COMPOSICIÓN Y PROCEDIMIENTO DE OBTENCIÓN DE TABLETAS DE Mn.

Composicióny procedimiento de obtención de tabletas de Mn Sector de la TécnicaLa presente invención se refiere a una mezcla de aditivos en la preparación de tabletas compactadas de 5metales para añadir como aleantes a una colada de otro metal, principalmente aluminio. Más concretamente se refiere al uso de una mezcla de polímeros orgánicos que mezclados en las proporciones adecuadas permite obtener tabletas de polvo de Mn con buena consistencia, en términos de resistencia 10mecánica, y de fácil disolución en coladas de metales.Estado de la TécnicaEn la industria de aleado de aleaciones de metales han existido tradicionalmente dos estrategias para realizar el 15proceso de aleado. Por un lado se han utilizado aleaciones madre con bajos contenidos de elementoaleante, típicamente menor del 60%. Entre las principales desventajas del uso de este tipo de aleaciones madre están: que añaden una gran cantidad de material frío a la colada, que el stock y el 20transporte de este producto supone unos costes importantes para la fundición y que el aluminio que se utiliza en dichas aleaciones proviene comúnmente de fundiciones previas, añadiendo dificultad en el control de la composición del mismo. Este tipo de aleaciones madre ha vuelto a suscitar 25interés muy recientemente (US2010313712) en tanto que se han obtenido aleaciones (en forma de salpicaduras) con hasta el 93% de contenido de Mn, hasta un 5% en total de Si y Fe, y el resto aluminio. Su alto contenido en aleante minimiza el descenso de temperatura del horno de fundición y se anuncian 30tasas de recuperación de aleante cercanas al 100% en periodos de aproximadamente 15 minutos. Sin embargo, la principal desventaja de estas aleaciones madre sigue siendo su elevado coste.Por otro lado, en los años setenta del siglo XX 35comenzaron a aparecer en el mercado compactos de polvo delmetal aleante en concentraciones típicas de alrededor del 70%. Esta estrategia reduce en gran medida los problemas derivados del uso de las aleaciones madre tradicionales. Desde la implantación a escala mundial del método de compactos de polvos como principal método de aleado de aleaciones de aluminio, el mercado ha presionado a los fabricantes para incrementar el contenido del Mn en sus 5productos. Este aumento supone, además, disminuir la dependencia del aluminio, que es un material caro y sujeto a cambios en su cotización. Obtener tabletas con alto o muy alto contenido en Mn supone, sin embargo, una serie de retos tecnológicos como 10pueden ser:a) Conseguir mezclas homogéneas del metal aleante (Mn) con aluminio o con otro tipo de aglomerantes que presentan distintas densidades y granulometrías. Es bien conocido que la diferencia de densidades y/o granulometrías de dos tipos 15de polvos dificulta su mezcla homogénea puesto que los más ligeros y las partículas más pequeñas tienden a ir al fondo del recipiente de mezcla, deshomogeneizando la misma. Este problema es crítico cuando se trabaja con altas concentraciones de uno de los elementos de mezcla (>80%) ;20b) Asegurar la fluidez de la mezcla de polvos desde los depósitos hasta las prensas donde se realizan los compactos. En concreto, el manejo de polvos y sus mezclas de manera eficiente a escala industrial exige su buen flujo a través de los distintos dispositivos, tolvas, conductos etc. de las 25plantas de producción. Es sabido que la presencia de polvos muy finos (<100 micras de diámetro) incrementa sustancialmente la superficie de contacto entre partículas, lo que dificulta enormemente el flujo del polvo hacia las prensas de compactación;30c) Minimizar el tiempo de compactación de la mezcla de polvos para incrementar la productividad.La mayor inversión de las empresas de fabricación de compactos de polvos se centra en el sistema de prensas. Por este motivo se busca minimizar su número. Para que los niveles de productividad 35de las fábricas sean competitivos, se tiende a reducir los tiempos de compactación de la mezcla de polvos hasta unos pocos segundos. Este factor condiciona la consistencia de los compactos obtenidos cuando se trabaja con bajas concentraciones de elemento aglomerante;d) Minimizar la degradación de las prensas y los punzones debidos al efecto abrasivo del Mn y otros metales similares;e) Obtener tabletas con suficiente consistencia, en 5términos de resistencia mecánica, para facilitar su manipulación y transporte.La consistencia