ES2325358T3 - Procedimiento para producir productos metalicos y ceramicos. - Google Patents

Procedimiento para producir productos metalicos y ceramicos. Download PDF

Info

Publication number
ES2325358T3
ES2325358T3 ES03447009T ES03447009T ES2325358T3 ES 2325358 T3 ES2325358 T3 ES 2325358T3 ES 03447009 T ES03447009 T ES 03447009T ES 03447009 T ES03447009 T ES 03447009T ES 2325358 T3 ES2325358 T3 ES 2325358T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
ceramic
vtcortauna
stage
support material
procedure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
ES03447009T
Other languages
English (en)
Inventor
Jozef Cooymans
Anne-Marie De Wilde
Ivo Thijs
Steven Mullens
Frans Snijkers
Jan Luyten
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
"vlaamse Instelling Voor Technologisch Onderzoek" Afgekort "vito"
Flemish Institute for Technological Research
Original Assignee
"vlaamse Instelling Voor Technologisch Onderzoek" Afgekort "vito"
Flemish Institute for Technological Research
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from EP02447076A external-priority patent/EP1359131A1/en
Application filed by "vlaamse Instelling Voor Technologisch Onderzoek" Afgekort "vito", Flemish Institute for Technological Research filed Critical "vlaamse Instelling Voor Technologisch Onderzoek" Afgekort "vito"
Application granted granted Critical
Publication of ES2325358T3 publication Critical patent/ES2325358T3/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/11—Making porous workpieces or articles
    • B22F3/1121—Making porous workpieces or articles by using decomposable, meltable or sublimatable fillers
    • B22F3/1125—Making porous workpieces or articles by using decomposable, meltable or sublimatable fillers involving a foaming process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/06—Metallic powder characterised by the shape of the particles
    • B22F1/065—Spherical particles
    • B22F1/0655—Hollow particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/624—Sol-gel processing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625—Wet mixtures
    • C04B35/6263—Wet mixtures characterised by their solids loadings, i.e. the percentage of solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/632—Organic additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/0038—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by superficial sintering or bonding of particulate matter
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/009—Porous or hollow ceramic granular materials, e.g. microballoons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/06—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
    • C04B38/063—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B38/0635—Compounding ingredients
    • C04B38/0645—Burnable, meltable, sublimable materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/28—Bones
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/02—Prostheses implantable into the body
    • A61F2/30—Joints
    • A61F2/3094—Designing or manufacturing processes
    • A61F2/30942—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques
    • A61F2002/30957—Designing or manufacturing processes for designing or making customized prostheses, e.g. using templates, CT or NMR scans, finite-element analysis or CAD-CAM techniques using a positive or a negative model, e.g. moulds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2310/00—Prostheses classified in A61F2/28 or A61F2/30 - A61F2/44 being constructed from or coated with a particular material
    • A61F2310/00005—The prosthesis being constructed from a particular material
    • A61F2310/00011—Metals or alloys
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2310/00—Prostheses classified in A61F2/28 or A61F2/30 - A61F2/44 being constructed from or coated with a particular material
    • A61F2310/00005—The prosthesis being constructed from a particular material
    • A61F2310/00011—Metals or alloys
    • A61F2310/00017—Iron- or Fe-based alloys, e.g. stainless steel
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2310/00—Prostheses classified in A61F2/28 or A61F2/30 - A61F2/44 being constructed from or coated with a particular material
    • A61F2310/00005—The prosthesis being constructed from a particular material
    • A61F2310/00011—Metals or alloys
    • A61F2310/00023—Titanium or titanium-based alloys, e.g. Ti-Ni alloys
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2310/00—Prostheses classified in A61F2/28 or A61F2/30 - A61F2/44 being constructed from or coated with a particular material
    • A61F2310/00005—The prosthesis being constructed from a particular material
    • A61F2310/00011—Metals or alloys
    • A61F2310/00035—Other metals or alloys
    • A61F2310/00131—Tantalum or Ta-based alloys
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2310/00—Prostheses classified in A61F2/28 or A61F2/30 - A61F2/44 being constructed from or coated with a particular material
    • A61F2310/00005—The prosthesis being constructed from a particular material
    • A61F2310/00179—Ceramics or ceramic-like structures
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2310/00—Prostheses classified in A61F2/28 or A61F2/30 - A61F2/44 being constructed from or coated with a particular material
    • A61F2310/00005—The prosthesis being constructed from a particular material
    • A61F2310/00179—Ceramics or ceramic-like structures
    • A61F2310/00185—Ceramics or ceramic-like structures based on metal oxides
    • A61F2310/00203—Ceramics or ceramic-like structures based on metal oxides containing alumina or aluminium oxide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

