BR122020024585B1

BR122020024585B1 - compósitos lubrificantes particulados para metalurgia em pó, composições em pó metalúrgicas e processos para produzir uma composição em pó para metalurgia em pó

Info

Publication number: BR122020024585B1
Application number: BR122020024585-9A
Authority: BR
Inventors: Yannig Thomas; Vincent PARIS; Sylvain St-Laurent
Original assignee: National Research Council Of Canada
Priority date: 2013-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2021-05-18
Also published as: JP6796124B2; CN110484342A; BR112016007762A2; KR102103888B1; US20180298305A1; CA2923775C; MX2021006550A; WO2015035515A1; US10030209B2; EP3043935B1; CA2923775A1; ES2724330T3; JP2016537512A; EP3043935A4; CA3079312A1; KR20160054532A; BR112016007762B1; US20150068361A1; EP3482852A1; CA3079312C

Abstract

Um compósito lubrificante particulado para metalurgia do pó que compreende: primeiras partículas discretas compreendendo pelo menos cerca de 90% em peso de uma cera de monoamida primária graxa, sendo substancialmente isenta de cera bis-amida graxa, e sendo pelo menos parcialmente revestida com nanopartículas de óxido de metal e segundas partículas discretas isentas de estearato de metal compreendendo uma cera de bis-amida graxa. Um compósito lubrificante particulado para metalurgia do pó pode compreender: uma cera do éster do ácido montânico e pelo menos uma cera de amida graxa compreendendo pelo menos uma cera monoamida graxa e uma cera bis-amida graxa.

Description

CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

[0001] O campo técnico se refere a uma composição de pó de metal, incluindo um lubrificante. Mais particularmente, se refere a um compósito lubrificante particulado para metalurgia do pó e a um processo para produzir uma composição em pó para metalurgia do pó incluindo o compósito lubrificante particulado.

ANTECEDENTES

[0002] Na indústria da Metalurgia do Pó (indústria PM), pós metálicos, tais como pós à base de ferro são utilizados para a produção de componentes. Mais particularmente, as composições de pó de metal são compactadas em um molde em alta pressão em compactos verdes, os compactos verdes são em seguida ejetados da matriz e sinterizados em compactos sinterizados. Esta tecnologia de forma quase nítida permite a produção de peças com um custo menor que os outros métodos convencionais, tais como usinagem.

[0003] A composição de pó de metal compreende uma mistura de pós metálicos, lubrificante e, opcionalmente, outros aditivos. Os lubrificantes de pó de metal são geralmente diferentes tipos de ceras que são moídas ou atomizadas em partículas finas, e misturadas com os pós metálicos, tais como pós de ferro e aço. O lubrificante reduz a fricção interparticular e o atrito com a parede da matriz durante a compactação e, por conseguinte, melhora a densificação, mas também reduz o atrito com a parede da matriz durante a ejeção de parte da matriz. Além disso, o lubrificante é selecionado para promover a fluidez da composição de pó de metal de forma adequada dentro da cavidade da matriz e também a maleabilidade suficiente para não dificultar o processo de compactação. Existe uma forte relação entre as propriedades mecânicas e a densidade final das peças. Consequentemente, os lubrificantes que permitem que densidades mais elevadas sejam atingidas apresentam valor adicional. Lubrificantes comumente usados para aplicações PM compreendem estearatos de metal e ceras de amida, tais como cera de etileno bis-estearamida. Apesar de serem excelentes lubrificantes, os estearatos de metal podem manchar as peças durante a sinterização e causar contaminação por metais pesados através dos gases de escape do forno de sinterização.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0004] Por conseguinte, é um objetivo da presente invenção resolver os problemas acima mencionados.

[0005] De acordo com um aspecto geral, é provido um compósito lubrificante particulado para metalurgia do pó, que compreende: primeiras partículas discretas compreendendo pelo menos cerca de 90% em peso de uma cera de monoamida primária graxa, sendo substancialmente isenta de cera bis-amida graxa, e sendo pelo menos parcialmente revestida com nanopartículas de óxido metálico e segundas partículas discretas isentas de estearato metálico compreendendo uma cera de bis-amida graxa.

[0006] Em uma modalidade, o compósito lubrificante particulado compreende entre cerca de 10% em peso e cerca de 60% em peso das primeiras partículas discretas.

[0007] Em uma modalidade, o compósito lubrificante particulado compreende entre cerca de 40% em peso e cerca de 90% em peso das segundas partículas discretas.

[0008] Em uma modalidade, as primeiras partículas discretas consistem essencialmente de uma cera monoamida primária graxa, pelo menos parcialmente revestida com as nanopartículas de óxido de metal.

[0009] Em uma modalidade, as primeiras partículas discretas consistem em uma primeira cera monoamida graxa, pelo menos parcialmente revestida com as nanopartículas de óxido de metal.

[0010] Em uma modalidade, as segundas partículas discretas compreendem, adicionalmente, pelo menos cerca de 50% em peso da cera bis-amida graxa e menos de cerca de 10% em peso de uma primeira cera monoamida graxa.

[0011] Em uma modalidade, as segundas partículas discretas compreendem ainda, pelo menos, cerca de 90% em peso da cera de bis-amida graxa. Por exemplo, as segundas partículas discretas consistem essencialmente em uma cera bis-amida graxa.

[0012] Em uma modalidade, a cera bis-amida graxa das segundas partículas discretas compreende pelo menos duas ceras bis-amida graxa.

[0013] Em uma modalidade, a cera primária de monoamida graxa é uma monoamida de um ácido graxo de 12 a 24 átomos de carbono. A monoamida pode ser selecionada a partir do grupo que consiste em: lauramida, palmitamida, estearamida, araquidamida, behenamida, oleamida, erucamida e suas combinações.

[0014] Em uma modalidade, as nanopartículas de óxido de metal compreendem pelo menos um dos óxidos de ferro, TiO2, Al2O3, SnO2, SiO2, CeO2, e nanopartículas de óxido de índio e de titânio, e suas combinações. Em outra modalidade, as nanopartículas de óxido de metal compreendem nanopartículas de sílica pirogênica.

[0015] Em uma modalidade, as primeiras partículas discretas compreendem menos de cerca de 5% em peso de nanopartículas de óxido de metal.

[0016] Em uma modalidade, as primeiras partículas discretas são menores que cerca de 250 μm.

[0017] Em uma modalidade, as primeiras partículas discretas, pelo menos, parcialmente revestidas têm um tamanho médio de partícula entre cerca de 15 μm e cerca de 100 μm.

[0018] Em uma modalidade, um D99 das primeiras partículas discretas, pelo menos parcialmente revestidas está entre cerca de 80 μm e cerca de 220 μm.

[0019] Em uma modalidade, a cera bis-amida graxa é uma bis-amida de ácido graxo selecionada a partir do grupo que consiste em: metileno bisoleamida, metileno bis- estearamida, bisoleamida etileno, bis-estearamida hexileno, e etileno bis-estearamida (EBS) e suas misturas.

