ES2201525T3

ES2201525T3 - Lubricante para composicion pulvimetalurgica.

Info

Publication number: ES2201525T3
Application number: ES98941991T
Authority: ES
Inventors: Hilmar Vidarsson
Original assignee: Hoganas AB
Current assignee: Hoganas AB
Priority date: 1997-09-01
Filing date: 1998-09-01
Publication date: 2004-03-16
Anticipated expiration: 2018-09-01
Also published as: KR20010023506A; US6605251B1; KR100561657B1; TW510918B; AU9013598A; SE9703151D0; BR9811743A; CA2302698C; RU2208499C2; BR9811743B1; CN1119212C; EP1027184B1; JP2008285762A; EP1027184A1; WO1999011406A1; JP2008115471A; DE69816108D1; DE69816108T2; CN1268909A; ATE244087T1

Abstract

Composición de polvo metálico para compactación que contiene un polvo metálico y un lubricante, caracterizada porque el lubricante contiene un polímero a base de poliolefina, que tiene un peso molecular promedio en peso Mµ, de 500 - 10.000, preferentemente 1.000 - 10.000.

Description

Lubricante para composición pulvimetalúrgica.

La presente invención se refiere a una composición de polvo metálico que contiene un tipo específico de lubricantes. La invención tiene que ver, además, con un método para la fabricación de productos sinterizados mediante el uso de estos lubricantes, así como el uso de estos lubricantes en composiciones de polvo metálico en compactación. Más específicamente, la invención tiene que ver con composiciones de polvo metálico que, al ser prensadas, dan como resultado productos con alta resistencia a la rotura transversal. Los lubricantes tienen la ventaja que pueden ser utilizados en composiciones destinadas tanto para compactación en caliente como en frío.

En la industria, el uso de productos metálicos fabricados mediante compactación y sinterización de composiciones de polvo metálico está volviéndose cada vez más generalizado. Se está fabricando una cantidad de productos diferentes, de diversas formas y espesores, y los requerimientos de calidad que se exigen a estos productos son que los productos metálicos fabricados tengan tanto alta densidad así como alta resistencia.

En compactación de metal, se utilizan distintos márgenes de temperaturas estándar. De este modo, la prensa en frío es utilizada principalmente para compactar polvo metálico (el polvo se encuentra a temperatura ambiente). Tanto la prensa en frío como en caliente requieren del uso de un lubricante.

La compactación a temperaturas por encima de la temperatura ambiente tiene ventajas notables, produciendo un producto de mayor densidad y mayor resistencia que la compactación realizada a temperaturas más bajas.

La mayoría de los lubricantes utilizados en compactación en frío no pueden utilizarse en compactación a altas temperaturas, ya que parecen ser efectivos solamente dentro de un intervalo de temperatura. Un lubricante ineficaz aumenta considerablemente el desgaste de la herramienta de compactación.

El grado de desgaste de la herramienta está influenciado por distintos factores, tales como la solidez del material de la herramienta, la presión aplicada, y la fricción entre el compacto y la pared de la herramienta cuando se compacta y expulsa el compacto. Este último factor se encuentra fuertemente relacionado con el lubricante utilizado.

La fuerza de expulsión es la fuerza necesaria para expulsar el compacto de la herramienta. Debido a que una alta fuerza de expulsión no sólo aumenta el desgaste de la herramienta de compactación, sino también deteriora el compacto, esta fuerza debería preferentemente ser reducida.

Sin embargo, la utilización de un lubricante puede crear problemas en la compactación, y por lo tanto es importante que el lubricante sea el adecuado al tipo de compactación que se va a realizar.

Para tener un rendimiento satisfactorio, se debería forzar el lubricante hacia fuera de la estructura porosa de la composición de polvo en la operación de compactación, y hacia el espacio entre el compacto y la herramienta, lubricando de este modo las paredes de la herramienta de compactación. Mediante dicha lubricación de las paredes de la herramienta de compactación, se reduce la fuerza de expulsión.

Otro motivo por el cual el lubricante debe emerger del compacto es que si no lo hiciera crearía poros en el compacto después de la sinterización. Es bien sabido que los poros grandes tienen un efecto adverso sobre las propiedades de resistencia dinámicas del producto.

