ES2362753T3 - Polvo metálico para recubrimiento térmico de sustratos. - Google Patents
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Abstract
Uso de un polvo metálico para recubrimiento térmico de sustratos de aluminio, consistiendo dicho polvo en partículas de polvo de base de hierro prealeadas que tiene partículas de molibdeno aleadas por difusión con las partículas del polvo de base, en el que las partículas de molibdeno se originan a partir de trióxido de molibdeno reducido y en el que la cantidad de molibdeno aleado por difusión con las partículas del polvo de base está entre el 4 y el 10% en peso del polvo metálico.
Description
Polvo metálico para recubrimiento térmico de
sustratos.
La presente invención se refiere al uso de
polvos de pulverización térmica. Específicamente, la invención se
refiere al uso de los polvos de pulverización para el recubrimiento
térmico de sustratos de aluminio.
Se conocen previamente diferentes métodos para
producir recubrimientos en sustratos de aluminio. Estos métodos se
usan por ejemplo en un bloque motor de aluminio que tiene camisas
interiores de cilindros que se forman mediante pulverización
térmica.
La patente estadounidense n.º 2.588.422 da a
conocer un bloque motor de aluminio que tiene camisas interiores de
cilindros que se forman mediante pulverización térmica. Estas
camisas interiores se acumulan en dos capas en la superficie sin
tratar del bloque motor, siendo la capa superior una capa de
deslizamiento dura tal como acero de aproximadamente 1 mm de espesor
y siendo la capa inferior una intercapa de molibdeno de
aproximadamente 50 mieras de espesor. La intercapa, que contiene al
menos un 60% de molibdeno, no constituye una capa de deslizamiento,
pero es necesaria con el fin de unir la capa de deslizamiento dura
con el bloque de aluminio. Preferiblemente, la intercapa está hecha
de molibdeno puro. La capa de deslizamiento es una capa de metal
duro, como por ejemplo acero al carbono, bronce o acero inoxidable,
en la que el acero puede ser una aleación que contiene níquel,
cromo, vanadio o molibdeno por ejemplo. En principio, esta
estructura de dos capas proporciona una buena capa de
deslizamiento, aunque el coste del doble recubrimiento es
sustancial.
En métodos recientes de pulverización térmica,
los polvos de pulverización térmica están constituidos por una
mezcla de acero en polvo con molibdeno en polvo tal como se describe
en la patente estadounidense 6.095.107. El riesgo de segregación
debido a diferencias en las propiedades entre el polvo de acero de
base y el polvo de molibdeno triturado es sin embargo un problema
que puede dar como resultado recubrimientos no uniformes. Otra
desventaja es que se requieren cantidades comparativamente grandes
de molibdeno debido al efecto de segregación.
Un objeto principal de la presente invención es
proporcionar el uso de un polvo metálico económico para el
recubrimiento térmico de sustratos de aluminio.
Otro objeto es proporcionar el uso de un polvo
que no se segrega y en el que la cantidad de metal de aleación de
molibdeno caro puede reducirse en comparación con los métodos
actualmente usados.
Un objeto adicional es proporcionar el uso de un
polvo térmico, que tiene alta eficacia de deposición y proporciona
una calidad de recubrimiento excelente.
Otro objeto es proporcionar el uso de un polvo
térmico que proporciona recubrimientos de contenido en óxido y
porosidad adecuados y en el que los poros están predominantemente
cerrados, aislados y tienen un intervalo ventajoso de diámetros de
poro.
Se obtienen estos objetos mediante el uso de un
polvo metálico que comprende un polvo de base de hierro prealeado
que tiene partículas de molibdeno, tal como trióxido de molibdeno
reducido, aleadas por difusión con las partículas del polvo de
base.
Según la presente invención, se proporciona un
uso de un polvo metálico para recubrimiento térmico de sustratos de
aluminio, consistiendo dicho polvo en partículas del polvo de base
de hierro prealeadas que tiene partículas de molibdeno aleadas por
difusión con las partículas del polvo de base, en el que las
partículas de molibdeno se originan a partir de trióxido de
molibdeno reducido y en el que la cantidad de molibdeno aleado por
difusión con las partículas del polvo de base está entre el 4 y el
10% en peso del polvo metálico.
El tipo y tamaño de partícula del polvo de base
de hierro se selecciona en vista de las propiedades deseadas del
recubrimiento final y el sustrato. Los polvos de base se prealean
preferiblemente con los elementos deseados en el recubrimiento.
También puede incluirse una parte minoritaria del contenido en
molibdeno en el polvo prealeado. Otros elementos que pueden
incluirse en el polvo de base prealeado son C, Si, Mn, Cr, V y W. El
polvo prealeado puede prepararse mediante atomización con agua o
gas. Los tamaños de partícula del polvo de base son inferiores a 500
\mum, preferiblemente de entre 25 y 210 \mum para PTA y de menos
de 90 \mum, preferiblemente menos de 65 \mum para HVOF o
pulverización por plasma.
Según la presente invención, el polvo de base y
el polvo de aleación, es decir, la fuente del elemento de aleación,
que es preferiblemente trióxido de molibdeno, se mezclan según la
formulación prescrita y se calienta la mezcla hasta una temperatura
inferior al punto de fusión de la mezcla obtenida. La temperatura
debe ser suficientemente alta como para garantizar una adecuada
difusión del elemento de aleación en el polvo de base de hierro con
el fin de formar un polvo parcialmente aleado o aleado por difusión.
