ES2244938T3

ES2244938T3 - Procedimiento para la produccion de componentes sinterizados a partir de una material sinterizable.

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Publication number: ES2244938T3
Application number: ES03734681T
Authority: ES
Inventors: Rene Lindenau; Klaus Dollmeier; Volker Arnhold
Original assignee: GKN Sinter Metals GmbH
Current assignee: GKN Sinter Metals GmbH
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2005-12-16
Anticipated expiration: 2023-01-21
Also published as: US20050036899A1; JP2005526178A; CN1628008A; CN1290649C; DE10203283B4; DE10203283A1; WO2003064083A2; BR0307194A; AU2003239254A1; ATE299770T1; MXPA04005695A; KR20040070318A; EP1469963B1; DE50300811D1; WO2003064083A3; EP1469963A2; DE10203283C5

Abstract

Procedimiento para la producción de componentes sinterizados, también piezas compuestas, a partir de un material sinterizable, en el que: - en una primera etapa, se introduce en un primer molde de prensa el material sinterizable, el cual comprende de 0, 6 a 1, 8% en peso, referido a la cantidad total de mezcla de polvos, de un agente aglutinante y/o un agente de desmoldeo; - en una segunda etapa, se comprime el material sinterizable hasta obtener un compacto en verde; - en una tercera etapa, el compacto en verde se reprensa completamente en un segundo molde de prensa por prensado uniaxial; y - en una cuarta etapa, se sinteriza el compacto en verde reprensado, habiéndose alcanzado, en el reprensado llevado a cabo en la tercera etapa, una densidad del compacto en verde comprendida entre aproximadamente un 2 y un 40% superior a la densidad antes del reprensado.

Description

Procedimiento para la producción de componentes sinterizados a partir de un material sinterizable.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la producción de componentes sinterizados a partir de un material sinterizable.

Un procedimiento de sinterización habitual comprende las etapas de introducción de un material sinterizable en un molde de prensa, prensado del mismo hasta obtener el denominado compacto en verde, sinterización de dicho compacto en verde a temperaturas de sinterización seguida, opcionalmente, de un recocido de homogeneización, calibrado posterior y, opcionalmente, un procedimiento de endurecimiento. La etapa de calibrado resulta especialmente costosa en tiempo y dinero, ya que el componente obtenido en la etapa propiamente de sinterización a menudo no presenta una precisión de medidas suficiente. Por consiguiente, no puede prescindirse de un calibrado. Además, durante el calibrado generalmente se aplica presión sobre el componente ya sinterizado, con lo que se comprime más para alcanzar una densidad final y una dureza más elevadas. Por ello, la etapa de calibrado, debido a su complejidad, representa una etapa del procedimiento de sinterización que no sólo es decisiva para la calidad del componente sinterizado final a suministrar, sino que además resulta costosa y por ello negativa desde el punto de vista económico.

Por consiguiente, se requiere un procedimiento en el que la etapa de calibrado se elimine por completo o, en caso contrario, se simplifique hasta tal punto que el procedimiento resulte más rentable. A la vez, sin embargo, debe garantizarse que los componentes sinterizados a suministrar presenten resistencias mecánicas suficientemente elevadas y/o densidades y durezas suficientemente elevadas para sus correspondientes aplicaciones.

Por ello, el objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un procedimiento para la producción de componentes sinterizados que no adolezca de los inconvenientes anteriormente mencionados.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la producción de componentes sinterizados, inclusive piezas compuestas, a partir de un material sinterizable, en el que:

-: en una primera etapa, se introduce en un primer molde de prensa el material sinterizable, el cual comprende de 0,6 a 1,8% en peso, referido a la cantidad total de mezcla de polvos, de un agente aglutinante y/o un agente de desmoldeo;

-: en una segunda etapa, se comprime el material sinterizable hasta obtener un compacto en verde;

-: en una tercera etapa, el compacto en verde se reprensa completamente en un segundo molde de prensa por prensado uniaxial; y

-: en una cuarta etapa, se sinteriza el compacto en verde reprensado, habiéndose alcanzado, en el reprensado llevado a cabo en la tercera etapa, una densidad del compacto en verde comprendida aproximadamente entre 2 y aproximadamente 40%, preferentemente entre 5 y 30% y más preferentemente entre 15 y 25% superior a la densidad antes del reprensado.