Un objetivo de la presente invención es posibilitar la fabricación de productos compactados con alta resistencia a la rotura transversal, alta densidad en verde, así como productos sinterizados con alta densidad sinterizada y baja fuerza de expulsión mediante la utilización del lubricante específico en polvos metálicos. Ya que el compacto está sujeto a un considerable estrés al momento de ser expulsado de la herramienta de compactación y como el producto debe mantenerse unido durante el manejo entre la compactación y la sinterización sin quebrarse o deteriorarse de ninguna forma, es importante que posea alta resistencia a la rotura transversal. Esto resulta particularmente importante en el caso de partes delgadas.

El lubricante utilizado de acuerdo con la invención contiene un polímero basado en poliolefina, que posee un peso molecular promedio en peso M_{w} de 500 - 10.000. Las poliolefinas son un grupo de polímeros termoplásticos con distintos grados de cristalinidad. Las poliolefinas están subdivididas en poliolefinas simples, poli (\alpha-olefinas) y copolímeros basados en olefinas y/o \alpha-olefinas. Los copolímeros pueden también incluir otros tipos de comonómeros tales como los acetatos de vinilo, acrilatos, estirenos, etc. Las Poli(\alpha-olefinas) incluyen polímeros tales como polipropileno y poli(1-buteno). Sin embargo, las poliolefinas simples incluyen polímeros tales como polietileno de baja densidad en cadena ramificada y polietileno de alta densidad en cadena lineal. Los polietilenos de cadena lineal de peso molecular relativamente bajo son llamados ceras de polietileno.

El polímero es preferentemente una cera de polietileno. El lubricante puede ser utilizado tanto en compactación en frío como en caliente, pero en compactación en caliente el peso molecular promedio en peso M_{w} del lubricante es preferentemente de 1.000 - 10.000.

Preferentemente, el lubricante tiene una polidispersidad M_{w}/M_{n} menor que 2,5, preferentemente menor que 1,5.

Además, la invención está relacionada con métodos para la fabricación de productos sinterizados, tanto por compactación en frío como en caliente. El método por compactación en frío de acuerdo con la invención comprende los siguientes pasos:

a) mezclar un polvo metálico y un lubricante en una composición de polvo metálico

b) compactar la composición de polvo metálico en un cuerpo compactado, y

c) sinterizar el cuerpo compactado, con el uso de un lubricante de acuerdo con la invención, el cual tiene un peso molecular promedio en peso M_{w} de 500 - 10.000.

El método por compactación en caliente de acuerdo con la invención comprende los siguientes pasos:

a) mezclar un polvo metálico y un lubricante en una composición de polvo metálico,

b) pre-calentar la composición de polvo metálico a una temperatura pre-determinada,

c) compactar la composición de polvo metálico en la herramienta calentada, y

d) sinterizar el polvo metálico compactado, con el uso de un lubricante de acuerdo con la invención, el cual tiene un peso molecular promedio en peso M_{w} de 1.000 - 10.000.

La presente invención se relaciona, además, con la utilización de un lubricante de acuerdo a la invención en una composición de polvo metalúrgica en compactación en frío y en caliente.

El lubricante puede constituir 0,1 - 2,0% en peso de composición de polvo metálico de acuerdo con la invención, preferentemente 0,2 - 0,8% en peso, basado en la cantidad total de la composición de polvo metálico. La posibilidad de utilizar el lubricante en pequeñas cantidades es una característica especialmente ventajosa de la invención, ya que permite que los compactos y productos sinterizados con densidades más altas puedan ser producidos de manera más efectiva económicamente.

