Facultad de Ingeniería Mecánica y Ciencias de la Producción

Trabajo de Procesos de Manufactura

Nombre: Anthony Córdova Moreno

Paralelo: 2

Tema: Proceso Hoeganaes

Composiciones Mejoradas de polvo a Base de Metal Conteniendo Carburo de Silicio como polvo de Aleación.La presente Patente se trata el uso de composiciones metalúrgicas de polvo para fabricar piezas compactadas. Las composiciones de polvo comprenden un polvo base de metal para metalurgia de polvo al que se añade o mezcla carburo de silicio, preferentemente en su forma de polvo, como un polo de aleación para mejorar la Resistencia.

El Carburo de silicio es añadido con uno o más de los polvos de metal, tal como el polvo a base de hierro atomizado. La adición de Carburo de Silicio, sorprendentemente aumenta dramáticamente la Resistencia y la ductilidad de los compactos a partir de las composiciones de polvo, en partículas cuando se utilizan temperaturas incrementadas de sinterizacion durante el procesamiento, son un efecto significativo sobre el cambio dimensional del producto. E uso de carburo de silicio disminuye a gran medida y en algunos caos, elimina por completo, la necesidad de utilizar elementos de aleación adicionales para mejorar la Resistencia mecánica tales como cobre, níquel, manganeso, grafito, etc.

Es preferible mezclar el polvo que contiene carburo de silicio en la composición metalúrgica en la forma de carburo, pero la presente invención se puede realizar también mezclando, pre-aleando primero, por cualquier medio, el carburo de silicio con cualquier otro componente en polvo del polvo metalúrgico, en otras palabras, el carburo de silicio se puede añadir también como un polvo de aleación binario, terciario, etc. Con otros polvos o elementos de aleación. n. Por ejemplo, el carburo de silicio se puede combinar primero con otro polvo de aleación y este polvo combinado se puede mezclar luego con el polvo a base de metal para formar la composición metalúrgica con la adición de cualesquiera otros polvos de aleación opcionales, agentes ligantes, lubricantes, etc., según se examina más adelante. Además, el polvo que contiene carburo de silicio se puede ligar con el polvo a base de metal mediante un proceso de ligado por difusión convencional. En dicho proceso de ligado por difusión, el polvo a base de hierro y el polvo que contiene carburo de silicio se combinan y someten a temperaturas de entre 800-1000◦C para ligar los polvos entre sí.

Los componentes de las composiciones de polvo metalúrgico, para uso en la invención, se pueden preparar siguiendo técnicas de metalurgia de polvo convencionales. Generalmente, el polvo a base de metal, polvo de carburo de silicio, y opcionalmente, el lubricante sólido y los polvos de aleación adicionales (junto con cualquier otro aditivo usado) se mezclan juntos utilizando técnicas de metalurgia de polvo convencionales, tales como el uso de un mezclador de doble cono. La composición de polvos mezclados está preparada entonces para su uso. La composición de polvo metalúrgico puede contener también uno o más agentes ligantes, en particular donde se utiliza un polvo de aleación separado

adicional, para ligar los diferentes componentes presentes en la composición de polvo metalúrgico a fin de inhibir la segregación y reducir el empolvamiento. Dichos agentes ligantes comprenden, por ejemplo, poliglicoles tales como glicol de polietileno o glicol de polipropileno; glicerina; alcohol de polivinilo; homopolímeros o copolímeros de acetato de vinilo; éster celulósico o resinas de éter; polímeros o copolímeros de metacrilato, resinas alquídicas; resinas de poliuretano; resinas de poliéster; o sus combinaciones.

La cantidad de agente ligante presente en la composición metalúrgica de polvo depende de factores tales como la densidad, la distribución de tamaños de partículas y las cantidades del polvo de aleación de hierro, el polvo de hierro y el polvo de aleación opcional en la composición metalúrgica de polvo.

La pieza compactada (“cruda”) es a continuación sinterizada para mejorar su resistencia. Según la presente invención, la sinterización se realiza a una temperatura de por lo menos 2250◦F (1230◦C), y más preferentemente por lo menos a 2300◦F (1260◦C). La sinterización se realiza durante un tiempo suficiente para conseguir la aleación y ligamiento metalúrgicos

Sinterizar la composición de polvo que contiene carburo de silicio a una temperatura que hará que el carburo de silicio se difunda en la matriz de hierro de modo que se produzca su aleación con el hierro. Procesos adicionales, tales como forja u otra técnica de fabricación adecuada u operación secundaria se puede utilizar para obtener la pieza acabada. El uso de carburo de silicio como un elemento de aleación proporciona piezas compactadas, que tienen valores de dureza relativamente altos después de la sinterización. El uso de carburo de silicio en la manera descrita, en métodos donde la etapa de sinterización se realiza a temperaturas elevadas, en muchos casos niega la necesidad de someter la pieza compactada a un tratamiento térmico posterior después de la etapa de sinterización para mejorar sus propiedades de dureza.