[0020] Em uma modalidade, as segundas partículas discretas têm um tamanho médio de partícula menor que cerca de 50 μm.

[0021] Em uma modalidade, um D99 das segundas partículas discretas é menor que cerca de 200 μm.

[0022] Em uma modalidade, as segundas partículas discretas são substancialmente isentas de metal.

[0023] Em uma modalidade particular, as primeiras partículas discretas compreendem partículas de erucamida e as nanopartículas de óxido de metal compreendem nanopartículas de sílica pirogênica e as segundas partículas discretas compreendem partículas de etileno bis- estearamida. O compósito lubrificante específico pode compreender entre cerca de 10% em peso e cerca de 60% em peso das partículas de erucamida e entre cerca de 40% em peso e cerca de 90% em peso das partículas de etileno bis- estearamida. As partículas de erucamida podem ter um tamanho de partícula médio de cerca de 60 μm e um diâmetro menor que cerca de 175 μm.

[0024] De acordo com outro aspecto geral, é fornecida uma composição para metalurgia do pó que compreende um pó à base de metal misturado com o compósito lubrificante particulado tal como descrito acima em uma concentração que varia entre cerca de 0,1% em peso e cerca de 5% em peso. Em uma modalidade, o pó à base de metal é um pó à base de ferro.

[0025] De acordo com outro aspecto geral, é fornecido um processo para produzir uma composição em pó para metalurgia do pó. O processo compreende: a adição do compósito lubrificante particulado, como descrito acima, em uma concentração variando entre cerca de 0,1% em peso e cerca de 5% em peso, com base no peso total da composição em pó, para um pó à base de metal. Em uma modalidade, o pó à base de metal é um pó à base de ferro.

[0026] Ainda de acordo com outro aspecto geral, é fornecido um compósito lubrificante particulado para metalurgia do pó. O compósito lubrificante particulado compreende: primeiras partículas discretas compreendendo uma cera de monoamida primária graxa, sendo substancialmente isenta de cera bis-amida graxa, e sendo pelo menos parcialmente revestida com nanopartículas de óxido de metal, as primeiras partículas discretas, pelo menos, parcialmente revestidas com um tamanho médio de partícula entre cerca de 15 μm e cerca de 100 μm, e segundas partículas discretas isentas de metal-estearato compreendendo uma cera de bis-amida graxa e com um tamanho médio de partícula menor que cerca de 50 μm.

[0027] Em uma modalidade, as primeiras partículas discretas, pelo menos, parcialmente revestidas têm um tamanho médio de partícula entre cerca de 25 μm e cerca de 75 μm.

[0028] Em uma modalidade, um D99 das primeiras partículas discretas, pelo menos parcialmente revestidas está entre cerca de 80 μm e cerca de 220 μm.

[0029] Em uma modalidade, um D99 das primeiras partículas discretas, pelo menos parcialmente revestidas está entre cerca de 115 μm e cerca de 180 μm.

[0030] Em uma modalidade, as segundas partículas discretas têm um tamanho médio de partícula menor que cerca de 15 μm.

[0031] Em uma modalidade, um D99 das segundas partículas discretas é menor que cerca de 200 μm.

[0032] Em uma modalidade, um D99 das segundas partículas discretas é menor que cerca de 150 μm.

[0033] Em uma modalidade, as primeiras partículas discretas compreendem pelo menos cerca de 90% em peso da cera de monoamida primária graxa.

[0034] Em uma modalidade, o compósito lubrificante particulado compreende entre cerca de 10% em peso e cerca de 60% em peso das primeiras partículas discretas.

[0035] Em uma modalidade, o compósito lubrificante particulado compreende entre cerca de 40% em peso e cerca de 90% em peso das segundas partículas discretas.

[0036] Em uma modalidade, as primeiras partículas discretas consistem essencialmente em cera monoamida primária graxa, pelo menos parcialmente revestida com nanopartículas de óxido de metal.

[0037] Em uma modalidade, as primeiras partículas discretas consistem na cera monoamida primária graxa, pelo menos parcialmente revestidas com as nanopartículas de óxido de metal.

[0038] Em uma modalidade, as segundas partículas discretas compreendem, adicionalmente, pelo menos, cerca de 50% em peso da cera de bis-amida graxa e menos de cerca de 10% em peso de uma cera de monoamida primária graxa.

[0039] Em uma modalidade, as segundas partículas discretas compreendem adicionalmente, pelo menos, cerca de 90% em peso da cera bis-amida graxa.

[0040] Em uma modalidade, as segundas partículas discretas consistem essencialmente em uma cera bis-amida graxa.

[0041] Em uma modalidade, as segundas partículas discretas são substancialmente isentas de metal.

[0042] Em uma modalidade, a cera de monoamida primária graxa é uma monoamida de um ácido graxo de 12 a 24 átomos de carbono. A monoamida pode ser selecionada a partir do grupo que consiste em: lauramida, palmitamida, estearamida, araquidamida, behenamida, oleamida, erucamida, e suas combinações.

[0043] Em uma modalidade, as nanopartículas de óxido de metal compreendem pelo menos um dos óxidos de ferro, TiO2, Al2O3, SnO2, SiO2, CeO2, e nanopartículas de óxido de índio e de titânio, e suas combinações.

[0044] Em uma modalidade, as nanopartículas de óxido de metal compreendem nanopartículas de sílica pirogênica.

[0045] Em uma modalidade, as primeiras partículas discretas compreendem menos de cerca de 5% em peso de nanopartículas de óxido de metal.

[0046] Em uma modalidade, as primeiras partículas discretas são menores que cerca de 250 μm.

[0047] Em uma modalidade, a cera bis-amida graxa é uma bis-amida de ácido graxo selecionada a partir do grupo que consiste em: metileno bisoleamida, metileno bis- estearamida, etileno bisoleamida, bis-estearamida hexileno, e etileno bis-estearamida (EBS) e suas misturas.

[0048] Em uma modalidade, as segundas partículas discretas têm um tamanho médio de partícula menor que cerca de 50 μm.

[0049] Em uma modalidade particular, as primeiras partículas discretas compreendem partículas de erucamida e as nanopartículas de óxido de metal compreendem nanopartículas de sílica pirogênica e as segundas partículas discretas compreendem partículas de etileno bis- estearamida. O compósito lubrificante específico pode compreender entre cerca de 10% em peso e cerca de 60% em peso das partículas de erucamida e entre cerca de 40% em peso e cerca de 90% em peso das partículas de etileno bis- estearamida. As partículas de erucamida podem ter um tamanho de partícula médio de cerca de 60 μm e um diâmetro menor que cerca de 175 μm.

[0050] De acordo com outro aspecto geral, é proporcionada uma composição de pó metalúrgico, que compreende um pó à base de metal misturado com o compósito lubrificante particulado tal como descrito acima em uma concentração que varia entre cerca de 0,1% em peso e cerca de 5% em peso. Em uma modalidade, o pó à base de metal é um pó à base de ferro.