Como se utiliza en la descripción y en las reivindicaciones adjuntas, la expresión "polvos metálicos" abarca polvos a base de hierro compuestos esencialmente por polvos de hierro que contienen no más que aproximadamente 1,0% en peso, preferentemente no más que aproximadamente 0,5% en peso, de impurezas comunes. Ejemplos de tales polvos de hierro de graduación metalúrgica, altamente comprimibles, son los polvos de hierro puro de las series ANCORSTEEL 1000, por ej. 1000, 1000B y 1000C, disponibles por medio de Hoeganaes Corporation, Riverton, Nueva Jersey y polvos similares disponibles por medio de Höganäs AB, Suecia. Por ejemplo, el polvo de hierro ANCORSTEEL 1000, tiene un perfil de pantalla típico de aproximadamente 22% en peso de las partículas menores a una malla Nº 325 (series EE.UU.) y aproximadamente 10% en peso de las partículas mayores que una malla Nº 100, estando el resto entre estas dos medidas (cantidades traza mayores que una malla Nº 60). El polvo ANCORSTEEL 1000 tiene una densidad aparente de aproximadamente 2,85 - 3,00 g/cm^{3}, generalmente 2,94 g/cm^{3}. Otros polvos de hierro que pueden utilizarse en la invención son habitualmente polvos de hierro esponjoso, tal como el polvo ANCOR MH-100 de Hoeganaes.

Los polvos a base de hierro también pueden incluir hierro, preferentemente hierro puro, que ha sido pre-aleado, soldado por difusión o mezclado con uno o más elementos de aleación. Los ejemplos de elementos de aleación que pueden combinarse con las partículas de hierro incluyen, pero no están limitadas, a molibdeno; manganeso; magnesio; cromo; silicio; cobre; níquel; oro; vanadio; colombio (niobio); grafito; fósforo; ferro-aleaciones de manganeso, cromo, boro, fósforo, o silicio; eutécticos de carbono cuaternarios o ternarios de bajo punto de fundición y dos o tres de hierro, vanadio, manganeso, cromo, y molibdeno; carburos de wolframio o silicio; nitruro de silicio; óxido de aluminio; y sulfuros de manganeso o molibdeno, y sus combinaciones. Habitualmente, los elementos de aleación se encuentran generalmente combinados con el polvo de hierro, preferentemente polvo de hierro sustancialmente puro en una cantidad de hasta aproximadamente 7% en peso, más preferentemente de aproximadamente 0,25% a aproximadamente 5% en peso, más preferentemente de 0,25% a aproximadamente 4% en peso, aunque en ciertos usos especializados los elementos de aleación pueden estar presentes en una cantidad de aproximadamente 7% a aproximadamente 15% en peso, de polvo de hierro y elemento de aleación.

Los polvos a base de hierro pueden, por lo tanto, incluir partículas de hierro que están mezcladas con los elementos de aleación que se encuentran en forma de polvos de aleación. El término "polvo de aleación" como se utiliza en la presente invención, se refiere a cualquier elemento o compuesto de partícula, como se mencionó anteriormente, mezclado físicamente con las partículas de hierro, ya sea que dicho elemento o compuesto se alee, en última instancia, con el polvo de hierro o no. Las partículas del elemento de aleación tienen generalmente una medida de partícula promedio en peso menor que aproximadamente 100 micras, preferentemente menores que aproximadamente 75 micras, más preferentemente menores que aproximadamente 30 micras. Los agentes aglutinantes se encuentran preferentemente incluidos en mezclas de partículas de hierro y polvos de aleación para evitar el desempolvado y la separación del polvo de aleación del polvo de hierro. Los ejemplos de agentes aglutinantes utilizados más comúnmente incluyen aquellos establecidos en las Patentes US 4 483 905 y 4 676 831, ambas para Engström, y en la Patente US 4 834 800 para Semel. El polvo a base de hierro puede, además, encontrarse en forma de hierro que ha sido pre-aleado con uno o más de los elementos de aleación. Los polvos pre-aleados pueden estar preparados mediante la realización de un fundido de hierro y los elementos de aleación deseados, y posteriormente, la atomización del fundido, en la cual las gotas atomizadas forman el polvo al solidificarse. La cantidad del elemento o elementos de aleación incorporados depende de las propiedades deseadas en la pieza metálica final. Los polvos de hierro pre-aleados que incorporan dichos elementos de aleación se encuentran disponibles de Hoeganaes Corp. como parte de su línea de polvos ANCORSTEEL.