Procedimiento para Producir una Composición Lubricada de Polvo Metalúrgico El lubricante se aporta como una sal de metal de un ´ácido graso, siendo el metal preferentemente susceptible de formar una aleación con hierro bajo condiciones de sinterizacion convencionales. Los procedimientos de la invención proporcionan un polvo metalúrgico auto lubricado que, en la compactación y sinterizacion utilizando técnicas de metalurgia de polvo convencionales, produce piezas con superiores propiedades de resistencia y densidad. El polvo puede ser formulado sin necesidad de adicción separada de otros aglutinantes o lubricantes orgánicos. El polvo metalúrgico puede ser compactado y sinterizado usando técnicas de metalurgia de polvo convencionales.

El lubricante es introducido en forma de una sal de metal de un ácido graso en solución en un disolvente orgánico. El polvo a base de hierro es entonces humedecido con la solución de manera que asegure el contacto ´ıntimo y homogéneo entre la solución y los polvos a base de hierro.

El revestimiento de sal de metal de ácido graso cumple dos importantes funciones. La porción de ácido graso proporciona lubricidad a la composición de polvo en la compactación, mientras que la porción de metal proporciona partículas de metal ultra finas que forman las deseadas aleaciones a lo largo de los límites de grano en la sinterizacion.

La cantidad de sal suministrada a los polvos a base de hierro puede ser optimizada para una aplicación particular. El componente de metal actúa como una ayuda de sinterizacion que proporciona resistencia aumentada y es por tanto beneficioso a niveles suficientemente altos para promover buena formación de aleación. El componente de ´ácido graso actúa como un lubricante interno, pero como la porción orgánica también ocupa espacio, su presencia puede afectar negativamente a la compresibilidad. Las partículas a base de hierro que son ´útiles en la invención son cualquiera de las partículas de hierro o que contienen hierro (incluido acero) que pueden ser mezcladas con partículas de otros materiales de aleación para uso en procedimientos metalúrgicos estándar de polvo.

Los polvos pre aleados son partículas de hierro que han sido pre aleadas con uno o más elementos de la clase que son conocidos en las técnicas metalúrgicas para incrementar la resistencia, endurecimiento, propiedades electromagnéticas, u otras propiedades deseables del producto sinterizado final.

Un ejemplo de un polvo a base de hierro pre aleado es hierro pre aleado con molibdeno (Mo), una versión preferida del cual puede ser producida vaporizando una fusión de hierro sustancialmente puro que contiene desde aproximadamente 0.5 a aproximadamente 2.5 por ciento en peso de Mo.

Las partículas a base de hierro ligadas por difusión son partículas de hierro sustancialmente puro que tienen una capa o revestimiento de uno o más de otros metales, tales como elementos productores de acero, difundida en sus superficies exteriores

La sal de metal de ´ácido graso es revestida sobre el polvo de metal a base de hierro en forma de una solución en un disolvente orgánico. El disolvente orgánico es preferiblemente volátil, sustancialmente no polar, y químicamente inerte tanto a la sal de metal como al polvo a base de hierro. Un disolvente preferido para uso con sales de cobre es el tetrahidrofurano (THF).

El procedimiento de revestimiento es realizado de manera que el polvo a base de hierro entre ´íntimamente en contacto con la solución de la sal de metal. La concentración de la solución de sal de metal no es crítica, pero a causa de factores tales como coste del disolvente, coste de la separación y relación ambiental, la cantidad de disolvente (es decir, la dilución de la solución) no sería generalmente mayor de la necesaria para asegurar que la cantidad de polvo a revestir pueda ser completamente empapada.

BIBLIOGRAFÍA Hoeganaes Corporation, Composiciones mejoradas de polvo a base de metal conteniendo

carburo de silicio como polvo de aleación. España, Patente, No 2 356 885 ed. 2000. Hoeganaes Corporation, Procedimiento para producir una composición lubricada de polvo

metalúrgico. España, Patente, No : 2 144 014 ed. 1993.

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