Preferentemente, en la segunda etapa del procedimiento según la invención se comprimen unos compactos en verde hasta una densidad de salida dentro de un intervalo comprendido entre 2,1 y 2,5 g/cm^{3}, preferentemente entre 2,2 y 2,4 g/cm^{3}, más preferentemente entre 2,25 y 2,38 g/cm^{3}, medidas según la norma DIN ISO 2738.

Un reprensado del compacto en verde producido por moldeo por transferencia de polvo de metal a partir de masas de moldeo de inyección con una proporción relativamente elevada de agente aglutinante se describe en el documento EP-A-995 525. No se conoce el reprensado para compactos en verde producidos por prensado en moldes de prensa a partir de masas de polvo metálico con bajo contenido de agente aglutinante sin etapa especial de desaglutinación.

El procedimiento según la invención presenta la gran ventaja de que gracias a la elevada densidad obtenida ya en la tercera etapa, antes de la etapa propiamente de sinterización, pueden producirse unos componentes que, por un lado, presentan excelentes valores de resistencia mecánica y, por otro, presentan densidades y durezas también sobresalientes. En especial, gracias al reprensado llevado a cabo según el procedimiento según la invención se acortan significativamente las etapas usuales posteriores a la etapa de sinterización, como el calibrado y/o el endurecimiento por templado en caliente, o según el caso se eliminan por completo el procedimiento de postquemado o de calibrado. Gracias a este acortamiento del procedimiento completo se consigue un aumento de la productividad y, con ello, una ventaja desde el punto de vista económico.

Gracias al reprensado de la tercera etapa del procedimiento según la invención, se consigue ventajosamente que las capas de óxido presentes en la superficie del material utilizado se rompan mecánicamente, con lo que se alcanza un mejor ensamblamiento en frío de rugosidades entre las partículas individuales de material en el procedimiento de prensado. Además, de este modo también se mejora la difusión entre las partículas individuales de material durante el procedimiento propiamente de sinterización. De esta forma pueden obtenerse unos componentes con valores de resistencia mecánica elevados y, especialmente, durezas elevadas.

El procedimiento de prensado llevado a cabo en la segunda y la tercera etapas del procedimiento según la invención puede realizarse a temperaturas elevadas, especialmente adicionando los agentes mencionados anteriormente, especialmente polietilenglicoles (prensado en caliente), aunque también a temperatura ambiente (prensado en frío) y también por compactación por vibración. En este caso, por compactación por vibración se entiende un procedimiento en el que durante el procedimiento de prensado se superpone, como mínimo temporalmente, una vibración, pudiendo iniciarse dicha vibración, por ejemplo, a través de, como mínimo, un punzón de moldeo. También resulta posible una combinación de los procedimientos de prensado anteriormente mencionados. Los materiales sinterizables son, particularmente, polvos o mezclas de polvos, particularmente polvos metálicos y/o polvos cerámicos, como por ejemplo aceros como los aceros al cromo-níquel, bronces, aleaciones a base de níquel como Hastalloy, Inconel, óxidos metálicos, nitruros metálicos, siliciuros metálicos o similares, y especialmente polvos o mezclas de polvos que contienen aluminio, pudiendo contener también las mezclas de polvos componentes de elevado punto de fusión, como por ejemplo platino o similares. El polvo utilizado y su tamaño de partículas depende de cada aplicación. Unos polvos con contenido en hierro preferentes son las aleaciones 316 L, 304 L, Inconel 600, Inconel 625, Monel y Hastalloy B, X y C. Además, el material sinterizable puede estar constituido parcial o totalmente por fibras cortas o fibras, preferentemente fibras con diámetros comprendidos entre aproximadamente 0,1 y 250 \mum y una longitud de entre unos pocos \mum y unos milímetros, hasta unos 50 mm, como por ejemplo la tela metálica de fibras.

Por componentes sinterizados en el sentido de la presente invención se entienden componentes producidos completamente a partir de un material sinterizable, aunque también se entienden piezas compuestas cuyo cuerpo de base, por ejemplo, puede producirse a partir de una mezcla de polvos que contiene aluminio, y el cuerpo que se une posteriormente a dicho cuerpo de base puede producirse a partir de otro material, por ejemplo hierro o acero al crisol, sinterizado o macizo, o a partir de fundición de aluminio maciza. Por otro lado, la pieza compuesta puede presentar, por ejemplo, tan sólo en sus caras frontales o en su superficie, una capa sinterizada de una mezcla de polvos que contiene aluminio, siendo el cuerpo de base, por ejemplo, de acero o fundición de hierro, sinterizado o macizo. Los componentes sinterizados pueden ser calibrados y/o endurecidos en caliente.