[0051] De acordo com outro aspecto geral, é fornecido um processo para produzir uma composição em pó para metalurgia do pó. O processo compreende: a adição do compósito lubrificante particulado, como descrito acima, em uma concentração variando entre cerca de 0,1% em peso e cerca de 5% em peso, com base no peso total da composição em pó, a um pó à base de metal. Em uma modalidade, o pó à base de metal é um pó à base de ferro.

[0052] De acordo com outro aspecto geral, é fornecido um compósito lubrificante particulado por metalurgia do pó, que compreende: uma cera de éster de ácido montânico e, pelo menos, uma cera de amida graxa compreendendo pelo menos um de uma cera de monoamida graxa e uma cera de bis- amida graxa.

[0053] Em uma modalidade, o compósito lubrificante particulado compreende partículas discretas que compreendem primeiras partículas discretas compreendendo cera de éster do ácido montânico. As primeiras partículas discretas podem compreender adicionalmente cera de monoamida graxa e a cera de monoamida graxa pode compreender uma cera de monoamida primária graxa. Em uma modalidade, o compósito lubrificante particulado pode ainda compreender segundas partículas discretas incluindo, um lubrificante em pó isento de metal orgânico selecionado a partir do grupo que consiste em ceras bis-amidas graxas, ceras monoamidas graxas, glicerídeos, ceras de ésteres do ácido montânico, cera de parafina, poliolefinas, poliamidas, poliésteres, e misturas dos mesmos. Em uma modalidade, o compósito lubrificante particulado pode ainda compreender segundas partículas discretas incluindo a cera bis-amida graxa. As segundas partículas discretas podem ainda compreender a cera de éster do ácido montânico.

[0054] Em uma modalidade, as primeiras partículas discretas são pelo menos parcialmente revestidos com nanopartículas de óxido de metal.

[0055] Em uma modalidade, as primeiras partículas discretas ainda compreendem a cera bis-amida graxa. O compósito lubrificante particulado pode ainda compreender segundas partículas discretas incluindo um lubrificante em pó isento de metal orgânico selecionado a partir do grupo que consiste em ceras bis-amidas graxas, ceras monoamidas graxas, glicerídeos, ceras de ésteres do ácido montânico, cera de parafina, poliolefinas, poliamidas, poliésteres, e suas misturas.

[0056] O compósito lubrificante particulado pode ainda compreender segundas partículas discretas incluindo a cera de monoamida graxa e a cera de monoamida graxa compreende uma cera de monoamida primária graxa. Em uma modalidade, as segundas partículas discretas são pelo menos parcialmente revestidas com nanopartículas de óxido de metal.

[0057] Em uma modalidade, o compósito lubrificante particulado compreende primeiras partículas discretas e segundas partículas discretas, as primeiras partículas discretas compreendem a cera de éster do ácido montânico e a cera de monoamida graxa incluindo erucamida e as segundas partículas discretas compreendem etileno bis-estearamida. As primeiras partículas discretas podem ser, pelo menos, parcialmente revestidas com nanopartículas de óxido de metal. As segundas partículas discretas podem ainda compreender cera éster do ácido montânico.

[0058] Em uma modalidade, o compósito lubrificante particulado compreende primeiras partículas discretas que consistem em cera de éster do ácido montânico e a cera bis- amida graxa incluindo etileno bis-estearamida. O compósito lubrificante particulado pode ainda compreender segundas partículas discretas incluindo erucamida. As segundas partículas discretas podem ser, pelo menos, parcialmente revestidas com nanopartículas de óxido de metal. As segundas partículas discretas podem ainda compreender cera de éster do ácido montânico. Em uma modalidade alternativa, o composto em partículas de lubrificante pode ser isento de segundas partículas discretas.

[0059] Em uma modalidade, o compósito lubrificante particulado compreende primeiras partículas discretas que compreendem cera de éster do ácido montânico e a cera de monoamida graxa incluindo erucamida e isenta de segundas partículas discretas. As primeiras partículas discretas podem ser, pelo menos, parcialmente revestidas com nanopartículas de óxido de metal.

[0060] Em uma modalidade, o compósito lubrificante particulado compreende primeiras partículas discretas que compreendem cera de éster do ácido montânico e segundas partículas discretas que compreendem, pelo menos, uma cera de amida graxa. O compósito lubrificante particulado pode compreender ainda terceiras partículas discretas que compreendem um lubrificante em pó isento de metal orgânico selecionado a partir do grupo que consiste em ceras bis- amidas graxas, ceras monoamidas graxas, glicerídeos, cera de parafina, poliolefinas, poliamidas, poliésteres, e misturas dos mesmos.

[0061] Em uma modalidade, o compósito lubrificante é isento de estearato.

[0062] Em uma modalidade, o compósito lubrificante particulado compreende entre cerca de 10% em peso e cerca de 99,5% em peso de, pelo menos, uma cera de amida graxa.

[0063] Em uma modalidade, o compósito lubrificante particulado compreende entre cerca de 0,5% em peso e cerca de 90% em peso da cera de éster do ácido montânico. Em uma modalidade, uma porção remanescente do compósito lubrificante particulado compreende pelo menos uma cera de amida graxa. A porção restante pode compreender um revestimento de nanopartícula de óxido de metal.

[0064] Em uma modalidade, pelo menos uma cera de amida graxa é selecionada a partir do grupo consistindo em: ceras de monoamida primária, ceras de monoamida secundárias e ceras de bis-amida, e suas misturas.

[0065] Em uma modalidade, a cera de amida graxa é selecionada a partir do grupo que consiste em: lauramida, palmitamida, estearamida, oleamida, araquidamida, behenamida, erucamida, estearamida de estearila, oleamida de estearila, erucamida de estearila, palmitamida de oleíla, estearamida de oleíla, estearamida de erucila, erucamida de erucila, bis-estearamida de etileno, bisoleamida de etileno, bis-estearamida de hexametileno e suas misturas.

[0066] Em uma modalidade, o compósito lubrificante particulado é obtido por fusão de pelo menos uma cera de amida de ácidos graxos e a cera de éster do ácido montânico, em seguida, resfriamento e moagem de pelo menos, uma cera de amida de ácido graxo e a cera de éster do ácido montânico em partículas discretas.

[0067] Em uma modalidade, o compósito lubrificante particulado é obtido por fusão de pelo menos, uma cera de amida graxa e a cera de éster do ácido montânico, em seguida, a pulverização de pelo menos, uma cera de amida de ácido graxo e a cera de éster do ácido montânico em partículas discretas.