Otro ejemplo de polvos a base de hierro es el polvo a base de hierro soldado por difusión, el cual contiene partículas de hierro sustancialmente puro que tienen los elementos de aleación establecidos más arriba, soldados por difusión a sus superficies externas. Dichos polvos disponibles comercialmente incluyen el polvo soldado por difusión DISTALOY 4600A de Hoeganaes Corporation, que contiene aproximadamente 1,8% de níquel, aproximadamente 0,55% de molibdeno, y aproximadamente 1,6% de cobre, y el polvo soldado por difusión DISTALOY 4800A de Hoeganaes Corporation, que contiene aproximadamente 4,05% de níquel, aproximadamente 0,55% de molibdeno, y aproximadamente 1,6% de cobre. También hay polvos disponibles de graduación similar de Höganäs AB, Suecia.

Un polvo a base de hierro de preferencia está compuesto de hierro pre-aleado con molibdeno (Mo). El polvo es fabricado mediante la atomización de un fundido de hierro sustancialmente puro que contiene aproximadamente 0,5% a aproximadamente 2,5% en peso de Mo. Un ejemplo de dicho polvo es el polvo de acero ANCORSTEEL 85HP de Hoeganaes, el cual contiene aproximadamente 0,85% en peso de Mo, menos que aproximadamente 0,4% en peso, en total, de otros materiales tales como manganeso, cromo, silicio, cobre, níquel, molibdeno o aluminio, y menos que aproximadamente 0,02% en peso de carbono. Otro ejemplo de dicho polvo es el polvo de acero ANCORSTEEL 4600V de Hoeganaes, el cual contiene aproximadamente 0,5 - 0,6% en peso de molibdeno, aproximadamente 1,5 - 2,0% en peso de níquel y aproximadamente 0,1 - 0,25% en peso de manganeso, y menos que aproximadamente 0,02% en peso de carbono.

Otro polvo de hierro pre-aleado que puede utilizarse en la invención esta descripto en la patente US 5 108 93 para Causton, titulada "Steel Powder Admixture Having Distinct Pre-alloyed Powder of Iron Alloys" (Mezcla de polvo de acero con polvo pre-aleado diferenciado de aleaciones de hierro).

Esta composición de polvo de acero es una mezcla de dos polvos pre-aleados a base de hierro diferentes, siendo uno de ellos una pre-aleación de hierro con 0,5 - 2,5% en peso de molibdeno, y el otro, una pre-aleación de hierro con carbono y con al menos aproximadamente 25% en peso de un componente de elemento de transición, el cual comprende al menos un elemento seleccionado del grupo que consiste en cromo, manganeso, vanadio y colombio. La mezcla se encuentra en proporciones que proveen al menos aproximadamente 0,05% en peso del componente de elemento de transición a la composición de polvo de acero. Un ejemplo de dicho polvo que se encuentra disponible comercialmente es el polvo de acero ANCORSTEEL 41 AB de Hoeganaes, el cual contiene aproximadamente 0,85% en peso de molibdeno, aproximadamente 1% en peso de níquel, aproximadamente 0,9% en peso de manganeso, aproximadamente 0,75% en peso de cromo, y aproximadamente 0,5% en peso de carbono.

Otros polvos a base de hierro que son útiles en la práctica de la presente invención son los polvos ferromagnéticos. Un ejemplo lo constituye una composición de polvos de hierro sustancialmente puro en una mezcla con polvo de hierro que ha sido pre-aleado con pequeñas cantidades de fósforo.

Además, otros polvos a base de hierro útiles en la práctica de la presente invención son las partículas de hierro recubiertas con un material termoplástico que provee una cobertura sustancialmente uniforme del material termoplástico, como se describe en la Patente US 5 198 137 de Rutz et al. Preferentemente, cada partícula tiene una cobertura circunferencial sustancialmente uniforme alrededor de la partícula de centro de hierro. Se utiliza suficiente material termoplástico para proveer un recubrimiento de aproximadamente 0,001 - 15% en peso de las partículas de hierro como recubiertas. Generalmente, el material termoplástico se encuentra presente en una cantidad de al menos 0,2% en peso, preferentemente 0,4 - 2% en peso, y más preferentemente aproximadamente 0,6 - 0,9% en peso de partículas recubiertas. Se prefieren los materiales termoplásticos tales como polietersulfonas, polieterimidas, policarbonatos, o éteres de polifenileno, que tienen un peso molecular promedio en peso en el intervalo de aproximadamente 10.000 a 50.000. Otros polvos a base de hierro con cobertura polimérica incluyen aquellos que contienen un recubrimiento interno de fosfato de hierro, como se establece en la Patente US 5 063 011 de Rutz et al.