mecánica de las tabletas de polvo disminuye con el contenido de elemento aglomerante, hecho que presenta dos inconvenientes. El primero es que la fragilidad de las tabletas aumenta. Por lo 10tanto se rompen fácilmente, lo que, además de complicar su manejo, dificulta el control de la cantidad de material aleante que se añade a las coladas. El segundo es el riesgo importante de inflamabilidad como consecuencia de los polvos finos que se desprenden de este tipo de tabletasen un 15ambiente de altas temperaturas como es el de una fundición;f) Obtener velocidades de disolución suficientemente rápidas para minimizar los tiempos de fundición al tiempo que se logra una buena homogeneidad del aleante en la colada. Las velocidades de disolución de las tabletas 20convencionales (hasta 85% de Mn) son aceptables industrialmente. Además, la presencia de pequeñas cantidades de ceras orgánicas empleadas como lubricantes acelera el proceso de disolución de las tabletas cuando se usa aluminiocomo aglomerante (US6149710) . Sin embargo, estas ceras no 25tienen el mismo poder aglomerante que el aluminio y además, no se deben añadir en porcentajes superiores al 5% puesto que incrementan la escoria de la colada, provocan un exceso de humos, e introducen hidrógeno y carbono en la aleación resultante; 30g) Disminuir la contaminación. Para ello, hay que evitar el uso de materiales aglomerantes que sean nocivos tanto a nivel humano como medioambiental o que deterioren las propiedades de la aleación resultante final. En la actualidad, está extendido el uso de aluminio como material 35aglomerante y de materiales como: fluoruros, cloruros y carbonatos, que favorecen la disolución de las tabletas. Estos componentes, además de ser perjudiciales para el medio ambiente, han demostrado serlo tambiénpor las inclusiones que generan en las aleaciones obtenidas.Breve descripción de la invención Con la finalidad de fabricar compactos de polvos siendo 5el Mn el principal elemento, en una concentración típicamente >70%, se presenta el uso de una mezcla de polímeros orgánicos con doble función, de aglomerante y lubricante, para su fabricación. Esta mezcla de polímeros permite obtener compactos con una buena resistencia mecánica 10al tiempo que reduce la pérdida de polvos finos durante su manipulación. Además, se favorece la disolución del manganeso durante la colada en comparación con los compactos que usan aluminio como elemento aglomerante y se reduce el coste, ya que se minimiza el uso de este elemento, llegando 15incluso a evitarse.De este modo, es un primer objeto de esta invención unacomposición para la fabricación de tabletas de Mn caracterizada por que comprende: (a) polvo de Mn en un porcentaje comprendido entre un 70% y un 99.5%en peso, y 20más preferentemente entre un70% y un 97% de la composición; (b) un primer aglomerante en polvo seleccionado entre al menos un polímero orgánico insoluble en agua oal menos un polímero orgánico soluble en agua, o una mezcla de ambos, donde dicho polímero orgánico no es una cera; y (c) un 25posible segundo aglomerante en polvo seleccionado preferentementeentre aluminio, hierro, osus respectivas aleaciones.A efectos de esta patente, se entiende por polvo el productoque queda de un sólido tras ser reducido a partes 30muy menudas, generalmente con un tamaño de partícula comprendido entre 1 y 1000 µm.Un intervalo típico de tamaños es el que se indica en las Tablas II y III de ladescripción detallada de la invención. Asimismo, es objeto de la invención el procedimiento de 35ºbtención de tabletas de Mn a partir de la composiciónanteriormente descrita. Dicho procedimiento se caracterizaporque comprende compactar los distintos elementos que formanla composición a temperatura ambiente (10ºC-45ºC) .Además, si a la tableta formada por la mezcla (o no) de polímeros y el polvo de Mn, se le aplica un tratamiento térmico, posterior a la compactación, a una temperatura por encima de la temperaturade fusión de los polímeros, se 5consigue una gran uniónentre los componentes de la tableta, mejorando de manera notable su resistencia mecánica y en menor medida su disolución en el caldo.Por tanto, en una realización preferida de la invención, el procedimiento puede comprender una etapa posterior a la compactación de 10tratamiento térmico de la composición.Finalmente, es objeto de la invención las tabletas de Mn obtenidas a partir de dicho procedimiento y su uso en coladas de metales, preferentemente,...