[0068] Em uma modalidade, o compósito lubrificante particulado compreende primeiras partículas discretas que compreendem cera de éster do ácido montânico e segundas partículas discretas que compreendem a cera de amida graxa. As segundas partículas discretas de cera de amida graxa podem ser pelo menos parcialmente revestidas com nanopartículas de óxido de metal. As nanopartículas de óxido de metal podem compreender nanopartículas de sílica pirogênica. O compósito lubrificante particulado pode ainda compreender terceiras partículas discretas que compreendem, um lubrificante em pó isento de metal, orgânico, selecionado a partir do grupo que consiste em ceras bis- amidas graxas, ceras monoamidas graxas, glicerídeos, ceras de ésteres do ácido montânico, cera de parafina, poliolefinas, poliamidas, poliésteres, e suas misturas.

[0069] Ainda de acordo com outro aspecto geral, é fornecida uma composição em pó metalúrgico, que compreende um pó à base de metal misturado com o compósito lubrificante particulado, como descrito acima. O pó à base de metal pode ser um pó à base de ferro.

[0070] Ainda de acordo com outro aspecto geral, é fornecido um processo para produzir uma composição em pó para metalurgia do pó, que compreende: a adição de um compósito lubrificante particulado, como descrito acima, em uma concentração variando entre cerca de 0,1% em peso a cerca de 5% em peso, com base em um peso total da composição em pó, a um pó à base de metal. O pó à base de metal pode ser um pó à base de ferro.

[0071] Nesta especificação, uma substância é uma cera que é moldável em cerca de 20°C, é resistente às quebras, tem uma estrutura grosseira a microcristalina, é translúcida a opaca, não vítrea, funde acima de 40°C sem decomposição, é ligeiramente líquida (menos viscosa) imediatamente acima do ponto de fusão, tem uma consistência fortemente dependente da temperatura e solubilidade, e pode ser polida com uma ligeira pressão.

[0072] Nesse relatório descritivo, o termo "composto" destina-se a significar uma combinação de pelo menos dois componentes. Os componentes podem ser fundidos em conjunto ou aglomerados ou fornecidos como partículas discretas distintas.

[0073] O presente documento se refere a um determinado número de documentos, o conteúdo dos quais é incorporado ao presente documento como referência em sua totalidade.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0074] A Figura 1 é uma micrografia SEM das partículas de cera erucamida possuindo um D99 de 175 μm e um tamanho médio de partícula de 63 μm, revestida com 0,5% em peso de sílica pirogênica; a Figura 2 é uma micrografia SEM de partículas de cera de etileno bis-estearamida (EBS) possuindo um D99 de 80 μm e um tamanho médio de partícula de 22 μm; a Figura 3 é um gráfico que mostra a densidade a verde como uma função da pressão de compactação para três lubrificantes do Exemplo A; a Figura 4 é um gráfico que mostra a pressão de decapagem como uma função da pressão de compactação para os três lubrificantes do Exemplo A; a Figura 5 é um gráfico que mostra a pressão deslizante como uma função da pressão de compactação para os três lubrificantes do Exemplo A; a Figura 6 é um gráfico que mostra a pressão deslizante para fora da matriz em função da pressão de compactação dos três lubrificantes do Exemplo A; a Figura 7 é um gráfico que mostra a vazão de Hall para 30 minutos e 24 horas de mistura, seguido por 24 horas de repouso para os dois lubrificantes de Exemplo B; a Figura 8 é um gráfico que mostra a densidade aparente Hall para 30 minutos e 24 horas de mistura, seguido por 24 horas de repouso para os dois lubrificantes do Exemplo B; a Figura 9 é um gráfico que mostra a densidade a verde como uma função da pressão de compactação para três lubrificantes do Exemplo C; a Figura 10 é um gráfico que mostra a pressão de decapagem como uma função da pressão de compactação para os três lubrificantes do Exemplo C; a Figura 11 é um gráfico que mostra a pressão deslizante como uma função da pressão de compactação para os três lubrificantes do Exemplo C; a Figura 12 é um gráfico que mostra a pressão deslizante para fora da matriz como uma função da pressão de compactação para os três lubrificantes do Exemplo C; a Figura 13 é um gráfico que mostra a vazão de Hall e densidade aparente para os três lubrificantes do Exemplo C; a Figura 14 é um gráfico que mostra a densidade a verde em função da pressão de compactação para seis lubrificantes do Exemplo D; a Figura 15 é um gráfico que mostra a pressão de decapagem como uma função da pressão de compactação para os seis lubrificantes do Exemplo D; a Figura 16 é um gráfico que mostra a pressão de deslizamento como uma função da pressão de compactação para os seis lubrificantes do Exemplo D; a Figura 17 é um gráfico que mostra a pressão de deslizamento para fora da matriz como uma função da pressão de compactação para os seis lubrificantes do Exemplo D; a Figura 18 é um gráfico que mostra a recuperação elástica radial como uma função da pressão de compactação para os seis lubrificantes do Exemplo D; e a Figura 19 é um gráfico que mostra a vazão Hall e a densidade aparente para quatro dos seis lubrificantes do Exemplo D.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0075] Em referência aos desenhos anexos, será descrito um compósito lubrificante particulado para uma composição de pó de metal, tal como, e sem limitação, uma composição de pó à base de ferro. O compósito lubrificante pode agir como um auxiliar de compactação e/ou um auxiliar de prensagem para a composição de pó de metal. O compósito lubrificante se baseia em ceras de ácidos graxos.

[0076] Em uma modalidade, o compósito lubrificante particulado compreende uma combinação de primeiras partículas discretas incluindo uma cera de monoamida primária graxa, pelo menos, parcialmente revestida com nanopartículas de óxido de metal e segundas partículas discretas incluindo uma cera de bis-amida graxa. As segundas partículas discretas são isentas de metal- estearato e, em uma modalidade, isentas de partículas de metal.

[0077] Em uma modalidade, as primeiras partículas discretas compreendem pelo menos cerca de 90% em peso da cera de monoamida primária graxa. É preferido que as primeiras partículas discretas pudessem compreender mais de uma cera de monoamida primária graxa, isto é, uma combinação de ceras monoamidas primárias graxas. As mesmas são substancialmente isentas de cera bis-amida graxa.

[0078] Em uma modalidade, as segundas partículas discretas podem incluir outro componente além da cera bis- amida graxa. Por exemplo, as mesmas podem compreender uma quantidade relativamente pequena de uma cera de monoamida primária graxa. Em uma modalidade, as segundas partículas discretas compreendem pelo menos cerca de 50% em peso da cera de bis-amida graxa e menos de cerca de 10% em peso de uma cera de monoamida primária graxa. Em outra modalidade, as segundas partículas discretas podem compreender, pelo menos, cerca de 90% em peso da cera de bis-amida graxa, por exemplo, menos de cerca de 1% em peso de cera de monoamida primária graxa. É preferido que as segundas partículas discretas pudessem compreender mais de uma cera de bis- amida graxa, isto é, uma combinação de ceras de bis-amida graxa.

