ES2338094T3 - Masas de proteccion contra el endurecimiento para la carburacion selectiva de componentes metalicos. - Google Patents
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Abstract
Masas de protección contra el endurecimiento a base de sustancias que forman silicato potásico, que contienen ácido de boro, óxido de boro, boratos alcalinos y/o alcalinotérreos, para la carburización parcial de componentes metálicos, caracterizadas porque contienen sustancias que forman silicato de boro y, como aditivo, compuestos de magnesio y silicio en la relación de masas 2:1 a 100:1, y porque están formuladas en consistencia líquida, semi-líquida o pastosa.
Description
Masas de protección contra el endurecimiento
para la carburización selectiva de componentes metálicos.
La invención se refiere a masas de protección
contra el endurecimiento para la carburización parcial de
componentes metálicos.
En el tratamiento térmico para el endurecimiento
de la superficie de metales es necesario con frecuencia proteger
los componentes, en parte, antes del proceso de tratamiento como
carburización, nitro carburización o nitruración, para poder
realizar posteriormente todavía determinadas etapas de procesamiento
mecánico en zonas seleccionadas de la superficie o para obtener
allí propiedades originales del material, como por ejemplo la
ductilidad. Además del recubrimiento galvánico con cobre o níquel,
existe ya desde hace mucho tiempo una oferta amplia de masas de
protección similares a la laca, que se aplican antes del tratamiento
de endurecimiento sobre las zonas seleccionadas de la superficie.
En el caso de carburización parcial, se han implantado para la
protección contra la difusión interna de carbono masas de protección
a base de silicato potásico o a base de sustancias que forman
silicato de boro. Mientras que las masas a base de silicato potásico
después del proceso de endurecimiento solamente se pueden limpiar
mecánicamente a través de chorreado de los componentes con arena o
perlas de cristal, etc., las masas de protección a base de
sustancias que forman silicato de boro presentan la gran ventaja de
que se pueden lavar con agua. No obstante, en las masas de
protección contra el endurecimiento conocidas a base de sustancias
que forman silicato de boro existe el peligro de que se desprendan
en el horno durante el proceso de endurecimiento, especialmente
después de un secado incompleto o a través de la ligazón de humedad
del aire a través de la masa, puesto que la viscosidad de los
componentes de boro a alta temperatura se reduce en gran medida a
través del agua. Además, a temperaturas de carburización de
900-980ºC, el compuesto de boro se puede evaporar
hasta que se ajusta el equilibrio de la presión del vapor. Esto
tiene como consecuencia, por una parte, una reducción de la acción
de protección a través de la capa de protección que se vuelve cada
vez más fina y, por otra parte, se puede atacar también la
mampostería del horno de ladrillos que contienen SiO_{2}. En
particular, tales masas, en virtud de la presión del vapor
relativamente alta, solamente se emplean con condiciones en la
carburización a baja presión, puesto que hay que contar con un daño
de la instalación de carburización a baja presión a través de
compuestos de boro que se evaporan.
Las masas de protección empleadas hasta ahora de
manera alternativa en instalaciones de carburización en vacío a
base de silicato potásico tienen a fragilización y a desprendimiento
durante el enfriamiento del gas a alta presión. En este caso, los
intercambiadores de calor se pueden cargar con partículas o se
pueden dañar los cojinetes del soplante, lo que puede conducir a la
parada de la instalación.
En el documento EP 0 867 524 A1 se describe un
método para la cobertura de superficies metálicas durante la
carburización o nitruración, en el que se utiliza una mezcla de un
compuesto de boro y óxido de silicio, es decir, sustancias que
forman silicato de boro.
Las masas de cobertura se aplican en forma de
polvo con procedimientos de recubrimiento electrostático sobre las
piezas metálicas.
La presente invención tiene el cometido de
encontrar y desarrollar masas de protección contra el endurecimiento
para la caburización parcial de componentes metálicos, que no
presentan los inconvenientes de los productos conocidos.
De manera sorprendente se ha encontrado ahora
que a través de la adición de compuestos de magnesio y silicio a
masas de protección contra el endurecimiento compuestas, por lo
demás, de manera conocida, a base de sustancias que forman silicato
de boro, se puede reducir drásticamente tanto el peligro de
desprendimiento como también la presión del vapor.
Por lo tanto, objeto de la invención son masas
de protección del endurecimiento a base de sustancias que forman
silicato de boro para la carburización parcial de componentes
metálicos, que se caracterizan porque contienen sustancias que
forman silicato de boro y, como un aditivo, compuestos de magnesio y
silicio en la relación de masas 2:1 a 100:1, y porque están
formuladas en consistencia líquida, semi-líquida o
pastosa.
A través de la adición acorde con la invención
de compuestos de magnesio y silicio se consigue una seguridad
elevada durante la carburización de gas contra puntos deficientes
aislados a través de la pasa de protección que está fraguando.