En caso de que se desee producir piezas compuestas que, por ejemplo, presenten en la cara frontal de un cuerpo compuesto por acero o fundición de hierro una capa sinterizada del material sinterizable, en la primera etapa del procedimiento según la invención se dispone, por ejemplo, mediante los métodos usuales, el material sinterizable sobre el cuerpo de base, aunque puede también preverse, por ejemplo, pulverizar el material en forma de polvos (Wet Powder Spraying: WPS). Para ello resulta necesario preparar una suspensión del material sinterizable. La suspensión necesaria para ello comprende preferentemente disolventes, agentes aglutinantes, estabilizadores y/o agentes dispersantes. Los disolventes particularmente preferidos se seleccionan de entre un grupo que comprende el agua, el metanol, el etanol, el isopropanol, el terpeno, alquenos C_{2}-C_{5}, el toluol, el tricloroetileno, el dietiléter y/o aldehídos o cetonas C_{1}-C_{6}. Son preferentes los disolventes vaporizables a temperaturas inferiores a 100ºC. La cantidad de disolvente utilizada se encuentra en un intervalo entre 40 y 70% en peso, referido a la mezcla de polvos sinterizable utilizada, y preferentemente en un intervalo entre aproximadamente 50 y 65% en peso.

El reprensado llevado a cabo en la tercera etapa (que puede designarse también prensado intermedio) puede realizarse mediante los procedimientos conocidos y usuales para el prensado de un compacto en verde. Así, por ejemplo, el compacto en verde prensado en la segunda etapa puede introducirse de nuevo en un molde matriz usual y dentro del mismo reprensarse, como mínimo parcialmente, con el correspondiente punzón de moldeo. Preferentemente, las herramientas de reprensado pueden configurarse completa o parcialmente cónicas, de modo que puedan alcanzarse prensados especialmente elevados en determinadas zonas del compacto en verde determinadas con antelación.

En una forma de realización preferida del procedimiento según la invención, antes de la tercera etapa se elimina la cera del compacto en verde en una etapa adicional. La eliminación de la cera se lleva a cabo preferentemente bajo nitrógeno, hidrógeno, aire y/o mezclas de los gases mencionados, y especialmente también con una alimentación precisa de aire. Además, la eliminación de cera puede llevarse a cabo con un gas endotérmico y/o un gas exotérmico, aunque también bajo vacío. La eliminación de cera puede llevarse a cabo preferentemente por superposición de microondas y/o ultrasonidos, o únicamente mediante microondas para el control de la temperatura. Finalmente, la eliminación de cera puede también llevarse a cabo mediante disolventes como alcohol o similares, o mediante dióxido de carbono supercrítico con o sin aplicación de temperatura, microondas o ultrasonidos, o mediante una combinación de los procedimientos mencionados.

En otra forma de realización del procedimiento según la invención se pulveriza un molde con un agente de desmoldeo antes de introducir en él el compacto en verde del que opcionalmente se ha eliminado la cera. También puede impregnarse el compacto en verde, del que se ha eliminado la cera, con agente de desmoldeo. Además, resulta particularmente ventajoso que el procedimiento de sinterización se lleve a cabo en la cuarta etapa bajo nitrógeno con un punto de rocío inferior a -40ºC, y preferentemente inferior a -50ºC. En este caso, la sinterización tiene lugar bajo nitrógeno puro. Además, la sinterización se lleva a cabo, para la correspondiente densidad y/o composición del compacto en verde, también bajo aire, hidrógeno, mezclas de nitrógeno e hidrógeno con o sin alimentación precisa de aire, un gas endotérmico, un gas exotérmico o bajo vacío, pudiéndose realizar la sinterización mediante superposición de microondas o mediante microondas para el control de la temperatura.

A la etapa de sinterización puede seguirle inmediatamente, de forma preferente, un tratamiento térmico necesario según el caso, especialmente un recocido de homogeneización. El tratamiento térmico puede llevarse a cabo en función de la composición química del componente obtenido. De forma alternativa o adicional al tratamiento térmico, el componente sinterizado puede enfriarse bruscamente tras alcanzar la temperatura de sinterización o de recocido de homogeneización preferentemente en agua o mediante un enfriamiento brusco con gas.