[0079] Em uma modalidade, o compósito lubrificante particulado compreende entre cerca de 10% em peso e cerca de 60% em peso das primeiras partículas discretas incluindo a cera de monoamida primária graxa, pelo menos parcialmente revestida com as nanopartículas de óxido de metal e em outra modalidade, entre cerca de 25% em peso e cerca de 45% em peso das primeiras partículas discretas. Em uma modalidade, o compósito lubrificante particulado compreende entre cerca de 40% em peso e cerca de 90% em peso das segundas partículas discretas incluindo a cera de bis-amida graxa e, em outra modalidade, entre cerca de 55% em peso e cerca de 75% em peso das segundas partículas discretas.

[0080] Em uma modalidade, a cera de monoamida primária graxa é uma monoamida de um ácido graxo, saturada ou insaturada, de 12 a 24 átomos de carbono, que pode ser selecionada a partir do grupo que compreende: lauramida, palmitamida, estearamida, oleamida, araquidamida, behenamida, erucamida e suas combinações.

[0081] Ceras de monoamida primárias graxas são moléculas hidrofílicas, devido à polaridade da sua função amida. Assim, as partículas de cera de monoamida primária graxa substancialmente pura tendem a aglomerar-se ao longo do tempo, especialmente se forem expostas a ambientes de umidade mais elevados. Quando as partículas de cera monoamida primária graxas são misturadas com pó de metal, a exposição da mistura de pó aos níveis de umidade relativamente elevados fará com que a vazão da mistura em pó se deteriore.

[0082] A fim de contrariar a natureza hidrófila da cera de monoamida primária graxa, um revestimento de nanopartículas de óxido de metal, tal como, e sem limitação sílica pirogênica, pode ser aplicada às partículas à base de ceras de monoamida primárias graxas. Este revestimento garantirá uma vazão adequada para mistura em pó. A fim de que as nanopartículas de óxidos metálicos protejam a cera de monoamida primária graxa contra a umidade, a mesma deve ser revestida superficialmente, isto é, aderida à superfície. A mistura de nanopartículas de óxidos metálicos às misturas de pó de metal, como muitas vezes realizada para aumentar suas propriedades de fluxo, não vai oferecer qualquer proteção contra a exposição aos ambientes úmidos. Tais misturas tendem a exibir ausência de fluxo em um funil de Hall.

[0083] As primeiras partículas discretas são pelo menos parcialmente revestidas com nanopartículas de pelo menos um óxido de metal. As nanopartículas de óxido de metal cobrem, pelo menos parcialmente, a superfície externa das partículas à base de cera de monoamida primária graxa. As nanopartículas de óxido de metal podem ser os óxidos de ferro, TiO2, Al2O3, SnO2, SiO2, CeO2, e nanopartículas de óxido de índio e de titânio ou combinações das mesmas. Em uma modalidade, as nanopartículas de óxido de metal compreendem nanopartículas de sílica pirogênica. As nanopartículas são menores que cerca de 200 nm. Em uma modalidade, as mesmas são menores que cerca de 100 nm. Em uma modalidade, o tamanho da partícula primária está entre cerca de 5 e 50 nm. Em uma modalidade, o revestimento de nanopartícula de óxido de metal representa menos de cerca de 5% em peso do peso das partículas primárias separadas e, em outra modalidade, menos de cerca de 2% em peso.

[0084] As partículas discretas, pelo menos parcialmente revestidas de cera de monoamida graxa primária são caracterizadas por um diâmetro menor que cerca de 250 μm, e tendo um tamanho médio de partícula maior que cerca de 10 μm. Em uma modalidade, as mesmas são caracterizadas por um tamanho médio de partícula entre cerca de 15 μm e cerca de 100 μm e, em outra modalidade, entre cerca de 25 μm e cerca de 75 μm. Em uma modalidade, elas são caracterizadas por um D99 entre cerca de 80 μm e cerca de 220 μm, isto é, 99% das partículas são menores que D99, e, em outra modalidade, entre cerca de 115 e cerca de 180 μm.

[0085] Em uma modalidade, a cera de bis-amida graxa é uma bis-amida de ácido graxo que pode ser selecionada a partir do grupo que consiste em bis oleamida metileno, bis- estearamida metileno, bisoleamida etileno, bis-estearamida hexileno, e etileno bis-estearamida (EBS), e suas misturas.

[0086] Em uma modalidade, as segundas partículas discretas são caracterizadas por um tamanho médio de partícula menor que cerca de 50 μm e, em outra modalidade, menor que cerca de 15 μm. Em uma modalidade, as mesmas são caracterizadas por um D99 menor que cerca de 200 μm e, em uma outra modalidade, menor que cerca de 150 μm.

[0087] Em uma modalidade, o compósito lubrificante compreende partículas discretas de erucamida, cera de monoamida primária graxa, pelo menos parcialmente revestidas com nanopartículas de sílica pirogênica, tal como óxido de metal, misturadas com partículas discretas de etileno bis-estearamida (EBS), como cera bis-amida graxa. Erucamida é uma cera de monoamida primária graxa e, mais particularmente, uma cera à base de ácido graxo mono- insaturada (C22:1) e EBS é uma cera de bis-amida graxa. Em uma modalidade, o compósito lubrificante compreende entre cerca de 10% em peso e cerca de 60% em peso das partículas de erucamida, pelo menos parcialmente revestidas com nanopartículas de sílica pirogênica. Em uma modalidade, o compósito lubrificante compreende entre cerca de 40% em peso e cerca de 90% em peso de EBS.

[0088] Em uma implementação, as partículas de erucamida são substancialmente esféricas e têm um diâmetro maior que as partículas tipicamente usadas como lubrificantes em metalurgia do pó. Mais particularmente, as mesmas são caracterizadas por um tamanho médio de partícula de cerca de 60 micrômetros (μm) e o seu diâmetro é menor que cerca de 175 μm. Por exemplo, as partículas do lubrificante Acrawax® C, que é um lubrificante normalmente utilizado em metalurgia do pó, são caracterizadas por um tamanho médio de partícula de cerca de 5 a 7 micrômetros (μm) e o seu diâmetro é menor que cerca de 25 μm. Acrawax® C é uma cera de amida e, mais particularmente, uma N,N'-etileno bis- estearamida.

[0089] A Figura 1 é uma micrografia SEM das partículas de cera erucamida possuindo um D99 de 175 μm revestidas com 0,5% em peso de sílica pirogênica que podem ser misturadas com partículas de cera EBS para obter o compósito lubrificante. A Figura 2 é uma micrografia SEM das partículas de cera EBS possuindo um D99 de 80 μm, que podem ser combinadas com as partículas mostradas na Figura 1.