Además, se consigue un tiempo de actividad
elevado de la mampostería del horno y se posibilita el empleo de
masas de protección a base de sustancias que forma n silicato de
boro en la carburización en vacío.
Como aditivo de acuerdo con la invención a las
masas de protección contra el endurecimiento a base de sustancias
que forman silicato de boro son adecuados, en principio, todos los
compuestos inorgánicos de magnesio y silicio. Compuestos adecuados
típicos para este empleo son silicatos de magnesio, como por ejemplo
ortosilicato de magnesio (Mg_{2}SiO_{4}), metasilicato de
magnesio (MgSiO_{3}), trisilicato de magnesio
(Mg_{2}Si_{3}O_{8}) y talco. Especialmente preferido es
trisilicato de magnesio.
Las masas de protección contra endurecimiento de
acuerdo con la invención contienen sustancias que forman silicato
de boro y compuestos de magnesio y silicio, típicamente en la
relación de masas 2:1 a 100:1. Se prefiere una relación entre masas
de sustancias que forman silicato de boro y compuestos de magnesio y
silicio de 5:1 a 15:1 y especialmente de 10:1 aproximadamente.
Las sustancias que forman silicato de boro
contienen las masas de protección contra endurecimiento de acuerdo
con la invención ácido bórico, óxido de boro, boratos alcalinos y/o
alcalinotérreos.
Las masas de protección contra endurecimiento de
acuerdo con la invención pueden contener, con relación a la
cantidad total, 35-70% en peso de un sistema
aglutinante orgánico y están formuladas en consistencia líquida,
semilíquida o pastosa. Los sistemas aglutinantes adecuados son
conocidos en sí y son habituales para el técnico y corresponden a
los que se utilizan en las masas de protección contra endurecimiento
empleadas hasta ahora en la práctica.
Las masas de protección contra endurecimiento
típicas de acuerdo con la invención contienen, por ejemplo,
40-55% en peso de óxido de boro,
3-6% en peso de trisilicato de magnesio y
39-57% en peso de un sistema aglutinante orgánico,
respectivamente, con relación a la cantidad total.
Las masas de protección contra endurecimiento de
acuerdo con la invención se pueden utilizar de manera muy ventajosa
en procedimientos para la carburización parcial de componentes
metálicos y son especialmente preferidas para la carburización en
vacío. Su empleo se realiza totalmente de acuerdo con las masas de
protección contra endurecimiento conocidas. Sin embargo, en
oposición a aquéllas, no se produce ningún desprendimiento desde
los componentes, de manera que se garantiza un tratamiento perfecto
y seguro. Tampoco provocan ninguna contaminación de las
instalaciones.
\vskip1.000000\baselineskip
(Según la
invención)
Una masa de protección de 50% en peso de óxido
de boro, 5% en peso de trisilicato de magnesio y 45% en peso de un
sistema aglutinante orgánico se aplicó a temperatura ambiente sobre
un componente y se almacenó en el transcurso de 10 días a humedad
elevada del aire. A continuación se carburizó el componente a 930ºC
en el transcurso de 5 horas a una profundidad de dureza de
aplicación (Eht) de 1,2 mm, se enfrió en aceite y se limpió en una
lavadora industrial.
Se protegió exactamente la zona a aislar, no se
produjo ningún corrimiento de la masa de protección. La dureza en
la zona cubierta era 32-36 HRC, en la zona no
protegida era 61-63 HRC. El aislamiento era
perfecto. El componente se pudo limpiar sin problemas en la
lavadora industrial.
\vskip1.000000\baselineskip
(Ejemplo
comparativo)
Una masa de protección de 55% en peso de óxido
de boro y 45% en peso de un sistema aglutinante orgánico se aplicó
a temperatura ambiente sobre un componente y se almacenó en el
transcurso de 10 días a humedad elevada del aire. A continuación se
carburizó el componente a 930ºC en el transcurso de 5 horas a una
Eht de 1,2 mm, se enfrió en aceite y se limpió en la lavadora
industrial.
Se produjeron varias pistas de corrimiento, que
eran atribuibles a una fluencia de la masa de protección durante el
tratamiento. La dureza en la zona cubierta era la mayoría de las
veces 32-36 HRC, en la zona de las pistas de
corrimiento 49-55 HRC, en la zona no protegida fuera
de las pistas de corrimiento 61-63 HRC. El
aislamiento era erróneo y, por lo tanto, el componente era
inutilizable.
\vskip1.000000\baselineskip
(Según la
invención)
Una masa de protección de 50% en peso de óxido
de boro, 5% en peso de trisilicato de magnesio y 45% en peso de un
sistema aglutinante orgánico se aplicó a temperatura ambiente sobre
un componente y se almacenó en el transcurso de 10 días a humedad
elevada del aire. A continuación se carburizó el componente en una
instalación de carburización a baja presión a una Eht de 0,6 mm, se
enfrió en una cámara fría y se limpió en una lavadora
industrial.