Procedimiento para producir formas huecas metálicas o cerámicas, que comprende las etapas siguientes: (i) preparar una lechada de polvo cerámico o metálico estable que comprende un agente gelificante, con una viscosidad inferior a 0,01 Pas, (ii) suministrar de material de soporte sacrificial, (iii) recubrir dicho material de soporte con dicha lechada cerámica o metálica, (iv) una etapa de secado, y (v) una etapa de cocción.

Description

Procedimiento para producir productos metálicos y cerámicos.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un procedimiento para producir productos metálicos y cerámicos. Más particularmente, la presente invención se refiere a la utilización de compuestos formadores de geles naturales en un procedimiento para producir productos metálicos o cerámicos; convenientemente, para producir espumas metálicas o cerámicas provistas de una estructura de celdas controlada utilizando formas huecas.
Estado de la técnica
Existen diversas vías de producción de estructuras de espuma metálica o cerámica. Las características principales tales como la distribución del tamaño de los poros, la densidad relativa, la morfología de las celdas y la densidad del puntal determinan las propiedades definitivas de la espuma y, por lo tanto, del campo de aplicación. Debido a la amplia gama de aplicaciones para tales materiales, se han propuesto diversas vías de fabricación. La principal vía de fabricación es la técnica de la réplica de poliuretano donde la espuma de poliuretano reticulada se recubre con lechada cerámica.
No obstante, la mayor dificultad que presenta la técnica mencionada anteriormente es un control estricto tanto de la micro como de la macro estructura de la espuma, acompañada de suficiente resistencia mecánica. Por ejemplo, la técnica de la réplica de poliuretano proporciona estructuras de espuma con una distribución de tamaño de poros y un espesor del puntal bien controlados (debido a un control estricto del proceso del material básico; principalmente, de la espuma de poliuretano). No obstante, como la espuma polimérica se calcina, el puntal pasa a ser hueco, lo que da lugar a poca resistencia mecánica. Otras técnicas producen puntales densos y material poroso resistente, pero el control sobre la macro y la microestructura es mucho más complicado.
Como la existencia simultánea de los dos requisitos es esencial para la mayoría de las aplicaciones de materiales porosos cerámicos o metálicos, los desarrollos se centran en vías de fabricación nuevas y mejoradas.
Las espumas metálicas y cerámicas son materiales porosos con una densidad muy baja (del 5 al 30% de densidad teórica) que se implementan en varias aplicaciones, como los filtros de metales fundidos, paredes de hornos, filtros para hollín, soportes para catalizadores, implantes biomédicos, electrocerámicas, etcétera. Una implementación útil de espuma metálica o cerámica requiere espumas con suficiente resistencia, con una estructura controlada tanto en el nivel macro como micro.
Se han descrito varios procedimientos para realizar tales espumas metálicas o cerámicas; no obstante, ninguno de estos procedimientos proporciona las propiedades superiores necesarias para algunas aplicaciones.
Procedimientos para realizar espumas cerámicas con esferas huecas han sido descritos por D.J. Green en el artículo "Fabrication and mechanical properties of lightweight ceramics produced by sintering of hollow spheres", J.Amer.Ceram.Soc. Vol. 68, nº 7, pp. 403-409, y por U. Waag et al. en el artículo "Metallic hollow 30 spheres - materials for the future", MPR enero 2000, págs. 29-33.
El documento US-A-5.665.440 da a conocer un procedimiento para producir formas huecas cerámicas utilizando un material de soporte que no es sacrificial; es decir, que no se elimina en la cocción, si no que se retira.
Objetivos de la invención