Las partículas de hierro puro, hierro pre-aleado, hierro soldado por difusión, o hierro con cobertura termoplástica pueden tener un tamaño de partícula promedio en peso tan pequeña como 1 \mum o menor, o hasta aproximadamente 850 - 1.000 \mum, pero generalmente, las partículas tendrán un tamaño de partícula promedio en peso en el intervalo de aproximadamente 10 - 500 \mum. Las preferidas son aquellas con un tamaño de partícula promedio en número máximo de hasta aproximadamente 350 \mum, preferentemente 50 - 150 \mum.

Aparte del polvo metálico y el lubricante de acuerdo con la presente invención, la composición de polvo metálico puede contener uno o más aditivos seleccionados del grupo que consiste en aglutinantes, adyuvantes de procesamiento y fases duras. El aglutinante puede ser agregado a la composición de polvo de acuerdo con el método descripto en la Patente US 4 834 800 y mezclado en las composiciones de polvo metálico en cantidades desde aproximadamente 0,005 - 3% en peso, preferentemente aproximadamente 0,05 - 1,5% en peso y más preferentemente aproximadamente 0,1 - 1% en peso, basado en el peso del hierro y los polvos de aleación.

Las adyuvantes de procesamiento utilizadas en la composición de polvo metálico pueden consistir en talco, forsterita, manganeso, sulfuro, azufre, disulfuro de molibdeno, nitruro de boro, telurio, selenio, difluoruro de bario y difluoruro de calcio, que se utilizan tanto en forma separada como combinada.

Las fases duras en la composición de polvo metálico pueden consistir en carburos de wolframio, vanadio, titanio, niobio, cromo, molibdeno, tántalo y zirconio, nitruros de aluminio, titanio, vanadio, molibdeno y cromo, Al_{2}0_{3}, B_{4}C, y varios materiales cerámicos.

Con la ayuda de técnicas convencionales, se mezclan las partículas de polvo metálico y lubricante en una composición de polvo sustancialmente homogénea.

Preferentemente, el lubricante se agrega a la composición de polvo metálico en forma de partículas sólidas. El tamaño de partícula promedio de lubricante puede variar, pero está preferentemente en el intervalo de 3 - 150 \mum.

Si el tamaño de partícula es demasiado grande, le resulta difícil al lubricante abandonar la estructura porosa de la composición de polvo metálico durante la compactación y por lo tanto, el lubricante puede causar la formación de poros grandes después de la sinterización, resultando en un compacto que muestra propiedades de resistencia deficientes.

El método por compactación en frío de acuerdo con la presente invención comprende los siguientes pasos:

a) mezclar un polvo metálico y un lubricante de acuerdo con la invención, el cual contiene un polímero a base de poliolefina, que tiene un peso molecular promedio en peso M_{w} de 500 - 10.000, en una composición de polvo metálico.

b) compactar la composición de polvo metálico en un cuerpo compactado, y

c) sinterizar el cuerpo compactado:

En la compactación en frío de acuerdo con la invención, es preferible calentar el cuerpo compacto antes de la etapa c) a una temperatura por encima de pico del punto de fusión del lubricante durante un período de tiempo suficiente para obtener esencialmente la misma temperatura en todo el cuerpo compactado. Con este tratamiento se provee al cuerpo compactado, aún no sinterizado, de una alta resistencia a la rotura transversal, la cual facilita el manejo y procesamiento del cuerpo compactado entre la compactación y la sinterización sin quebraduras o daños de ningún tipo. Como se revelará en las pruebas más abajo, estas resistencias aumentadas a la rotura transversal no se obtienen con el uso de los ejemplos de lubricantes disponibles comercialmente para compactación en frío, lo cual hace especial al lubricante de acuerdo a la presente invención.