Por otro lado, la temperatura debe ser inferior a la temperatura
requerida para completar la prealeación. Habitualmente, la
temperatura está entre 700ºC y 1000ºC, preferiblemente entre 750ºC y
900ºC, y la reducción se realiza en una atmósfera reductora, por
ejemplo hidrógeno, durante un periodo de 30 minutos a 2 horas para
la reducción del trióxido de molibdeno, que es una fuente preferida
de molibdeno. Como fuente de molibdeno alternativa, puede usarse
molibdeno metálico. En este contexto, puede mencionarse que los
polvos metálicos que tienen molibdeno aleado por difusión con las
partículas del polvo de base se conocen previamente de por ejemplo
las publicaciones de patente japonesa 8-209 202,
63-137102 y 3-264 642. Estos polvos
conocidos, sin embargo, se usan dentro de la industria
pulvimetalúrgica para producir productos sinterizados de varias
formas y tamaños. Además, y en contraposición a los polvos según la
presente invención, estos polvos conocidos a menudo no tienen sólo
molibdeno sino también cobre y/o níquel aleados por difusión con las
partículas del polvo de base. En estos polvos conocidos, el
contenido en el molibdeno aleado por difusión es habitualmente bajo,
mientras que en el polvo de la invención para recubrimiento térmico
el contenido en molibdeno aleado por difusión debe ser alto con el
fin de obtener un deslizamiento eficaz. Hasta la fecha se han
obtenido los resultados más interesantes con polvos que tienen un
contenido en molibdeno aleado por difusión superior a
aproximadamente el 4% en peso. También debe observarse que sólo el
molibdeno se alea por difusión con las partículas del polvo de base
en el polvo usado para pulverización térmica según la presente
invención. El límite superior de este molibdeno aleado por difusión
se decide mediante la cantidad de molibdeno que las partículas de
base pueden portar, que parece ser de aproximadamente el 15% en
peso, véase a continuación.
El tamaño de partícula del polvo de
pulverización térmica final es esencialmente el mismo que el del
polvo de base prealeado ya que las partículas de molibdeno que se
obtienen cuando se reduce el trióxido de molibdeno son muy pequeñas
en comparación con las partículas del polvo de base. La cantidad
del Mo que se alea por difusión con el polvo de base debe ser al
menos del 2% en peso de la composición de polvo total.
Preferiblemente, la cantidad de Mo debe estar entre el 2 y el 15% y
lo más preferiblemente entre el 3 y el 10% en peso.
Los diferentes métodos para aplicar los polvos
aleados por difusión sobre el sustrato de base de metal son
procedimientos de revestimiento por soldadura o pulverización,
tales como pulverización por llama, HVOF y pulverización por plasma
o PTA.
La invención se ilustra adicionalmente mediante,
pero no debe limitarse a, la siguiente preparación y ejemplo.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
Para el experimento en el nuevo material para
recubrimiento térmico basado en hierro atomizado con agua basado en
(Fe-3Cr-0,5Mo) + 5% de Mo.
\vskip1.000000\baselineskip
Polvo de hierro atomizado con agua
(Fe-3Cr-0,5Mo)-71
\mum, trióxido de molibdeno MoO_{3} (tamaño de partícula
promedio de 3-7 \mum)
\vskip1.000000\baselineskip
Se mezclaron entre sí un 92,46% de hierro
atomizado con agua (polvo de
Fe-3Cr-0,5Mo) y un 7,54% de
MoO_{3} en una mezcladora Lödige y se llevó a cabo el recocido tal
como sigue:
Temperatura: 820ºC.
Tiempo: 60 min.
Atmósfera: atmósfera reducida (tipo H_{2},
N_{2}, CO_{2} y mezclas de estos gases).
Tras el recocido, se tritura la torta de polvo y
se tamiza para dar un tamaño de partícula inferior a 75 \mum.
\vskip1.000000\baselineskip
Se usó el polvo obtenido en un procedimiento de
pulverización por plasma para el recubrimiento de un sustrato de
base de Al. Se obtuvo un recubrimiento excelente e inesperadamente
homogéneo con una cantidad mínima de Mo. La figura 1 es una
micrografía de este polvo que tiene molibdeno aleado por difusión
con la superficie de las partículas del polvo de base. La figura 2
da a conocer el recubrimiento.
Claims (6)
1. Uso de un polvo metálico para recubrimiento
térmico de sustratos de aluminio, consistiendo dicho polvo en
partículas de polvo de base de hierro prealeadas que tiene
partículas de molibdeno aleadas por difusión con las partículas del
polvo de base,
en el que las partículas de molibdeno se
originan a partir de trióxido de molibdeno reducido y en el que la
cantidad de molibdeno aleado por difusión con las partículas del
polvo de base está entre el 4 y el 10% en peso del polvo
metálico.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Uso de un polvo metálico para recubrimiento
térmico de sustratos de aluminio según la reivindicación 1, en el
que el polvo de base prealeado es un polvo atomizado con gas.
3. Uso de un polvo metálico para recubrimiento
térmico de sustratos de aluminio según la reivindicación 1, en el
que el polvo de base prealeado es un polvo atomizado con agua.
4. Uso de un polvo metálico para recubrimiento
térmico de sustratos de aluminio según una cualquiera de las
reivindicaciones 1-3, en el que el polvo de base
prealeado incluye al menos uno de los elementos seleccionados del
grupo que consiste en carbono, silicio, manganeso, cromo,
molibdeno, vanadio y tungsteno.
5. Uso de un polvo metálico para recubrimiento
térmico de sustratos de aluminio según una cualquiera de las
reivindicaciones 1-4, que tiene un tamaño de
partícula inferior a 500 \mum, preferiblemente de entre 25 y 210
\mum.
6. Uso de un polvo metálico para recubrimiento
térmico de sustratos de aluminio según una cualquiera de las
reivindicaciones 1-5, que tiene un tamaño de
partícula inferior a 90 \mum, preferiblemente inferior a 65
\mum.
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