de la cera de polietileno es de entre 500 y 750.

Ahora se ha encontrado que pueden obtenerse composiciones a base de hierro que tienen una densidad aparente notablemente mejorada y también flujo mejorado, si se usan alcoholes grasos en vez de cera de polietileno. En general, se 55 ha encontrado que los alcoholes grasos en combinación con agentes de flujo proporcionan resultados interesantes con respecto a la densidad aparente y el flujo. La densidad aparente es esencial para el diseño de herramientas. Un polvo con baja densidad aparente necesita mayor altura de llenado, lo que da como resultado herramientas de prensado inne

cesariamente altas, y esto da como resultado a su vez carreras de compactación y expulsión más largas. Tal como se mencionó previamente, el flujo es importante para la productividad. También se ha encontrado inesperadamente que cuando se compactan las nuevas composiciones metálicas de polvo, que incluyen alcoholes grasos como aglutinante y un agente de flujo, las piezas compactadas en verde obtenidas tienen excelente estabilidad del peso, es decir baja dispersión de peso dentro de un conjunto de piezas compactadas en verde. Esta propiedad es naturalmente de suma importancia para la producción de producto de alto rendimiento.

Se han mencionado alcoholes grasos en la bibliografía de patentes en relación con la lubricación en la patente estadounidense n.º 3.539.472. Específicamente, esta patente enseña que pueden incluirse pequeñas cantidades de alcoholes grasos en lubricantes que consisten principalmente en amidas o diamidas. La patente no se refiere a mezclas aglutinadas.

También la solicitud de patente japonesa 04-294 782, número de publicación 06-145701, menciona que pueden usarse alcoholes grasos como lubricantes. Específicamente, se mencionan alcoholes C30, alcoholes C50 y alcoholes C60. El texto de la solicitud también menciona alcoholes grasos superiores como aglutinantes.

elementos tienen un tamaño de partícula menor que aproximadamente 20 !m. la cantidad de los elementos de aleación en las composiciones pulvimetalúrgicas depende del elemento de aleación específico y las propiedades finales deseadas del componente sinterizado. Generalmente, puede ser de hasta el 20% en peso. Otros aditivos pulverulentos que pueden estar presentes son materiales de fase dura, materiales de formación de fase líquida y agentes de potenciación de la mecanizabilidad.

Los alcoholes grasos usados para la aglutinación de los elementos de aleación y/o aditivos opcionales son preferiblemente saturados, de cadena lineal y contienen de 14 a 30 átomos de carbono ya que tienen un punto de fusión ventajoso para la técnica de unión en estado fundido (melt-bonding) usada para aglutinar los elementos de aleación y/u otros aditivos opcionales. Los alcoholes grasos se seleccionan preferiblemente del grupo que consiste en alcohol cetílico, alcohol estearílico, alcohol araquidílico, alcohol behenílico y alcohol lignocerílico, y lo más preferiblemente se seleccionan del grupo que consiste en alcohol estearílico, alcohol araquidílico y alcohol behenílico. La cantidad de alcohol graso usado puede ser de entre el 0, 05 y el 2, preferiblemente de entre el 0, 1 y el 1 y lo más preferiblemente de entre el 0, 1 y el 0, 8% en peso de la composición metalúrgica. También pueden usarse combinaciones de alcoholes grasos como aglutinante.

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1. Composición de polvo metalúrgica para preparar piezas compactadas, que comprende:

(a) al menos el 80 por ciento en peso de un polvo de hierro o a base de hierro;

(b) hasta el 20 por ciento en peso de al menos un polvo de aleación;

(c) desde el 0, 05 hasta el 2 por ciento en peso de un agente aglutinante que comprende un alcohol graso C14-C30 saturado o insaturado, de cadena lineal o ramificado; y

(d) desde el 0, 001 hasta 0, 2 por ciento en peso de negro de carbón.

2. Composición de polvo según la reivindicación 1, en la que el alcohol graso es saturado y de cadena lineal.

3. Composición de polvo según la reivindicación 1, en la que el alcohol graso se selecciona del grupo que consiste en alcohol cetílico, alcohol estearílico, alcohol araquidílico, alcohol behenílico y alcohol lignocerílico.

4. Composición de polvo según la reivindicación 1, en la que el alcohol graso se selecciona del grupo que consiste en alcohol estearílico, alcohol araquidílico y alcohol behenílico.

5. Composición de polvo según la reivindicación 1-4, en la que el tamaño de partícula del negro de carbón es inferior a 200 nm.

6. Composición de polvo según la reivindicación 1-4, en la que el tamaño de partícula del negro de carbón es inferior a 100 nm.

7. Composición de polvo según la reivindicación 1-4, en la que el tamaño de partícula del negro de carbón es inferior a 50 nm.

8. Composición de polvo según la reivindicación 1, que comprende además un lubricante pulverulento, libre de metal, orgánico.

9. Composición de polvo según la reivindicación 8, en la que el lubricante pulverulento, libre de metal, orgánico se elige del grupo que consiste en amida esteárica, amida araquídica, amida behénica, amida estearilesteárica y etilenbis-estearamida.

10. Composición de polvo según la reivindicación 8, en la que el lubricante pulverulento, libre de metal, orgánico es behenamida.

11. Método de producción de una composición de polvo metalúrgica para preparar piezas compactadas, que comprende:

proporcionar los siguientes componentes: al menos el 80% en peso de un polvo de hierro o a base de hierro, hasta el 20% en peso de al menos un polvo de aleación, desde el 0, 05 hasta el 2% en peso de un agente aglutinante que comprende un alcohol graso C14-C30 y desde el 0, 001 hasta el 0, 2% en peso de negro de carbón;

mezclas los componentes anteriores a una temperatura superior al punto de fusión del aglutinante; y

enfriar la mezcla.