[0090] Em uma modalidade, para fabricar as partículas discretas de cera de monoamida primária graxa, pelo menos parcialmente revestidas com nanopartículas de óxido de metal, as partículas de lubrificante podem ser preparadas por fusão da cera de amida primária graxa, seguido por uma etapa de desintegração, resultando em partículas discretas, as quais são em seguida, pelo menos parcialmente revestidas com as nanopartículas de óxido de metal. A desintegração pode ser efetuada por atomização da fusão por um meio gasoso ou líquido ou através de uma combinação de resfriamento da fusão até que seja solidificada e triturando a mistura solidificada em partículas discretas. As primeiras partículas discretas de cera de monoamida primária graxa, pelo menos parcialmente revestidas com nanopartículas de óxido de metal são então combinadas com as segundas partículas discretas de cera bis-amida graxa em proporções predeterminadas.

[0091] Em algumas implementações, o compósito lubrificante incluindo primeiras partículas discretas de cera monoamida primária graxa, pelo menos parcialmente revestidas com nanopartículas de óxido de metal combinadas com as segundas partículas discretas de cera bis-amida graxa que aperfeiçoaram o comportamento de ejeção, reduzindo as forças de ejeção, melhoraram as propriedades de fluxo, e mostraram uma resistência adequada à umidade, em comparação com os lubrificantes tradicionais de metalurgia do pó.

[0092] Em outra modalidade, o compósito lubrificante particulado compreende uma cera do éster do ácido montânico e uma cera de amida graxa. A cera de amida graxa compreende uma cera de monoamida primária graxa, uma cera de monoamida secundária graxa, uma cera de bis-amida graxa, ou suas misturas. O lubrificante é isento de estearato.

[0093] Em uma modalidade, o compósito lubrificante compreende entre cerca de 0,5% em peso e cerca de 90% em peso de cera de éster do ácido montânico e entre cerca de 10% em peso e cerca de 99,5% em peso de cera de amida graxa. Em uma modalidade alternativa, o compósito lubrificante compreende entre cerca de 5% em peso e cerca de 75% em peso de cera de éster do ácido montânico e ainda em uma modalidade alternativa, compreende entre cerca de 10% em peso e cerca de 65% em peso de cera de éster do ácido montânico. Em uma modalidade alternativa, o compósito lubrificante compreende entre cerca de 25% em peso e cerca de 95% em peso de cera de amida de ácido graxo e, em ainda uma modalidade alternativa, compreende entre cerca de 35% em peso e cerca de 90% em peso de cera de amida graxa.

[0094] Nesse relatório descritivo, o termo "cera de éster do ácido montânico" pretende significar os produtos obtidos a partir de esterificação de ácidos montânicos com alcoóis alifáticos de cadeia longa ou alcoóis multifuncionais (dióis, trióis). Ácidos montânicos são produzidos a partir de cera montânica refinada hidrolisada/oxidada. A cera montânica é produzida por extração com solvente de lignita ou carvão marrom. A cera bruta montânica que é um produto castanho escuro, duro, quebradiço é adicionalmente refinada por remoção de resinas e asfaltenos com vários solventes orgânicos, destilação e fracionamento. O componente da cera montânica é uma mistura de ésteres de cadeia longa (C24-C30) (62-68% em peso), ácidos de cadeia longa (22-26% em peso), e alcoóis de cadeia longa, cetonas, hidrocarbonetos e (7-15% em peso). Nesse relatório descritivo, ceras de ésteres de ácido montânico não incluem produtos que são parcialmente saponificados, por exemplo, com cálcio ou hidróxido de sódio na produção de sabões de metal, que poderia deixar manchas nas peças compactadas após deslubrificação e sinterização.

[0095] Em uma modalidade, as ceras de éster de ácido montânico têm um ponto de gota de 70° C a 90°C, e, em uma modalidade alternativa, entre 75°C e 85°C, um índice de acidez (mgKOH/g) em uma gama entre 5 e 30, e, em uma modalidade alternativa, entre 9 e 20, um número de saponificação (mg KOH/g) entre 100 e 200, e, em uma modalidade alternativa, entre 140 e 170, uma viscosidade a 100°C entre 20 e 150 mPa.s.

[0096] Em uma modalidade, a cera de amida graxa compreende monoamida(s) primária(s), monoamida(s) secundária(s), e/ou bis-amida(s). A cera de amida graxa pode compreender misturas das mesmas. Em uma modalidade, a cera de amida graxa é selecionada a partir do grupo que consiste em lauramida, palmitamida, estearamida, oleamida, araquidamida, behenamida, erucamida, estearamida de estearila, oleamida de estearila, erucamida de estearila, palmitamida oleílica, estearamida oleílica, estearamida erucila, erucamida erucila, bis-estearamida de etileno, bisoleamida de etileno, bis-estearamida de hexametileno, e suas misturas.

[0097] Em uma modalidade, o compósito lubrificante particulado pode ainda conter partículas discretas adicionais de um lubrificante em pó isento de metal orgânico tal como e sem ser limitativo ceras de bis-amidas graxas, ceras de monoamidas graxas, glicerídeos, ceras de éster do ácido montânico, cera de parafina, poliolefinas, poliamidas, poliésteres, e suas misturas. Em uma modalidade, o compósito lubrificante particulado compreende primeiras partículas discretas incluindo a cera de éster do ácido montânico. As primeiras partículas discretas podem ainda incluir a ceras de amidas graxass. Por exemplo, elas podem incluir, pelo menos, uma cera de monoamida primária graxa e a cera de bis-amida graxa. Se as primeiras partículas discretas incluem a cera de monoamida primária graxa, elas podem ainda compreender um revestimento de nanopartículas de óxido de metal. O compósito lubrificante particulado pode ainda compreender segundas partículas discretas de um lubrificante em pó isento de metal orgânico. Por exemplo, as segundas partículas discretas podem incluir, pelo menos, uma cera de monoamida primária graxa e cera de bis-amida graxa. Em uma modalidade, se as primeiras partículas discretas compreendem uma combinação de cera de éster do ácido montânico e cera de monoamida primária graxa, as segundas partículas discretas, se for o caso, podem compreender uma cera bis-amida graxa. Em uma modalidade alternativa, se as primeiras partículas discretas compreendem uma combinação de cera de éster de ácido montânico e a cera bis-amida graxa, as segundas partículas discretas, se for o caso, podem compreender uma cera de monoamida primária graxa, que pode ser pelo menos parcialmente revestida com nanopartículas de óxido de metal.