La presente invención tiene como objetivo proporcionar un nuevo procedimiento para producir productos metálicos y cerámicos y, en particular, proporcionar un nuevo procedimiento para producir espumas metálicas o cerámicas. Otro objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento para producir espumas metálicas y cerámicas cerradas y/o abiertas resistentes. El nuevo procedimiento debe proporcionar un control preciso sobre las características principales del producto, junto con una buena resistencia mecánica. Además, la presente invención tiene como objetivo evitar los problemas de toxicidad y polución presentes en los procedimientos del estado de la técnica actual.
Descripción general de la invención
La presente invención es un procedimiento para producir formas huecas cerámicas, que comprende las etapas siguientes:
\bullet
\vtcortauna preparar una lechada de polvo cerámico estable que comprenda un agente gelatinoso con propiedades reológicas predefinidas,
\bullet
\vtcortauna suministrar material de soporte sacrificial,
\bullet
\vtcortauna recubrir dicho material de soporte con dicha lechada cerámica,
\bullet
\vtcortauna una etapa secado,
\bullet
\vtcortauna una etapa opcional de cocción y/o etapa de presinterización según el material de soporte sacrificial.
\vskip1.000000\baselineskip
Dicho agente gelificante es preferentemente un formador de biogel, convenientemente seleccionado de entre el grupo constituido por gelatina, ovoalbúmina, agar, carragenano, inulina, pectina, almidón, dextrina de patata, guar, caseinato, gellan, alginato, goma garrofin, xantana y carboximetilcelulosa.
Además, después de este procedimiento pueden seguirse estas etapas para obtener una estructura de espuma:
\bullet
\vtcortauna disponer en una matriz las formas huecas tal como se han obtenido mediante el procedimiento descrito anteriormente,
\bullet
\vtcortauna una etapa de fijación en la que dichas formas huecas se interconectan mediante la adición de lechada cerámica tal como se indica anteriormente seguida de una etapa de secado.
\vskip1.000000\baselineskip
Preferentemente, el procedimiento comprende asimismo una etapa de cocción, una etapa de presinterización y una etapa de sinterización.
Las propiedades reológicas predefinidas comprenden preferentemente una viscosidad inferior a 0,01 Pas. El material de soporte sacrificial preferentemente tiene unas dimensiones comprendidas entre 20 \mum y 5 mm. El procedimiento según esta forma de realización de la presente invención puede comprender una etapa de cocción que convenientemente se realiza a una temperatura comprendida entre 500 y 600ºC. El procedimiento puede comprender asimismo una etapa de presinterización que puede realizarse a una temperatura comprendida entre 1.000 y 1200ºC.
En el procedimiento según esta primera forma de realización de la presente invención, el factor forma del material de soporte sacrificial puede seleccionarse de entre el grupo constituido por las formas esférica, cúbica, elipsoidal, cilíndrica, tubular, piramidal y oblonga. Cualquier forma es posible.
En una forma de realización preferida de la invención, el procedimiento comprende asimismo una repetición de las etapas de recubrimiento antes de la disposición de las formas huecas en una matriz. De este modo, puede aumentar la resistencia mecánica de las formas huecas e igualmente de las espumas obtenidas con estas. Además, se prefiere añadir una fase fugitiva a la lechada de polvo cerámico estable. De este modo, se puede obtener una estructura de celdas abierta.
La etapa de disposición puede comprender la disposición de las formas huecas de dimensiones predeterminadas en posiciones predeterminadas en dicha matriz. Además, cuando las formas huecas de diferentes tamaños se disponen para formar un gradiente, se obtiene un gradiente de estructura de espuma.
Otro aspecto de la presente invención es un producto metálico o cerámico verde que puede obtenerse a partir de cualquiera de los procedimientos de la presente invención y que comprende un formador de biogel. Un producto metálico o cerámico verde es un producto intermedio (antes de la calcinación y la sinterización).