Es posible llevar a cabo, antes o después de la sinterización, una compactación superficial adicional, o más generalmente: aplicar una tensión propia de compresión en zonas de la superficie, mediante chorros de arena o chorros de bolas de acero, rodillos o similares. También puede llevarse a cabo, antes o después del recocido de homogeneización, un calibrado. En este caso, el calibrado se realiza a temperatura ambiente o a temperatura elevada, hasta la temperatura de forja, incluso mediante la aplicación de hasta 9 t/cm^{2} de presión. Opcionalmente, el calibrado puede incluso llevarse a cabo por encima de la línea solidus, caso en el que el componente puede retirarse directamente del calor de sinterización.

Las herramientas de calibrado y/o forjado utilizadas para el calibrado pueden configurarse completa o parcialmente cónicas, de modo que puedan alcanzarse prensados especialmente elevados en determinadas zonas del componente. La temperatura de las herramientas de calibrado y/o forja puede diferir en función del componente a tratar, y dado el caso puede mantenerse en el intervalo isotérmico. Es posible llevar a cabo, antes o después de un tratamiento térmico o del calibrado, una compactación superficial, o una aplicación de una tensión propia de compresión en la superficie,

Finalmente, pueden aplicarse recubrimientos sobre el componente sinterizado, siendo preferentes los procedimientos con los que los componentes se someten a una anodización o una anodización dura, como por ejemplo procedimientos térmicos de pulverización como proyección de plasma o proyección a la llama, o procedimientos físicos y/o químicos como PVD, CVD o similares. Sin embargo, también pueden llevarse a cabo recubrimientos por vías completamente químicas, como por ejemplo mediante lacas lubricantes, que pueden contener teflón, o materiales nanocompuestos. Mediante el recubrimiento, la superficie de los componentes puede modificarse de forma precisa, según su aplicación, en su dureza, rugosidad y coeficiente de fricción.

Preferentemente, como material sinterizable se utilizan polvos y/o mezclas de polvos que contienen hierro y/o aluminio, y más preferentemente mezclas de polvos que contienen aluminio. Gracias a la utilización de materiales en forma de polvos pueden obtenerse, ya antes de la etapa propiamente de sinterización, densidades elevadas del compacto en verde aún por comprimir.

En el procedimiento según la invención, se utiliza preferentemente una mezcla de polvos sinterizable que comprende de 60 a 98,5% en peso, referido a la cantidad total de mezcla de polvos, y preferentemente de 85 a 98,5% en peso, de un polvo base de Al compuesto por metales y/o sus aleaciones y que comprende Al, de 0,2 a 30% en peso de Mg, de 0,2 a 40% en peso de Si, de 0,2 a 15% en peso de Cu, de 0,2 a 15% en peso de Zn, de 0,2 a 15% en peso de Ti, de 0,2 a 10% en peso de Sn, de 0,2 a 5% en peso de Mn, de 0,2 a 10% en peso de Ni y/o menos de un 1% en peso de As, Sb, Co, Be, Pb y/o B, refiriéndose respectivamente los porcentajes en peso a la cantidad total de polvo base de Al, y de 0,8 a 40% en peso, referido a la cantidad total de mezcla de polvo, preferentemente de 1,5 a 20% en peso, más preferentemente de 2 a 4% en peso, de un polvo metálico seleccionado de entre un primer grupo de metales y/o sus aleaciones, constituido por Mo, Wo, Cr, V, Zr y/o Yt.

Gracias a la adición del primer grupo de metales y/o sus aleaciones, compuesto por Mo, Wo, Cr, V, Zr y/o Yt, con esta mezcla de polvos se pueden producir componentes a partir de polvos metalúrgicos que presentan una dureza muy elevada. Los valores de dureza para componentes producidos con un polvo seleccionado de entre el primer grupo de metales y/o sus aleaciones aumentan entre un 5 y un 35%, preferentemente entre un 10 y un 25%, en comparación con los componentes producidos sin adición de este primer grupo de metales y/o sus aleaciones. Gracias a la adición del primer grupo de metales y/o sus aleaciones a un polvo base de Al se mejora especialmente el ensamblamiento en frío de rugosidades entre las partículas en el procedimiento de prensado, especialmente en el procedimiento de reprensado. De este modo, finalmente, se mejora también la difusión de las partículas individuales durante el procedimiento individual de sinterización, con lo que se obtienen componentes con valores de resistencia mecánica más elevados y una mayor dureza.