[0098] Por exemplo e sem ser limitativo, em uma modalidade, o compósito lubrificante particulado compreende primeiras partículas discretas de cera de éster do ácido erucamida/montânico, que podem ser pelo menos parcialmente cobertas com nanopartículas de óxido de metal, misturadas com segundas partículas discretas de EBS, que também podem incluir cera de éster do ácido montânico. Nesta modalidade, a erucamida é a cera de amida graxa do compósito lubrificante particulado e as partículas discretas de EBS, incluindo ou não a cera de éster do ácido montânico, atuam como lubrificante em pó isento de metal orgânico adicional. Em outra modalidade, o compósito lubrificante particulado compreende partículas discretas de EBS/cera de éster do ácido montânico. Nesta modalidade, EBS é a cera de amida graxa do compósito lubrificante particulado. O compósito lubrificante pode incluir segundas partículas discretas de erucamida, pelo menos parcialmente, revestidas ou não revestidas com nanopartículas de óxido de metal, como um lubrificante em pó isento de metal orgânico adicional. Ainda em outra modalidade, as primeiras partículas discretas podem incluir cera de éster do ácido montânico e as segundas partículas discretas podem incluir quer EBS ou erucamida, pelo menos parcialmente revestidas ou não revestidas com nanopartículas de óxido de metal. Em uma modalidade alternativa, o compósito lubrificante pode incluir unicamente primeiras partículas discretas incluindo uma mistura de EBS/cera de éster do ácido montânico ou uma mistura de erucamida/cera de éster do ácido montânico, pelo menos, parcialmente revestidas ou não revestidas com nanopartículas de óxido de metal. Nesta modalidade, o compósito lubrificante é isento de partículas discretas de um lubrificante em pó isento de metal orgânico adicional.

[0099] Ainda em outra modalidade, o compósito lubrificante particulado é tanto composto das primeiras partículas discretas de cera de éster do ácido montânico e das segundas partículas discretas de cera de monoamida primária graxa, tal como erucamida, pelo menos parcialmente revestidas ou não revestidas com nanopartículas de óxido de metal, ou é obtido através da fusão e posterior resfriamento/trituração ou pela atomização de ambos monoamida primária graxa e ceras de éster do ácido montânico.

[00100] Por exemplo, o compósito lubrificante pode incluir primeiras partículas discretas incluindo uma mistura de éster do ácido montânico e ceras de monoamida primária graxa em que a concentração da cera de éster do ácido montânico varia entre cerca de 0,5% em peso e cerca de 90% em peso, o restante incluindo a cera monoamida primária graxa e o revestimento de nanopartículas de óxido de metal opcional. O compósito lubrificante pode ainda incluir segundas partículas discretas de um lubrificante em pó isento de metal orgânico adicional, tal como, sem ser limitativo, uma cera de bis-amida graxa.

[00101] Em outra modalidade, o compósito lubrificante pode incluir primeiras partículas discretas incluindo uma mistura de éster do ácido montânico e ceras bis-amidas graxas, em que a concentração da cera de éster do ácido montânico varia entre cerca de 0,5% em peso e cerca de 90% em peso, o restante incluindo a cera bis-amida graxa. O compósito lubrificante pode ainda incluir segundas partículas discretas de um lubrificante em pó isento de metal orgânico adicional, tal como, sem ser limitativo, uma cera de monoamida primária graxa com um revestimento de nanopartículas de óxido de metal opcional.

[00102] Ainda em outra modalidade, o compósito lubrificante pode incluir primeiras partículas discretas incluindo a cera de éster do ácido montânico e segundas partículas discretas incluindo a cera de monoamida primária graxa. O compósito lubrificante pode incluir ainda terceiras partículas discretas de um lubrificante em pó isento de metal orgânico adicional, tal como, sem ser limitativo, uma cera de bis-amida graxa. A concentração da cera de éster do ácido montânico varia entre cerca de 0,5% em peso e cerca de 90% em peso, o restante incluindo a cera de monoamida primária graxa restante e o lubrificante em pó, isento de metal, orgânico, adicional, se for o caso.

[00103] Em outra modalidade, o compósito lubrificante pode incluir primeiras partículas discretas incluindo o éster do ácido montânico e segundas partículas discretas incluindo a cera de bis-amida graxa. O compósito lubrificante pode ainda incluir terceiras partículas discretas de um lubrificante em pó isento de metal orgânico adicional, tal como, sem ser limitativo, uma cera de monoamida graxa primária com um revestimento de nanopartícula de óxido de metal opcional. A concentração da cera de éster do ácido montânico varia entre cerca de 0,5% em peso e cerca de 90% em peso, o restante incluindo a cera bis-amida graxa e o lubrificante em pó isento de metal orgânico, adicional, se for o caso.

[00104] Em uma modalidade, as partículas discretas de cera de amida de ácido graxo/cera de éster de ácido montânico tem um diâmetro menor que cerca de 250 μm, e tendo um tamanho médio de partícula maior do que cerca de 10 μm. Em uma modalidade, as partículas discretas de cera de amida do ácido graxo/cera de éster do ácido montânico são caracterizadas por um tamanho médio de partícula entre cerca de 15 μm e cerca de 100 μm e, em outra modalidade, entre cerca de 25 μm e cerca de 75 μm. Em uma modalidade, eles são caracterizados por um D99 entre cerca de 80 μm e cerca de 220 μm, isto é, 99% das partículas são menores que D99, e, em outra modalidade, entre cerca de 115 μm e cerca de 180 μm.

[00105] O éster do ácido montânico e ceras de amidas graxas são micronizados em partículas esféricas de diferentes granulometrias e a concentração de cada um dos componentes pode variar na mistura em pó para otimizar o comportamento do compósito lubrificante.

[00106] Em uma modalidade, o éster do ácido montânico e ceras de amidas graxas são adicionadas ao pó de metal na forma de partículas discretas de cera de éster do ácido montânico e de partículas discretas de cera de amida graxa. Dependendo da natureza da cera(s) de amida(s) graxa(s), as partículas discretas de cera(s) de amida(s) graxa(s) podem ser pelo menos parcialmente revestidas com nanopartículas de óxido de metal de uma maneira tal que as nanopartículas de óxido de metal aderem à superfície exterior das partículas de cera de amida graxa. Por exemplo, e sem ser limitativo, se a cera de amida graxa inclui erucamida, as partículas discretas podem incluir um revestimento pelo menos parcial de nanopartículas de óxido de metal.

[00107] Em outra modalidade, para fabricar o compósito lubrificante particulado, as partículas de lubrificante podem ser preparadas por fusão conjunta do éster do ácido montânico e ceras de amidas graxas, seguido por uma etapa de desintegração, resultando em partículas discretas que contêm uma mistura de éster do ácido montânico e ceras de amidas graxas, que podem ser pelo menos parcialmente revestidas com nanopartículas de óxido de metal. A desintegração pode ser efetuada por atomização da massa fundida por um gás ou um meio líquido ou através de uma combinação de resfriamento da massa fundida até que seja solidificada e triturando a mistura solidificada em partículas discretas.

[00108] As ceras de ésteres de ácido montânico e amida graxa são adicionadas, como um compósito lubrificante, de pó de metal para se obter uma composição de metalurgia do pó. Como mencionado acima, elas podem ser adicionadas como partículas distintas e separadas ou na forma de partículas, incluindo tanto as ceras de amidas graxas e de éster do ácido montânico. O pó metálico pode ser uma mistura de pó de metal, incluindo vários tipos de pó de metal, misturados entre si ou incluir apenas um tipo de pó metálico.