Breve descripción de las figuras
Las figuras 1a y 1b muestran respectivamente una espuma cerámica producida a partir de gránulos de estireno y una espuma cerámica producida a partir de guisantes y semillas de diferentes diámetros.
Las figuras 2a y 2b muestran respectivamente la estructura de las esferas huecas y la rugosidad de la superficie.
La figura 3 muestra un análisis tomográfico de rayos X de la espuma cerámica fabricada con el procedimiento de las esferas huecas: (a) una sección transversal bidimensional y (b) una reconstrucción de varias capas en una estructura tridimensional.
La figura 4 muestra un gráfico del procedimiento de producción de espumas y formas huecas metálicas o cerámicas según la presente invención.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se refiere a la utilización de compuestos naturales como formadores de biogel (también denominados hidrocoloides o bioaglutinantes) como aglutinante. Preferentemente, se utilizan suspensiones basadas en agua para esto, ya que los compuestos naturales pueden disolverse fácilmente en agua. Los ejemplos típicos de tales compuestos formadores de biogel son la gelatina, la ovoalbúmina, agar, carragenano, etcétera.
La presente invención comprende en una primera forma de realización un procedimiento para producir esferas huecas cerámicas y espumas cerámicas abiertas y/o cerradas resistentes creadas a partir de dichas formas huecas. Las formas huecas metálicas y cerámicas producidas según la invención preferentemente presentan un tamaño predeterminado de entre 20 \mum y 5 mm. El procedimiento según la invención comprende la utilización de material de soporte sacrificial tal como estireno, semillas, nueces, guisantes, etcétera. El procedimiento comprende además la utilización de una lechada metálica o cerámica, que comprende preferentemente un compuesto formador de gel natural como, gelatina, agar, carragenano, etcétera.
El procedimiento para producir las formas huecas metálicas o cerámicas comprende, más particularmente, las etapas siguientes:
\bullet
\vtcortauna preparar una lechada de polvo cerámico o metálico estable que comprende un agente gelificante con propiedades reológicas predefinidas (viscosidad preferentemente inferior a 0,01 Pas),
\bullet
\vtcortauna suministrar material de soporte sacrificial (como estireno, semillas, nueces, guisantes, etcétera),
\bullet
\vtcortauna ecubrir dicho material de soporte con dicha lechada cerámica o metálica,
\bullet
\vtcortauna una etapa de secado,
\bullet
\vtcortauna una etapa opcional de cocción (por ejemplo, 2 horas a una temperatura entre 500 y 600ºC) según el material de soporte sacrificial (si la cocción es necesaria).
\vskip1.000000\baselineskip
La lechada metálica o cerámica comprende, de este modo, preferentemente agua (como alternativa se puede utilizar un disolvente), polvos metálicos o cerámicos, dispersante y un agente biogelificante. Pueden añadirse otros aditivos. La etapa de recubrimiento puede realizarse con una configuración de pulverización seca y/o haciendo rodar el material de soporte en un cilindro relleno de dicha lechada metálica o cerámica. La temperatura debe ser superior a la temperatura de gelificación del agente gelificante. La formulación exacta depende del peso de las formas del material de soporte. El agente biogelificante proporciona humedad a la superficie del material de soporte y la gelificación tras el enfriamiento para una buena adhesión.
El procedimiento según la invención para producir espumas metálicas o cerámicas creadas a partir de formas huecas comprende además las etapas siguientes:
\bullet
\vtcortauna disponer una matriz las formas huecas tal como se han obtenido por el procedimiento de la invención,
\bullet