Ventajosamente, la mezcla de polvos sinterizable comprende además un segundo grupo de metales y/o sus aleaciones, compuesto por Cu, Sn, Zn, Li y/o Mg. La adición del segundo grupo de metales y/o sus aleaciones mencionado provoca presumiblemente que, especialmente durante el procedimiento de prensado, y especialmente durante el procedimiento de reprensado, se constituya con el polvo base de Al una aleación y/o una fase intermetálica. De este modo se impide la formación de pieles de óxido en la superficie del polvo base de Al utilizado. Adicionalmente, en el procedimiento propiamente de sinterización, el segundo grupo de metales y/o sus aleaciones pasa, como mínimo parcialmente, a un estado como mínimo parcialmente líquido a la temperatura de sinterización, con lo que se mejora la integración especialmente del primer grupo de metales y/o sus aleaciones al polvo base de aluminio.

Preferentemente, la relación entre la cantidad de metales y/o sus aleaciones del primer grupo y la cantidad de los del segundo grupo en la mezcla de polvos se encuentra en un intervalo comprendido entre 1 : 8 y 15 : 1 partes en peso. Preferentemente, esta relación se encuentra dentro de un intervalo entre 2 : 1 y 6 : 1 partes en peso. Con estas relaciones de mezcla se alcanza una integración máxima de los metales y/o sus aleaciones del primer grupo al polvo base de Al. De este modo, con la mezcla de polvos pueden obtenerse componentes con una mayor dureza.

En otra configuración ventajosa de la invención, el polvo base de Al presenta, además de Al, de 0,2 a 15% en peso de Mg, de 0,2 a 16% en peso de Si, de 0,2 a 10% en peso de Cu y/o de 0,2 a 15% en peso de Zn, referidos respectivamente a la cantidad total de polvo base de Al. Además, el segundo grupo de metales y/o sus aleaciones presenta preferentemente Cu, Zn y/o Sn.

Preferentemente, la mezcla de polvos sinterizable presenta agentes lubricantes en una cantidad comprendida entre 0,2 y 5% en peso, referida a la cantidad total de mezcla de polvos. Como agentes lubricantes pueden preverse, por un lado, agentes autolubricantes, como por ejemplo MoS_{2}, WS_{2}, BN, MnS, así como grafito y/o otras modificaciones de carbono como coque, grafito polarizado o similares. Preferentemente, a la mezcla de polvos sinterizable se adicionan de 1 a 3% en peso de agente lubricante. Gracias a la utilización de los agentes lubricantes mencionados pueden conferirse propiedades autolubricantes a los componentes producidos a partir de la mezcla de polvos sinterizable.

La mezcla de polvos sinterizable puede presentar además agentes aglutinantes y/o agentes de desmoldeo. Estos agentes se seleccionan preferentemente de entre un grupo que comprende acetatos de polivinilo, ceras, especialmente ceras amídicas como la etilenbisesteraroilamida, goma laca, óxidos de polialquileno y/o poliglicoles. Los óxidos de polialquileno y/o los poliglicoles se utilizan preferentemente como polímeros y/o copolímeros con pesos moleculares promedio dentro de un intervalo comprendido entre 100 y 500.000 g/mol, preferentemente entre 1.000 y 3.500 g/mol y más preferentemente entre 3.000 y 6.500 g/mol. Estos agentes se añaden, según la invención, en un intervalo entre 0,6 y 1,8% en peso, referido respectivamente a la cantidad total de mezcla de polvos. Los agentes aglutinantes y/o de desmoldeo facilitan también la extracción del molde de prensa del componente producido a partir de la mezcla de polvos sinterizable.

La mezcla de polvos puede producirse mezclando los componentes individuales con los instrumentos usuales, como mezcladores de movimiento asimétrico, tanto a temperaturas elevadas (mezcla en caliente) como a temperatura ambiente (mezcla en frío), siendo preferente la mezcla en caliente.

Con el procedimiento según la invención se producen componentes sinterizados. Este tipo de componentes sinterizados presentan valores de resistencia mecánica y de dureza significativamente superiores a los que se obtienen con los procedimientos usuales. Preferentemente, los componentes sinterizados presentan una resistencia a la tracción de, como mínimo, 140 N/mm^{2}, medida según la norma DIN EN 10002-1. Más preferentemente, la resistencia a la tracción es superior a 200 N/mm^{2}, y aún más preferentemente es superior a 300 N/mm^{2}. Ventajosamente, los componentes sinterizados presentan un módulo de elasticidad de, como mínimo, 70 kN/mm^{2} medido según la norma DIN EN 10002-1, y más preferentemente es superior a 80 kN/mm^{2}.

