Método de compactación mejorado.

Un metodo de compactaci6n de composiciones pulvimetalurgicas, que comprende:

la compactaci6n de una composici6n pulvimetalOrgica con base de hierro que comprende un polvo con base de hierro y un lubricante, utilizando una presi6n de 600 MPa a 800 MPa para formar un asi denominado compacto bruto;

el calentamiento del compacto bruto a una temperatura de 300°C a 400°C y

la recompactaci6n del compacto bruto utilizando una presi6n de al menos 800 MPa para formar una pieza compactada.

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a técnicas de compactación mejoradas para uso en aplicaciones pulvimetalúrgicas que utilizan temperaturas y presiones más bajas que las que se suelen utilizar tradicionalmente en este campo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las piezas compactadas fabricadas a partir de polvos de hierro aislados son una alternativa adecuada a los aceros de laminación en aplicaciones de corriente alterna (AC). Tradicionalmente, las piezas compactadas para aplicaciones de corriente alterna electromagnética pulvimetalúrgicas se fabrican utilizando presiones de compactación tan altas como 16 - 2 MPa con el fin de conseguir una alta densidad de la pieza compactada cruda o bruta resultante. Estas altas fuerzas de compactación suelen deteriorar las partes mecánicas del dispositivo de compactación, en particular las utilizadas para obtener piezas con geometrías complejas.

Para conseguir densidades más altas en las piezas pulvimetalúrgicas para aplicaciones de corriente alterna no electromagnéticas, el denominado compacto bruto se calienta a temperaturas superiores a 65°C con el fin de eliminar el lubricante, seguido por una recompactación a presiones de compactación de 6-8 MPa. Se consiguen, de este modo, densidades más altas recompactando el metal para rellenar todos los huecos dejados por el lubricante eliminado.

Un método que implica una técnica de doble presión-doble sinterización para las piezas basadas en hierro se da a conocer en la solicitud de patente europea EP 457 418 A1.

Para las aplicaciones de corriente alterna electromagnética, sin embargo, se suele aplicar un revestimiento sobre el polvo metálico para eliminar el contacto metal a metal. Estos revestimientos no pueden soportar la temperatura excesiva normalmente utilizada para la eliminación del lubricante.

En consecuencia, lo que se necesita son métodos de compactación para polvos aislados que utilizan presiones de compactación más bajas y menores temperaturas de eliminación del lubricante, al mismo tiempo que mantienen las altas densidades de la pieza compactada.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Se describen, a continuación, métodos de compactación de composiciones pulvimetalúrgicas que comprenden la compactación de una composición pulvimetalúrglca basada en hierro utilizando una presión de 6 a 8 MPa para formar un compacto bruto; el calentamiento del compacto bruto a una temperatura de 3 a 4°C y la recompactación del compacto bruto a una presión de al menos 8 MPa para formar una pieza compactada. Las piezas compactadas obtenidas según estos métodos se describen también a continuación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La Figura 1 ¡lustra, para una forma de realización de la invención, los efectos de las temperaturas de precompactación sobre la densidad de las piezas compactadas brutas después de la segunda compactación.

La Figura 2 ilustra la presión de compactación requerida para conseguir una alta densidad utilizando técnicas de compactación convencionales. La densidad de un compacto que utiliza un método de realización preferido de la invención se ¡lustra también en esta figura.

La Figura 3 ilustra la resistividad observada como una función de la temperatura de pre-recompactaclón en una forma de realización de la invención.

La Figura 4 ¡lustra la pérdida de núcleo observada como una función de ia temperatura de pre-recompactación en una forma de realización de la Invención.

La Figura 5 ilustra un diagrama de flujo de una forma de realización de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE FORMAS DE REALIZACIÓN ILUSTRATIVAS

Se ha descubierto que las piezas compactadas de alta densidad pueden obtenerse con procesos pulvlmetalúrgicos (PM) utilizando presiones de compactación tan bajas como 8 MPa y temperaturas de eliminación de lubricante tan bajas como 3°C. Se ha descubierto también que no solamente se pueden conseguir altas densidades con presiones más bajas y temperaturas más bajas que las convencionalmente empleadas en las técnicas

pulvimetalúrgicas, sino también que las piezas compactadas resultantes tienen alta resistividad eléctrica y baja pérdida de núcleo.

Tal como aquí se utiliza, el término resistividad es una medida de la fuerza con la que un material se opone a la circulación de corriente eléctrica. En aplicaciones de corriente alterna pulvimetalúrgicas, PM AC, se suele tratar de maximizar la resistividad.

Tal como aquí se utiliza, el término pérdida de núcleo es la cantidad de energía magnética procedente de un campo magnético alterno aplicado, que se pierde para (convierte en) calor por peso unitario de un material magnético sometido a ese campo aplicado. En las aplicaciones de corriente alterna pulvimetalúrgicas, PM AC, debe reducirse al mínimo la pérdida de núcleo.