\vtcortauna una etapa de fijación en la que dichas formas huecas se interconectan mediante la adición de lechada cerámica o metálica como se indica anteriormente seguida de una etapa de secado.
\vskip1.000000\baselineskip
El procedimiento preferentemente comprende asimismo una etapa de cocción (500-600ºC) y para la cerámica una etapa de presinterización (1.000-1.200ºC) y una etapa de sinterización (1.400-1.700ºC). Para los metales, las temperaturas de sinterización son muy inferiores, a partir de aproximadamente 500ºC. Las temperaturas exactas de estos diferentes tratamientos de calor dependen de la clase de material núcleo y del polvo cerámico o metálico que se utilice.
Se pueden imaginar muchas utilizaciones de los materiales metálicos o cerámicos según la invención. Las espumas metálicas o cerámicas, creadas según la presente invención con una estructura de celdas personalizada, se emplean en aplicaciones como nuevos materiales de aislamiento térmico, sensores y accionadores, biomateriales, etcétera.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplos
Ejemplo 1
Se utiliza como núcleo sacrificial unos gránulos de estireno de un tamaño medio de 2 mm. La lechada cerámica se compone de polvo de Al_{2}O_{3}, CT3000SG (Alcoa) 15 vol%, un bioaglutinante, por ejemplo gelatina, (1 a 5% en masa/agua), agua y Darvan C. La viscosidad debe ser inferior a 0,01 Pas.
Los gránulos de estireno se recubren utilizando una combinación de configuración de vaporización seca y depósito giratorio.
Los gránulos de estireno recubiertos se empaquetan en un molde y se infiltran con la misma lechada cerámica que la del primer recubrimiento. De este modo, se realiza la formación de cuellos entre las formas huecas. Los tratamientos de calor son los siguientes:
\newpage
\bullet
\vtcortauna secado a temperatura ambiente,
\bullet
\vtcortauna cocción durante 2 horas a 600ºC,
\bullet
\vtcortauna presinterización durante 2 horas a 1.100ºC,
\bullet
\vtcortauna sinterización durante 1 hora a 1.650ºC.
La resistencia de compactación de las formas huecas producidas a partir de gránulos de estireno es de 22N para un espesor de capa de 0,3 mm.
La resistencia de compactación de los cilindros creados con estos elementos huecos es de 2.5 MPa para una densidad de 15-16% (de densidad teórica). El resultado puede observarse en la figura 1a.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo 2
\bullet
\vtcortauna Núcleo sacrificial: guisantes (diámetro 4 mm).
\bullet
\vtcortauna Lechada igual a la del ejemplo 1.
\bullet
\vtcortauna El recubrimiento de los guisantes se realizó en un depósito giratorio.
\bullet
\vtcortauna El empaquetamiento, el segundo recubrimiento y el tratamiento de calor realizados fueron iguales a los del ejemplo 1.
La resistencia de compactación mecánica de las esferas es de 22N para un espesor de capa de 0,3 mm. La resistencia de compactación media de los cilindros creados con este material es de 0,9 MPa para una densidad del 11-12%.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo 3
\bullet
\vtcortauna Núcleo sacrificial: semillas (diámetro 2 mm).
\bullet
\vtcortauna Lechada igual a la del ejemplo 1.
\bullet
\vtcortauna Recubrimiento, empaquetamiento, segundo recubrimiento y tratamiento de calor como en el ejemplo 2.
La resistencia de compactación media de las esferas huecas obtenidas es de 31 N para un espesor de capa de
0,3 mm. La resistencia de compactación media de los cilindros creados con estas esferas huecas es de 4 MPa para una densidad de 22,5%.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo 4
\bullet
\vtcortauna El recubrimiento de las semillas y los guisantes se realiza como en los ejemplos 2 y 3.
\bullet
\vtcortauna El empaquetamiento se realiza proporcionando capas alternas de guisantes recubiertos y semillas recubiertas.
\bullet
\vtcortauna El segundo recubrimiento y el tratamiento de calor son iguales a los del ejemplo 2.
El resultado puede observarse en la figura 1b. Las capas alternas de semillas 1 y guisantes 2 se observan claramente.