Preferentemente, los componentes sinterizados presentan una dureza (HB 2,5/62,5 kg) de como mínimo 100, medida según la norma DIN EN 24498-1. Más preferentemente, la dureza es superior a 110, y aún más preferentemente es superior a 125.

El componente sinterizado puede ser especialmente una rueda dentada, una rueda de bomba, especialmente una rueda de bomba de aceite, y/o una biela y/o un juego de rotor.

Estas y otras ventajas de la presente invención se ponen de manifiesto en los ejemplos siguientes.

Ejemplo de comparación 1

Un polvo base de Al de composición Al4Cu1Mg0,5Si (correspondiente a la designación AC2014 de una aleación de aluminio convencional en la que el polvo base presenta un 4% en peso de Cu, un 1% en peso de Mg, un 0,5% en peso de Si y un 94,5% en peso de Al, referidos a la cantidad total de polvo) de la empresa ECKA Granulate GmbH & Co. KG, Velden, Alemania, con nombre comercial ECKA Alumix 123 (92,5% en peso de Al), con un 1,5% en peso de una cera amídica como agente aglutinante de la empresa Hoechst y nombre comercial Mikrowachs C, se mezcló con polvos de molibdeno o de wolframio según la tabla 1 siguiente. La mezcla se llevó a cabo en un mezclador de movimiento asimétrico, adicionando durante 5 min y a temperatura ambiente el polvo de molibdeno o de wolframio al polvo base de Al previamente introducido.

El polvo base de Al presentaba una distribución de tamaño de grano de entre 45 y 200 \mum, siendo el diámetro promedio de partícula D_{50} entre 75 y 95\mum. El polvo de molibdeno o de wolframio adicionado fue producido por la empresa H.C. Starck GmbH & Co. KG, Goslar, Alemania, y presentaba un diámetro promedio de partícula D_{50} de 25\mum con una distribución de tamaño de partícula en un intervalo entre aproximadamente 5 y 50\mum.

A continuación se introdujo la mezcla de polvos en un molde matriz y se comprimió a una presión de aproximadamente 175 N/mm^{2} (calculada para una superficie frontal de rueda de 20 cm^{2}) durante de aproximadamente 0,2 a 0,5 segundos a temperatura ambiente hasta obtener un compacto en verde en forma de rueda de bomba. La densidad del compacto en verde fue aproximadamente entre 2,35 y 2,38 g/cm^{3}. A continuación, se eliminó la cera del compacto en verde así producido durante aproximadamente 30 min a aproximadamente 430ºC y se sinterizó a una temperatura de sinterización de 610ºC bajo atmósfera de nitrógeno puro con un punto de rocío de -50ºC en un horno de cinta ajustado a una velocidad de 3,4 m/h, durante 30 min. Para ello, los compactos en verde se depositaron sobre placas de Al_{2}O_{3}. A continuación se llevó a cabo un recocido de homogeneización durante 1,5 h a una temperatura de 515ºC. A continuación, la rueda de bomba sinterizada se templó por enfriamiento brusco en agua con una temperatura de aproximadamente 40ºC durante 10 segundos.

A continuación se llevó a cabo un calibrado hasta una densidad teórica entre 97 y 98% en peso utilizando una presión de aproximadamente 810 N/mm^{2} a 200ºC.

Tras el calibrado, se llevó a cabo un endurecimiento de las ruedas de bomba sinterizadas a alta temperatura, a 160ºC y durante 16 h. A continuación se determinaron la resistencia a la tracción R_{m}, el módulo de elasticidad y la deformación según la norma DIN EN 10002-1 en muestras estandarizadas. Además, se determinó la dureza según la norma DIN EN 24498-1 (dureza Brinell) con una bola de acero endurecida como cuerpo de penetración con un diámetro de 2,5 y una carga de 62,5 kg. Los valores obtenidos se reflejan en la tabla 1 siguiente.

TABLA 1

Material	R_{m} *	Módulo de elast.	A **	Dureza
	N/mm^{2}	kN/mm^{2}	%	HB \diameter 2,5/62,5 kg
Al_{4}Cu_{1}Mg_{0,5}Si + 8% en peso de Mo	205	87	0,01	122
Al_{4}Cu_{1}Mg_{0,5}Si + 14% en peso de Mo	152	104	0,01	148
Al_{4}Cu_{1}Mg_{0,5}Si + 8% en peso de W	144	74	0,01	105
Al_{4}Cu_{1}Mg_{0,5}Si + 14% en peso de W	135	74	0,01	102
R_{m} * = resistencia a la tracción
A ** = deformación