Los procesos pulvimetalúrgicos a los que se refiere la presente invención suelen utilizar polvos metalúrgicos basados en hierro. Realizaciones, a modo de ejemplo, de los polvos metalúrgicos basados en hierro, tal como aquí se utiliza dicho término, son polvos de hierro prácticamente puro, polvos de hierro previamente aleados con otros elementos (a modo de ejemplo, elementos de fabricación de acero) que mejoran la resistencia mecánica, las propiedades electromagnéticas u otras propiedades deseables del producto final y polvos de hierro a los que se han unido por difusión otros elementos. El polvo basado en hierro puede ser una mezcla de un polvo de hierro atomizado y un hierro esponjoso u otro tipo de polvo de hierro.

Más concretamente, los polvos de hierro puros son polvos de hierro que contienen no más de aproximadamente un 1, por ciento en peso, preferentemente no más de aproximadamente ,5 por ciento en peso de impurezas normales. Estos polvos de hierro prácticamente puros son preferentemente polvos atomizados preparados mediante técnicas de atomización. Ejemplos de dichos polvos de hierro de calidad metalúrgica, muy compresibles, son la serie ANCORSTEEL 1 de polvos de hierro puro, p.e., 1, 1B y 1C, disponibles a través de Hoeganaes Corporation, Riverton, New Jersey. A modo de ejemplo, el polvo de hierro ANCORSTEEL 1 tiene un perfil de filtrado típico de aproximadamente 22 por ciento en peso de las partículas por debajo de una criba n° 325 (serie de Estados Unidos) y aproximadamente un 1 por ciento en peso de las partículas mayores que una criba n° 1 con el resto entre estos dos tamaños (cantidades de trazas superiores a la criba n° 6). El polvo ANCORSTEEL 1 tiene una densidad aparente desde aproximadamente 2,85 - 3, g/cm3, normalmente 2,94 g/cm3. Otros polvos de hierro prácticamente puro, que se pueden utilizar en la invención, son polvos de hierro esponjoso típicos tales como polvo ANCOR MH-1 de Hoeganaes.

El polvo basado en hierro puede incorporar uno o más elementos aleantes que mejoran las propiedades mecánicas u otras propiedades de la pieza metálica final. Dichos polvos basados en hierro pueden ser polvos de hierro, preferentemente de hierro prácticamente puro, que han sido mezclados o pre-aleados con uno o más de dichos elementos. Los polvos basados en hierro utilizables incluyen también combinaciones de polvos de hierro puro y polvos pre-aleados. Los polvos basados en hierro pre-aleados se preparan realizando una fusión de hierro y de los elementos aleantes deseados, y posteriormente atomizando la masa fundida, con lo que las gotículas atomizadas forman el polvo al producirse la solidificación.

Ejemplos de elementos aleantes que pueden previamente alearse con hierro, o mezclarse con polvos de hierro puro y/o pre-aleados incluyen, sin limitación, molibdeno, manganeso, magnesio, silicio, niquel, vanadio, columbio (niobio), fósforo y sus combinaciones. Los elementos aleantes preferidos son molibdeno, fósforo, níquel, silicio y sus combinaciones. La cantidad del elemento o elementos aleantes incorporados depende de las propiedades deseadas en la pieza metálica final. Los polvos de hierro pre-aleados, que incorporan dichos elementos aleantes, están disponibles a través de Hoeganaes Corp., como parte de su línea de polvos ANCORSTEEL.

Otro ejemplo de polvos basados en hierro aleados son polvos basados en hierro enlazados por difusión, que son partículas de hierro prácticamente puro que tienen una capa o revestimiento de uno o más otros elementos aleantes o metales, tales como elementos de fabricación de acero, difundidos en sus superficies exteriores. Un proceso típico para obtener dichos polvos es atomizar una masa fundida de hierro y luego, combinar este polvo atomizado con los polvos aleantes y efectuar un recocido de esta mezcla de polvos en un horno.

Los polvos basados en hierro que son útiles en... [Seguir leyendo]

1. Un método de compactación de composiciones pulvimetalúrgicas, que comprende:

la compactación de una composición pulvimetalúrgica con base de hierro que comprende un polvo con base de hierro y un lubricante, utilizando una presión de 6 MPa a 8 MPa para formar un así denominado compacto bruto;

el calentamiento del compacto bruto a una temperatura de 3°C a 4°C y

la recompactación del compacto bruto utilizando una presión de al menos 8 MPa para formar una pieza compactada.

2. Un método según la reivindicación 1, en donde el compacto bruto se calienta a una temperatura superior al punto de fusión del lubricante, pero inferior a 65°C antes de la etapa de recompactación.

3. Un método según la reivindicación 1, en donde el compacto bruto se enfría por debajo de 15°C, antes de la etapa de recompactación.

4. Un método según la reivindicación 1, en donde el compacto bruto se enfría a la temperatura ambiente antes de la etapa de recompactación.