Claims (11)

1. Procedimiento para producir formas huecas metálicas o cerámicas, que comprende las etapas siguientes:
(i)
preparar una lechada de polvo cerámico o metálico estable que comprende un agente gelificante, con una viscosidad inferior a 0,01 Pas,
(ii)
suministrar de material de soporte sacrificial,
(iii)
recubrir dicho material de soporte con dicha lechada cerámica o metálica,
(iv)
una etapa de secado, y
(v)
una etapa de cocción.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, que comprende asimismo una etapa de presinterización.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque dicho agente gelificante es un formador de biogel seleccionado de entre un grupo constituido por gelatina, ovoalbúmina, agar, carragenano, inulina, pectina, almidón, dextrina de patata, guar, caseinato, gellan, alginato, goma garrofin, xantana y carboximetilcelulosa.
4. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, para producir espumas metálicas o cerámicas creadas a partir de formas huecas, que comprende asimismo las etapas siguientes:
\bullet
\vtcortauna disponer en una matriz las formas huecas tal como se han obtenido por el procedimiento según la reivindicación 1 o 2,
\bullet
\vtcortauna una etapa de fijación en la que dichas formas huecas se interconectan mediante la adición de lechada cerámica o metálica tal como se indica en la reivindicación 1, seguida de una etapa de secado.
5. Procedimiento según la reivindicación 4, que comprende asimismo una etapa de cocción, una etapa de presinterización y una etapa de sinterización.
6. Procedimiento según la reivindicación 1, para producir espumas metálicas o cerámicas, que comprende:
\bullet
\vtcortauna realizar las etapas (i) a (iv) según la reivindicación 1, para obtener un material de soporte recubierto y seco, y que comprenden asimismo las etapas siguientes:
\bullet
\vtcortauna disponer dicho material de soporte recubierto y seco en una matriz,
\bullet
\vtcortauna una etapa de fijación en la que el material de soporte se interconecta mediante la adición de la lechada cerámica o metálica tal como se indica en la reivindicación 1, seguida de
\bullet
\vtcortauna una etapa de secado,
\bullet
\vtcortauna realizar la etapa (v) según la reivindicación 1, una etapa de cocción y
\bullet
\vtcortauna una etapa de sinterización.
7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 y 6, en el que el material de soporte sacrificial tiene unas dimensiones comprendidas entre 20 \mum y 5 mm.
8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, 6 y 7, en el que el factor de la forma del material de soporte sacrificial se selecciona de entre el grupo constituido por las formas esférica, cúbica, elipsoidal, cilíndrica, tubular, piramidal y oblonga.
9. Procedimiento según la reivindicación 4 ó 5, que comprende asimismo una repetición de las etapas según la reivindicación 1 antes de cualquiera de las etapas según la reivindicación 4.
10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la lechada de polvo metálico o cerámico estable comprende asimismo una fase fugitiva.
11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 9, en el que la etapa de disposición comprende la disposición de formas huecas de tamaños diferentes para formar un gradiente.
ES03447009T 2002-01-14 2003-01-14 Procedimiento para producir productos metalicos y ceramicos. Expired - Lifetime ES2325358T3 (es)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP02447006 2002-01-14
EP02447006 2002-01-14
EP02447076A EP1359131A1 (en) 2002-04-26 2002-04-26 Method for producing metallic and ceramic products
EP02447076 2002-04-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2325358T3 true ES2325358T3 (es) 2009-09-02

Family

ID=40549984

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES03447009T Expired - Lifetime ES2325358T3 (es) 2002-01-14 2003-01-14 Procedimiento para producir productos metalicos y ceramicos.