Ejemplo 2

Se repitieron los ensayos anteriores designados con el número 1, añadiendo sin embargo un polvo de cobre suministrado por la empresa Eckart Granules con la marca Ecka Kupfer CH-S. La adición se llevó a cabo de tal modo que, en primer lugar, se mezcló el polvo de molibdeno o de wolframio con el polvo de cobre en un mezclador de movimiento asimétrico a temperatura ambiente durante 5 min, mezclándose a continuación esta mezcla con el polvo base de Al durante 5 min en un mezclador de movimiento asimétrico. El polvo de cobre presentaba un diámetro promedio de partícula D_{50} de 25\mum y una distribución de tamaño de grano en un intervalo entre aproximadamente 5 y 50\mum. El polvo de cobre se produjo por electrólisis, las partículas individuales presentaban forma dendrítica.

Se prepararon diferentes mezclas, sinterizándose las mismas, como se ha descrito para el número 1, con y sin reprensado hasta obtener ruedas de bomba. Para el reprensado, tras el prensado se eliminó la cera del compacto en verde bajo una atmósfera de nitrógeno durante 30 min a aproximadamente 430ºC y, a continuación, en un molde matriz idéntico al primer molde, que se pulverizó con el agente de desmoldeo GLEITMO 300 de Fuchs Lubritech GmbH, Weilerbach, Alemania, se reprensó a una presión de 760 N/mm^{2} durante de aproximadamente 0,2 a 0,5 segundos a temperatura ambiente hasta el punto que la densidad del compacto en verde reprensado estuvo aproximadamente en 2,8 a 2,9 g/cm^{2} y, con ello, aproximadamente de 19 a 23% superior a la del compacto en verde de rueda de bomba no reprensado y, con ello, alrededor de un 95% de la densidad teórica.

A continuación, los compactos en verde obtenidos se sinterizaron del modo descrito anteriormente, se calibraron hasta una densidad teórica de 97 a 98% a una presión de 810 N/mm^{2}, aunque a temperatura ambiente, y se endurecieron. La relación de mezcla entre el polvo de molibdeno o wolframio y el polvo de cobre fue de 5 : 1 partes en peso. En la tabla 2 pueden observarse las relaciones de mezcla así como los valores físicos obtenidos.

TABLA 2

Nº	Material	Reprensado	R_{m} *	Módulo de	A **	Dureza
				elast.
		SÍ	NO	N/mm^{2}	kN/mm^{2}	%	HB \diameter 2,5/62,5 kg
2a	Al4Cu1Mg0,5Si + 8% en peso de Mo		X	226	88	0,03	138
	(80% en peso Mo + 20% en peso Cu)
2a'	Al4Cu1Mg0,5Si + 8% en peso de Mo	X		253	89	0,01	146
	(80% en peso Mo + 20% en peso Cu)

TABLA 2 (continuación)

Nº	Material	Reprensado	R_{m} *	Módulo de	A **	Dureza
				elast.
		SÍ	NO	N/mm^{2}	kN/mm^{2}	%	HB \diameter 2,5/62,5 kg
2b	Al4Cu1Mg0,5Si + 10% en peso de Mo		X	206	93	0,01	142
	(80% en peso Mo + 20% en peso Cu)
2b'	Al4Cu1Mg0,5Si + 10% en peso de Mo	X		227	96	0,03	150
	(80% en peso Mo + 20% en peso Cu)
2c	Al4Cu1Mg0,5Si + 12% en peso de Mo		X	187	96	0,01	159
	(80% en peso Mo + 20% en peso Cu)
2c'	Al4Cu1Mg0,5Si + 12% en peso de Mo	X		193	100	0,01	164
	(80% en peso Mo + 20% en peso Cu)
2d	Al4Cu1Mg0,5Si + 14% en peso de Mo		X	178	101	0,01	159
	(80% en peso Mo + 20% en peso Cu)
2d'	Al4Cu1Mg0,5Si + 14% en peso de Mo	X		191	107	0,01	179
	(80% en peso Mo + 20% en peso Cu)
2e	Al4Cu1Mg0,5Si + 8% en peso de Mo		X	155	75	0,03	110
	(80% en peso W + 20% en peso Cu)
2e'	Al4Cu1Mg0,5Si + 8% en peso de Mo	X		237	79	0,04	122
	(80% en peso W + 20% en peso Cu)
2f	Al4Cu1Mg0,5Si + 10% en peso de Mo		X	173	74	0,05	107
	(80% en peso W + 20% en peso Cu)
2f'	Al4Cu1Mg0,5Si + 10% en peso de Mo	X		243	81	0,03	121
	(80% en peso W + 20% en peso Cu)
2g	Al4Cu1Mg0,5Si + 12% en peso de Mo		X	147	73	0,05	107
	(80% en peso W + 20% en peso Cu)
2g'	Al4Cu1Mg0,5Si + 12% en peso de Mo	X		233	86	0,04	121
	(80% en peso W + 20% en peso Cu)
2h	Al4Cu1Mg0,5Si + 14% en peso de Mo		X	146	76	0,05	107
	(80% en peso W + 20% en peso Cu)
2h'	Al4Cu1Mg0,5Si + 14% en peso de Mo	X		213	84	0,03	130
	(80% en peso W + 20% en peso Cu)
R_{m} * = resistencia a la tracción
A ** = deformación