En la compactación en caliente de acuerdo con la invención, la composición de polvo metálico es ventajosamente calentada antes de ser alimentada a la herramienta de compactación pre-calentada. Durante dicho pe-calentamiento de la composición de polvo metálico, es importante que el lubricante no comience a ablandarse o fundirse, lo cual haría dificultoso el manejo de la composición de polvo al momento de llenar la herramienta de compactación, la cual a su vez, resultaría en un cuerpo compactado con densidad no uniforme y con una deficiente reproducibilidad de peso de las piezas. Además, es importante que no se produzca ningún pre-calentamiento parcial del lubricante, es decir, el lubricante debe ser un producto uniforme. Por lo tanto, es importante que la polidispersidad M_{w}/M_{n} sea menor a 2,5, y preferentemente menor a 1,5.

Las etapas del proceso de compactación en caliente son las siguientes:

a) mezclar un polvo metálico y un lubricante de acuerdo con la invención, el cual contiene un polímero a base de poliolefina, con un peso molecular promedio en peso M_{w} de 1.000 - 10.000,

b) pre-calentar la mezcla a una temperatura determinada, preferentemente a una temperatura por debajo del pico del punto de fusión del lubricante;

c) transferir la composición de polvo calentada a una matiz, la cual es calentada a una temperatura de preferiblemente la temperatura del pico del punto de fusión del lubricante o más baja; y compactar la composición; y

d) sinterizar la composición de polvo metálico compactada en la etapa b) del método, la composición de polvo metálico es pre-calentada preferentemente a una temperatura de 5 – 50ºC más abajo del punto de fusión del polímero.

A continuación se explicarán algunas pruebas para ilustrar que la invención es efectiva y produce productos de alta densidad en verde así como de alta resistencia a la rotura transversal.

Prueba 1

La Tabla 1 más abajo, menciona una cantidad de lubricantes indicando su pico del punto de fusión, peso molecular promedio en peso M_{w}, polidispersidad (M_{w}/M_{n}), densidad en verde medida (DV) y fuerza de expulsión (F.ex.) en compactación en frío de ASC 100.29 (comercializado por Höganäs AB) mezclado con 0,5% en peso de grafito, 2% en peso de Cu-200, y 0,6% en peso de lubricante. La presión de compactación fue de 600 MPa.

TABLA 1 Lubricantes en compactación en frío

Lubricante	M_{w}	M_{w}	DV	F.ex.	Pico del punto
	(g/mol)	M_{n}	(g/cm^{2})	(N/mm^{2})	de fusión (ºC)
PEW 3700	3700	2,6	7,11	22,0	125
PEW 2000	2000	1,1	7,12	18,4	126
Cera EBS *	-	-	7,18	17,8	144
* fuera del alcance de la invención

La PEW 3700 es una cera de polietileno dentro del alcance de la invención.

La PEW 2000 es una cera de polietileno dentro del alcance de la invención.

La cera EBS es una cera de etileno-bis-estearamida.

La densidad en verde fue medida de acuerdo con la norma ISO 3927 1985, y la fuerza de expulsión fue medida de acuerdo con el método 404 de Höganäs.

Los picos del punto de fusión para los lubricantes están indicados como valores pico de la curva de fusión, la cual fue medida con la ayuda de la técnica de Calorimetría de Escaneo Diferencial (DSC - del inglés 'Differential Scanning Calorimetry') en un instrumento Modelo 9125 DSC de TA Instruments, New Castle, DE 197 201, EE.UU.

Como se muestra en la tabla 1, se pueden obtener densidades en verde similares, y la misma fuerza de expulsión baja se mantiene con el lubricante de menor M_{w}/M_{n}, (PEW 2000) de acuerdo con la presente invención así como con cera EBS.

Prueba 2

La Tabla 2 más abajo, menciona una comparación del lubricante PEW 2000 y la cera EBS con respecto al calentamiento del cuerpo compactado antes de la sinterización, donde el cuerpo compactado es calentado a una temperatura por encima del pico del punto de fusión del lubricante durante un período de tiempo suficiente para obtener esencialmente la misma temperatura en todo el cuerpo compactado. Las composiciones de polvo metálico obtenidas contienen los siguientes ingredientes.