Country Status (7)

Country Link
EP (2) EP1329438B1 (es)
AT (1) ATE427923T1 (es)
DE (1) DE60327009D1 (es)
DK (1) DK1329438T3 (es)
ES (1) ES2325358T3 (es)
PT (1) PT1329438E (es)
SI (1) SI1329438T1 (es)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2873687B1 (fr) * 2004-07-28 2007-04-20 Saint Gobain Ct Recherches Mousse ceramique cuite poreuse
FR2873686B1 (fr) * 2004-07-28 2007-11-23 Saint Gobain Ct Recherches Procede d'obtention de ceramiques poreuses
FR2873685B1 (fr) * 2004-07-28 2007-06-22 Saint Gobain Ct Recherches Procede d'obtention de ceramiques poreuses
EP1731247A1 (en) 2005-06-07 2006-12-13 Vlaamse Instelling Voor Technologisch Onderzoek (Vito) Titanium, titanium alloy and NiTi foams with high ductility
FR2896797B1 (fr) 2006-02-01 2008-08-08 Saint Gobain Ct Recherches Mousse ceramique en carbure de silicium recristallise impregnee.
GB0623607D0 (en) 2006-11-27 2007-01-03 Haemostatix Ltd Tissue adhesive
MX341113B (es) 2008-06-13 2016-08-09 Saint Gobain Abrasives Inc Articulos abrasivos espumados autoenlazados y maquinado con los articulos.
WO2011051901A1 (fr) 2009-10-28 2011-05-05 Saint-Gobain Centre De Recherches Et D'etudes Europeen Corps filtrant assemblé à résistance thermique spécifique variable
US9181136B2 (en) 2010-01-19 2015-11-10 Basf Se Method for producing hollow bodies having enclosed freely displaceable particles
CN102517469B (zh) * 2011-12-01 2013-05-22 北京科技大学 一种多孔材料的制备方法
DE102012004708A1 (de) 2012-03-07 2013-09-12 Manfred Jaeckel Verfahren zur Herstellung eines offenporigen keramischen Formkörpers
CN107234236B (zh) * 2017-06-26 2021-08-20 湘潭大学 一种具有梯度孔径的Ni-Cr-Fe多孔材料及其制备方法
FR3071248B1 (fr) 2017-09-19 2020-09-25 Saint Gobain Ct Recherches Mousse ceramique
CN107552795B (zh) * 2017-09-26 2019-06-21 成都新柯力化工科技有限公司 一种利用多孔淀粉发泡制备泡沫金属的方法
DE102018200969B3 (de) 2018-01-23 2018-11-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung poröser anorganischer Formkörper sowie damit hergestellte Formkörper und deren Verwendung
PL3814053T3 (pl) 2018-06-29 2026-02-23 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Artykuły ścierne i sposoby ich tworzenia
CN112437713A (zh) 2018-06-29 2021-03-02 圣戈班磨料磨具有限公司 磨料制品及其形成方法
RU2732108C2 (ru) * 2018-11-29 2020-09-11 Общество с ограниченной ответственностью "Газпром трансгаз Ухта" Способ получения пористого керамического материала с высокой стойкостью к воздействию температуры и давления в агрессивных кислотных и щелочных средах
CN109694252B (zh) * 2019-01-12 2020-10-27 西安交通大学 一种结构渐变的多孔介质太阳能吸热器的制备方法
FR3106590B1 (fr) * 2020-01-27 2024-03-01 Saint Gobain Ct Recherches Pre-impregne pour composite a matrice ceramique
CN111875258A (zh) * 2020-08-12 2020-11-03 洛南县恒丰非金属矿业有限公司 一种具有密度梯度发泡陶瓷材料的制备方法
FR3124181B1 (fr) 2021-06-17 2024-03-29 Saint Gobain Ct Recherches Procédé de fabrication d’une mousse céramique frittée
FR3130794A1 (fr) 2021-12-17 2023-06-23 Saint-Gobain Centre De Recherches Et D'etudes Europeen Mousse céramique à dispersion de taille de cellules réduite
CN114671703B (zh) * 2022-04-01 2023-05-12 东北大学 一种碳化硅等级孔陶瓷的制备方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4874030A (en) * 1989-03-22 1989-10-17 Air Products And Chemicals, Inc. Blends of poly(propylene carbonate) and poly(methyl methacrylate) and their use in decomposition molding
EP0488060A3 (en) * 1990-11-27 1993-01-27 Hoechst Aktiengesellschaft Plasticizer and injection mouldable composition containing metallic and ceramic powder
JP2506503B2 (ja) * 1990-11-29 1996-06-12 東芝セラミックス株式会社 積層セラミック多孔体
US5279994A (en) * 1993-02-11 1994-01-18 W. R. Grace & Co.-Conn. Aqueous processing of green ceramic tapes
US5419860A (en) * 1993-06-25 1995-05-30 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Casting of particle-based hollow shapes
US5770136A (en) * 1995-08-07 1998-06-23 Huang; Xiaodi Method for consolidating powdered materials to near net shape and full density
CN1211966A (zh) * 1996-01-21 1999-03-24 K·瑞纳贝克 由陶瓷材料制成的微空心纤维,其制备方法和应用
US5697043A (en) * 1996-05-23 1997-12-09 Battelle Memorial Institute Method of freeform fabrication by selective gelation of powder suspensions
DE19651721A1 (de) * 1996-12-12 1998-06-18 Hansdieter Suetterlin Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers
AT408439B (de) * 2000-08-21 2001-11-26 Tulln Zuckerforschung Gmbh Flockungs- bzw. bindemittel für den keramischen bereich