Se protegió exactamente la zona a aislar, no se
produjo ningún corrimiento de la masa de protección. La masa de
protección no se desprendió durante el enfriamiento. La dureza en la
zona cubierta era 31-33 HRC, en la zona no
protegida era 61-63 HRC. El aislamiento era
perfecto. El componente se pudo limpiar sin problemas en la
lavadora industrial.
\vskip1.000000\baselineskip
(Ejemplo
comparativo)
Una masa de protección de 55% en peso de óxido
de boro y 45% en peso de un sistema aglutinante orgánico se aplicó
a temperatura ambiente sobre un componente y se almacenó en el
transcurso de 10 días a humedad elevada del aire. A continuación se
carburizó el componente en una instalación de carburización a baja
presión a una Eht de 0,6 mm, se enfrió en una cámara fría y se
limpió en la lavadora industrial.
Se produjeron varias pistas de corrimiento, que
eran atribuibles a una fluencia de la masa de protección durante el
tratamiento. La dureza en la zona cubierta era la mayoría de las
veces 31-34 HRC, en la zona de las pistas de
corrimiento 47-54 HRC, en la zona no protegida fuera
de las pistas de corrimiento 61-63 HRC. El
aislamiento era erróneo y, por lo tanto, el componente era
inutilizable.
\vskip1.000000\baselineskip
(Ejemplo
comparativo)
Una masa de protección a base de silicato
potásico se aplicó a temperatura ambiente sobre un componente y se
almacenó en el transcurso de 10 días a temperatura ambiente. A
continuación se carburizó el componente en una instalación de
carburización a baja presión a una Eht de 0,6 mm, se enfrió en una
cámara fría y se limpió en la lavadora industrial.
Se produjeron varias pistas de corrimiento, la
dureza en la zona cubierta era 29-32 HRC, en la zona
no protegida era 61-63. Se pudo constatar un
desprendimiento parcial de la masa de protección de aproximadamente
20% de la masa aplicada durante el enfriamiento. Los residuos
desprendidos de la masa de protección eran duro y solamente se
podían eliminar con un gasto muy grande desde la cámara de
enfriamiento, especialmente desde los intercambiadores de calor.
Debido a la permanencia de estas partículas en la instalación, hay
que contar con una reducción del tiempo de funcionamiento de la
instalación y un empeoramiento de la función. Los residuos de la
masa de protección no se pudieron eliminar por lavadora industrial.
El componente solamente se pudo limpiar a través de chorreado con
arena o perlas de cristal.
Claims (8)
1. Masas de protección contra el endurecimiento
a base de sustancias que forman silicato potásico, que contienen
ácido de boro, óxido de boro, boratos alcalinos y/o alcalinotérreos,
para la carburización parcial de componentes metálicos,
caracterizadas porque contienen sustancias que forman
silicato de boro y, como aditivo, compuestos de magnesio y silicio
en la relación de masas 2:1 a 100:1, y porque están formuladas en
consistencia líquida, semi-líquida o pastosa.
2. Masas de protección contra endurecimiento de
acuerdo con la reivindicación 1, caracterizadas porque
contienen sustancias que forman silicato de boro y compuestos de
magnesio y silicio en la relación de masas 5:1 a 15:1, con
preferencia en la relación de masas de 10:1 aproximadamente.
3. Masas de protección contra endurecimiento de
acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizadas porque
como compuestos de magnesio y silicio contienen silicatos de
magnesio, como especialmente ortosilicato de magnesio
(Mg_{2}SiO_{4}), metasilicato de magnesio (MgSiO_{3}),
trisilicato de magnesio (Mg_{2}Si_{3}O_{8}) y talco.
4. Masas de protección contra endurecimiento de
acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizadas
porque contienen trisilicato de magnesio como compuesto de magnesio
y silicio.
5. Masas de protección contra endurecimiento de
acuerdo con la reivindicación 1 a 4, caracterizadas porque
contienen, con respecto a la cantidad total, 35-70%
en peso de un sistema aglutinante orgánico.
6. Masas de protección contra endurecimiento de
acuerdo con la reivindicación 5, caracterizadas porque
contienen, con respecto a la cantidad total, 40-55%
en peso de óxido de boro, 3-6% en peso de
trisilicato de magnesio y 39-57% en peso de un
sistema aglutinante orgánico.
7. Masas de protección contra endurecimiento de
acuerdo con la reivindicación 5 ó 6, caracterizadas porque
contienen, con relación a la cantidad total, 45% en peso de óxido de
boro, 5% en peso de trisilicato de magnesio y 50% en peso de un
sistema aglutinante orgánico.
8. Utilización de masas de protección contra
endurecimiento de acuerdo con las reivindicaciones 12 a 7 en el
procedimiento para la carburización parcial de componentes
metálicos.
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