Composición 1 (invención)

ASC 100.29, comercializado por Höganäs AB

2,0% en peso de CU-200

0,5% en peso de grafito

0,6% de PEW 2000

Composición 2 (cera EBS)

ASC 100.29, comercializado por Höganäs AB

2,0% en peso de CU-200

0,5% en peso de grafito

0.8% de cera EBS

TABLA 2 Calor de cuerpos compactados tratados antes de la sinterización

Composición	Pres.comp.	DV	RRT
	MPa	g/cm^{3}	Mpa
1	600	7,10	23
2	600	7,06	13
1 *^{1})	600	7,10	39
2 *^{2})	600	7,05	17
*^{1}) Calor tratado a una temperatura de 150ºC durante 60 min.
*^{2}) Calor tratado a una temperatura de 150ºC durante 60 min.

Como se muestra en la tabla 2, la resistencia a la rotura transversal (RRT) es aumentada considerablemente mediante el tratamiento con calor del cuerpo compactado en verde de la composición 1, mientras que la resistencia a la rotura transversal del cuerpo compactado en verde de la composición 2 no aumenta significativamente mediante el tratamiento con calor.

La resistencia a la ruptura transversal aumentada ofrece un cuerpo compactado en verde, que puede ser manejado y procesado antes de la sinterización. Esta posibilidad es muy deseada en muchas áreas.

Prueba 3

La Tabla 3 más abajo, menciona una cantidad de lubricantes indicando su punto pico de fusión, peso molecular promedio en peso M_{w}, polidispersidad (M_{w}/M_{n}), presión de compactación (Pres. comp.), densidad en verde medida (DV) y fuerza de expulsión (F.ex.) en compactación en frío de ASC 100.29 (comercializado por Höganäs AB) mezclado con 0,45% en peso de lubricante y 0,15% de aglutinante de metacrilato.

TABLA 3 Lubricantes en composición de metal soldado en compactación en frío

Lubricante	M_{w}	M_{w}	Pres.comp.	DV	En.ex.	Pico del
	(g/mol)	M_{n}	(MPa)	(g/cm^{2})	(J/cm^{2})	punto de
						fusión (ºC)
PEW 655	655	1,08	600	7,07	32,38	99
	''	''	800	7,21	38,91	''
PEW 1000	1000	1,08	600	7,07	34,99	113
	''	''	800	7,21	41,88	''
PEW 2000	2000	1,1	600	7,06	36,22	126
''	''	''	800	7,22	48,46	''
PEW 3000	3000	1,1	600	7,07	37,69	129
''	''	''	800	7,22	45,33	''
Cera EBS *	-	-	600	7,16	47,42	144
''	-	-	800	7,28	59,20	''
* fuera del alcance de la invención

Las ceras PEW 655, PEW 1000, PEW 2000, y PEW 3000 son todas lubricantes de acuerdo a la invención y son ceras de polietileno.

Como se muestra en la tabla 3, las energías de expulsión son menores para los lubricantes de acuerdo con la invención que para los lubricantes fuera del alcance de la presente invención.

Prueba 4

La Tabla 4 más abajo, menciona una cantidad de lubricantes indicando el pico del punto de fusión, temperatura del polvo, temperatura de la herramienta y densidad en verde (DV) y fuerza de expulsión (F.ex.).

Las composiciones de polvo metálico contenían los siguientes ingredientes:

Distaloy®AE, comercializado por Höganäs AB

0,3% en peso de gafito

0,6% en peso de lubricante de acuerdo con la tabla 4.

La presión de compactación fue de 600 Mpa.

TABLA 4 Lubricantes en compactación en caliente

Lubricante	Pico del	Temp.	Temp.	DV	F.ex.
	punto de	polvo	herram.	(g/cm^{2})	(N/mm^{2})
	fusión	(ºC)
	(ºC)
PEW 3000	129	110	110	7,28	20,5
''	''	110	120	7,29	21,3
*Lubricante X1	176	150	150	7,22	15,0
* El lubricante X1 es un lubricante de acuerdo con PCT/E95/00636, el cual consiste
esencialmente en un oligómero del tipo amida con un peso molecular promedio en peso M_{w} de 18.000.

Como se muestra en la tabla 4, la densidad en verde (DV) es levemente más alta con el lubricante de acuerdo con la invención. La fuerza de expulsión es más alta con el lubricante de acuerdo con la invención, pero todavía es suficientemente baja para ser aceptable.