Also Published As

Publication number Publication date
PT1329438E (pt) 2009-07-14
ATE427923T1 (de) 2009-04-15
EP1329439A1 (en) 2003-07-23
EP1329438A1 (en) 2003-07-23
DK1329438T3 (da) 2009-07-27
DE60327009D1 (de) 2009-05-20
EP1329438B1 (en) 2009-04-08
SI1329438T1 (sl) 2009-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1329438B1 (en) Method for producing metallic and ceramic products
Thijs et al. Producing ceramic foams with hollow spheres
Zhang et al. Experimental and numerical investigations on a flexible paraffin/fiber composite phase change material for thermal therapy mask
Gmeiner et al. Additive manufacturing of bioactive glasses and silicate bioceramics
Yun et al. Design and preparation of bioactive glasses with hierarchical pore networks
Dellinger et al. Robotic deposition of model hydroxyapatite scaffolds with multiple architectures and multiscale porosity for bone tissue engineering
Moon et al. Porous alumina ceramic scaffolds with biomimetic macro/micro-porous structure using three-dimensional (3-D) ceramic/camphene-based extrusion
Schumacher et al. Indirect rapid prototyping of biphasic calcium phosphate scaffolds as bone substitutes: influence of phase composition, macroporosity and pore geometry on mechanical properties
Miao et al. Preparation and characterization of interpenetrating phased TCP/HA/PLGA composites
Song et al. Fabrication of a Porous Bioactive Glass–Ceramic Using Room‐Temperature Freeze Casting
BR112018007052B1 (pt) Processo para impressão em 3d de um objeto tridimensional
JP2010537679A5 (es)
CN106542516B (zh) 一种个性化定制型网状多孔碳及其制备方法
Peña et al. An alternative technique to shape scaffolds with hierarchical porosity at physiological temperature
CN1654028A (zh) 一种基于溶芯技术的组织工程复杂管网状支架成形方法
CN106116687B (zh) 一种羟基磷灰石晶须多孔陶瓷支架材料的制备方法
ES2612730T3 (es) Método para fabricar componentes con una aleación a base de níquel así como componentes fabricados con ella
Yang et al. Synthesis of spherical hydroxyapatite granules with interconnected pore channels using camphene emulsion
Wang et al. Three-dimensional fully interconnected highly porous hydroxyapatite scaffolds derived from particle-stabilized emulsions
Liulan et al. Design and fabrication of bone tissue engineering scaffolds via rapid prototyping and CAD
Li et al. Design and fabrication of CAP scaffolds by indirect solid free form fabrication
Xie et al. The toughening design of multi-layer antioxidation coating on C/C matrix via SiC-SiCw transition layer grown in-situ
CN107441552B (zh) 一种仿生莲藕结构的生物活性支架及其制备方法和应用
CN102429745B (zh) 一种横向梯度孔结构的纳米人工骨支架及其制备方法
CN101265122A (zh) 静电场下冷冻干燥技术制备多孔陶瓷材料的方法