Como se desprende de la tabla 2, las propiedades físicas se ven favorecidas por el reprensado. Especialmente, puede alcanzarse un aumento adicional de la dureza de las ruedas de bomba producidas.

Con la presente invención resulta posible producir componentes sinterizados, especialmente en base a un polvo de Al, que no sólo presenten excelentes valores de resistencia mecánica, sino especialmente una dureza elevada. Así, los componentes ventajosamente producidos de este modo pueden colocarse en puntos sometidos a un gran esfuerzo, especialmente en el motor o en engranajes. Además, gracias a la posibilidad de eliminar el calibrado pueden producirse unos componentes sinterizados endurecidos en caliente de modo más económico y rápido.

Claims

1. Procedimiento para la producción de componentes sinterizados, también piezas compuestas, a partir de un material sinterizable, en el que:

-: en una cuarta etapa, se sinteriza el compacto en verde reprensado, habiéndose alcanzado, en el reprensado llevado a cabo en la tercera etapa, una densidad del compacto en verde comprendida entre aproximadamente un 2 y un 40% superior a la densidad antes del reprensado.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque antes de la tercera etapa se elimina la cera del compacto en verde.

3. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque en la tercera etapa, antes de introducir el compacto en verde en el segundo molde de prensa, éste se pulveriza con un agente de desmoldeo.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el procedimiento de sinterización se lleva a cabo en una cuarta etapa bajo nitrógeno con un punto de rocío inferior a -40ºC.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque como material sinterizable se utilizan polvos o mezclas de polvos que contienen hierro y/o aluminio.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque se utiliza una mezcla de polvos sinterizable que comprende entre 60 y 98,5% en peso, referido a la cantidad total de la mezcla de polvos, de un polvo base de Al compuesto por metales y/o sus aleaciones, el cual comprende Al y opcionalmente, por lo menos, uno de los metales siguientes: de 0,2 a 30% en peso de Mg, de 0,2 a 40% en peso de Si, de 0,2 a 15% en peso de Cu, de 0,2 a 15% en peso de Zn, de 0,2 a 15% en peso de Ti, de 0,2 a 10% en peso de Sn, de 0,5 a 5% en peso de Mn, de 0,2 a 10% de Ni y/o menos de un 1% en peso de As, Sb, Co, Be, Pb y/o B, refiriéndose los porcentajes en peso respectivamente a la cantidad total de polvos base de Al, así como de 0,8 a 40% en peso, referido a la cantidad total de mezcla de polvos, de un polvo metálico seleccionado de entre un primer grupo de metales y/o sus aleaciones, constituido por Mo, Wo, Cr, V, Zr y/o Yt.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque la mezcla de polvos comprende además un segundo grupo de metales y/o sus aleaciones, constituido por Cu, Sn, Zn, Li y/o Mg.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque la relación entre la cantidad del primer grupo de metales y/o sus aleaciones y la del segundo grupo en la mezcla de polvos se encuentra en un intervalo comprendido entre 1 : 8 y 15 : 1 partes en peso.

9. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque los polvos base de Al presentan, además de Al, de 0,2 a 15% en peso de Mg, de 0,2 a 16% en peso de Si, de 0,2 a 10% en peso de Cu y/o de 0,2 a 15% en peso de Zn, referidos respectivamente a la cantidad total de polvos base de Al.

10. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque el segundo grupo de metales y/o sus aleaciones presenta Cu, Zn y/o Sn.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la mezcla de polvos comprende un agente lubricante en una cantidad comprendida entre 0,2 y 5% en peso, referido a la cantidad total de la mezcla de polvos.