1.Composiciónpara la fabricación de tabletasde Mn caracterizada por quecomprende: (a) polvo de Mnen un porcentaje comprendido entre un 70% 5y un 99.5%en peso de la composición; (b) un primeraglomerante en polvoseleccionado entre al menos un polímero orgánico insoluble en agua oal menos un polímero orgánico soluble en agua, o unamezcla de ambos, donde dicho primer aglomerante no es 10una cera.2.Composición, de acuerdo a la reivindicación 1, donde el primer aglomerante se encuentra comprendido entre un 0, 05% y un5%en peso de la composición.153.Composición, de acuerdo a la reivindicación 1 ó 2, caracterizada por que comprende un segundo aglomerante en polvoseleccionado entre aluminio, hierro, ocualquiera de sus aleaciones. 204.Composición, de acuerdo a la reivindicación 3, donde elsegundo aglomerante se encuentra en un porcentaje inferior al30% en peso de la composición. 255.Composición, de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde el polímero orgánico insoluble en agua es seleccionado de un grupo que consiste en polímeros de alcoholes vinílicos, poliuretanos, poliamidas, poliacrilatos y polimetacrilatos, así como 30cualquiera de sus combinaciones.6.Composición, de acuerdo a la reivindicación 5, donde el polímero orgánico insoluble en aguaes seleccionado de un grupo que consiste enacetato de polivinilo o PVA, 35polivinil butiral y polioximetileno, así como cualquiera de sus combinaciones. 7.Composición, de acuerdo a la reivindicación 6, donde el polímero orgánico insoluble en agua comprende 8 partes (p/p) de PVA y 2 partes (p/p) de polivinilpirrolidona.8.Composición, de acuerdo a una cualquiera de las 5reivindicaciones 1 a 7, donde el polímero orgánico insoluble en agua es un polímero conun peso molecular por encima de 1000 g/mol.9.Composición, de acuerdo a una cualquiera de las 10reivindicaciones 1 a 8, donde el polímero orgánico soluble en agua es seleccionado de un grupo que consiste en polietilenglicol, óxido de polietileno, polietileno, copolímeros de etileno, polipropileno yóxido de propileno, así como cualquiera de sus combinaciones.1510.Composición, de acuerdo a lareivindicación 9, donde el polímero orgánico soluble en agua es un polímero conun peso molecular por encima de 1000 g/mol.2011.Procedimiento de obtención de tabletas de Mn a partir de una composición de acuerdo a una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque comprende la compactación de los elementos que componen dicha composición a temperatura ambiente. 2512.Procedimiento, de acuerdo ala reivindicación 11, caracterizado por que comprende una etapa, posterior a la compactación, de tratamiento térmico a una temperatura por encima de la temperatura de fusión de al menos un polímero 30ºrgánico insoluble en agua o de al menos un polímero orgánico soluble en agua.13.Tableta de Mn obtenida a partir de un procedimiento de acuerdo a lareivindicación11 o 12. 3514.Uso de una tableta según la reivindicación 13 como elemento aleante en la colada de metales.  