En comparación con el material que contiene cera EBS o lubricante X1, los materiales mezclados con lubricantes de acuerdo con la presente invención otorgan una densidad en verde (DV) y fuerzas de expulsión (F.ex.) similares.

Cuando un cuerpo compactado en frío, donde el material fuera mezclado con lubricantes de acuerdo con la invención, se trata con calor antes de la sinterización, adquiere una resistencia en verde aumentada en comparación con un material mezclado con cera EBS. La resistencia en verde aumentada hace posible el procesamiento y manejo del cuerpo compactado antes de la sinterización sin quebraduras o daños de ningún tipo.

Claims

1. Composición de polvo metálico para compactación que contiene un polvo metálico y un lubricante, caracterizada porque el lubricante contiene un polímero a base de poliolefina, que tiene un peso molecular promedio en peso M_{w} de 500 - 10.000, preferentemente 1.000 - 10.000.

2. Composición de polvo metálico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el polímero es una cera de polietileno.

3. Composición de polvo metálico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque tiene una polidispersidad menor M_{w}/M_{n} que 2,5, preferentemente menor que 1,5.

4. Composición de polvo metálico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque contiene, además, uno o más aditivos seleccionados del grupo que consiste en agentes aglutinantes, adyuvantes de procesamiento, elementos de aleación y fases duras.

5. Composición de polvo metálico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque contiene, además, un agente aglutinante y uno o más aditivos seleccionados del grupo que consiste en adyuvantes de procesamiento, elementos de aleación y fases duras.

6. Composición de polvo metálico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque comprende una cantidad importante de un polvo metálico que consiste en un polvo a base de hierro, con un tamaño de partícula promedio en peso en el intervalo de aproximadamente 25 - 350 \mum, y una pequeña cantidad de un lubricante sólido que comprende un polímero a base de poliolefina, con un peso molecular promedio en peso M_{w} de 500 - 10.000.

7. Composición de polvo metálico de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque el lubricante constituye el 0,1 - 2,0% en peso de la composición total, preferentemente 0,2 - 0,8% en peso.

8. Método para realizar productos sinterizados que comprende las siguientes etapas:

a) mezclar un polvo metálico y un lubricante con una composición de polvo metálico

b) compactar la composición de polvo metálico en un cuerpo compactado, y

c) sinterizar el cuerpo compactado, caracterizado porque el lubricante contiene un polímero a base de poliolefina, con un peso molecular promedio en peso M_{w} de 500 - 10.000.

9. Método de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque el cuerpo compactado antes de la etapa c) es calentado a una temperatura por encima del pico del punto de fusión del lubricante durante un período de tiempo suficiente para obtener esencialmente la misma temperatura en todo el cuerpo compactado.

10. Método para realizar productos sinterizados que comprende las siguientes etapas:

a) mezclar un polvo metálico y un lubricante con una composición de polvo metálico,

c) compactar la composición de polvo metálico calentada en una herramienta calentada, y

d) sinterizar la composición de polvo metálico compactada, caracterizado porque el lubricante contiene un polímero a base de poliolefina, con un peso molecular promedio en peso M_{w} de 1.000 - 10.000.

11. Método de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque la composición de polvo metálico en la etapa b) es pre-calentada a una temperatura por debajo del pico del punto de fusión de la poliolefina, preferentemente a una temperatura de 5 - 50ºC por debajo del pico del punto de fusión del lubricante.

12. Método de acuerdo con la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque la herramienta, antes de la etapa b), es calentada a la temperatura del pico del punto de fusión de la poliolefina o inferior, preferentemente a una temperatura de 5 - 50ºC por debajo del pico del punto de fusión del lubricante.

13. Uso de un lubricante que contiene un polímero a base de poliolefina, con un peso molecular promedio en peso M_{w} de 500 - 10.000, en una composición de polvo metalúrgica en compactación en frío.

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14. Uso de un lubricante que contiene un polímero a base de poliolefina, con un peso molecular promedio en peso M_{w} de 1.000 - 10.000, en una composición de polvo metalúrgica en compactación en caliente.