[00109] O compósito lubrificante particulado acima descrito pode ser misturado com um pó à base de metal, tal como, sem ser limitativo, um pó à base de ferro para obter uma composição do pó metalúrgico. Em uma modalidade, o lubrificante pode ser adicionado em uma concentração que varia entre cerca de 0,1% em peso e cerca de 5% em peso da composição de pó metalúrgico. Em uma modalidade, a concentração é inferior a cerca de 2% em peso e, em outra modalidade, entre cerca de 0,2% em peso e cerca de 1% em peso da composição de pó metalúrgico. O pó metálico pode ser uma mistura de pó de metal, incluindo vários tipos de pó de metal ou misturados entre si, incluindo apenas um tipo de pó metálico. Os pós metálicos podem ser pós metálicos à base de ferro adequados, por exemplo para peças de densidade média (por exemplo, entre 6,8 e 7,4 gramas por centímetro cúbico (g/cm3)). A composição de pó metalúrgico incluindo o pó de metal e o compósito lubrificante é usada para fabricar peças compactadas através da metalurgia do pó. O compósito lubrificante é tipicamente adicionado à mistura em pó no final do processo de fabricação. A composição de pó metalúrgico pode incluir adicionalmente ligantes, auxiliares de processamento, fases duras, agentes melhoradores de usinagem, e semelhantes.

[00110] Será apreciado que os métodos descritos no presente documento podem ser realizados na ordem descrita, ou em qualquer outra ordem adequada.

[00111] Verificou-se que, em algumas implementações, a adição de cera de éster do ácido montânico à cera de amida graxa melhora a fluidez e a densidade aparente das composições metalúrgicas de pó contendo as mesmas. Exemplo A

[00112] Uma primeira modalidade do compósito lubrificante particulado será descrita. O compósito lubrificante compreende uma mistura de partículas discretas de cera de monoamida graxa parcialmente revestida com nanopartículas de sílica pirogênica e partículas discretas de cera bis-amida graxa. Mais particularmente, inclui uma mistura de erucamida, como cera de monoamida graxa, e etileno bis-estearamida como cera de bis-amida graxa. No compósito lubrificante, a concentração de cera de monoamida graxa varia entre cerca de 10% em peso a cerca de 60% em peso. Neste exemplo, as partículas de erucamida de forma substancialmente esférica foram usadas, tendo sido produzidas por uma fusão, processo de micronização de pulverização e pelo menos parcialmente revestidas com nanopartículas de sílica pirogênica a 0,5% em peso de (Figura 1) para proteger a erucamida da umidade ambiente. As partículas revestidas de sílica pirogênica foram caracterizadas com um tamanho médio de partícula de cerca de 63 μm, e todas as partículas tinham um diâmetro inferior a cerca de 250 μm.

[00113] Neste exemplo, todas as misturas em pó foram preparadas utilizando ATOMET 1001HP, um pó de aço atomizado em água, fabricado pela Rio Tinto Metal Powders. Cada um foi misturado com 1,8% em peso de cobre, 0,7% em peso de grafite natural, e 0,7% em peso de um lubrificante. O compósito lubrificante particulado testado neste exemplo (Mistura ID-1) incluiu 40% em peso de partículas de erucamida revestidas com as nanopartículas de sílica pirogênica e 60% em peso de partículas Acrawax® C, como a cera de bis-amida graxa.

[00114] Duas misturas em pó à base de ferro foram usadas como pontos de referência. Uma primeira das misturas de pó à base de ferro continha Kenolube™ P11 (mistura ID-2) e uma segunda das misturas de pó à base de ferro continha Acrawax® C atomizado (mistura de ID-3). Kenolube™ P11 e Acrawax® C são lubrificantes bem conhecidos e comercialmente disponíveis, que são amplamente utilizados na indústria PM. Acrawax® C é uma cera de amida e, mais particularmente, bis-estearamida de N,N'-etileno tendo um tamanho médio de partícula de cerca de 5-7 μm e Kenolube™ P11 é uma composição de 22,5% em peso de estearato de zinco e 77,5% em peso de uma cera de amida. A Tabela 1, abaixo, descreve as misturas em pó à base de ferro que foram avaliadas quanto a sua compactação e desempenho de ejeção. Tabela 1. Misturas em pó utilizadas para determinar o comportamento de compactação e ejeção de três lubrificantes.

[00115] A densidade aparente e vazão foram medidas utilizando um aparelho medidor de vazão Hall, de acordo com MPIF Padrão 4 e 3, respectivamente (MPIF, Standard Test Methods for Metal Powders and Powder Metallurgy Products - 2012 Edition, Princeton, NJ (USA): Metal Powder Industries Federation; 2012, 150 p). O comportamento de compactação e de ejeção foram avaliados no National Research Council Canada (Boucherville, Canadá) em uma prensa mecânica de 150 ton. A prensa está equipada com medidores de tensão que podem gravar a pressão aplicada sobre a punção superior e inferior ao longo de todo o processo de compactação e de ejeção. Anéis de 12,7 mm de altura de 25,4 mm de diâmetro com um diâmetro da parte central do pino de 14,2 mm foram compactados em 5 peças por minuto em uma matriz de carboneto de tungstênio. As peças tinham uma razão M/Q de 4,54, enquanto uma barra TRS padrão fabricada de acordo com o padrão MPIF 60 tem uma razão M/Q de cerca de 1,4. A fim de se obter curvas completas de compressibilidade, as peças foram prensadas em quatro pressões de compactação de 485, 620, 715 e 825 MPa.

[00116] Os resultados mostrados na Tabela 2, abaixo, e nas Figuras 3 a 6 mostraram compressibilidade semelhante para a mistura ID-1 que Acrawax® C (mistura ID-3) e Kenolube™ P11 (mistura ID-2). Desempenhos de ejeção, para mistura ID-1 foram semelhantes aos KenolubeTM P11 (mistura ID-2), mas significativamente melhor que Acrawax® C (mistura ID-3). Tabela 2. Resultados para as misturas em pó descritas na Tabela 1

1. Exemplo B 2. Neste exemplo, a resistência de duas misturas de pó à base de ferro para ambientes aquecidos e úmidos foi medida de acordo com um procedimento estabelecido em Thomas e outros, (2009) (Thomas, Y.; St-Laurent, S.; Pelletier, S.; Gélinas, C. In Effect of Atmospheric Humidity and Temperature on the Flowability of Lubricated Powder Metallurgy Mixes, Advances in Powder Metallurgy % Particulate Materials, Las Vegas, 28 de junho a 1 de julho de 2009; MPIF, Princeton, NJ, USA). Amostras com base em um pó a base de ATP-1001HP e contendo 0,6% em peso de grafite natural, 0,3% em peso de MnS e 0,8% em peso de lubrificante foram preparadas. As misturas são descritas na Tabela 3, abaixo. 3. Tabela 3. Descrição das misturas em pó utilizadas para avaliar a resistência à umidade.

[00117] Lubrificantes altamente higroscópicos não escoariam após o período de condicionamento considerando-se que se espera que os lubrificantes não higroscópicos mantenham seu comportamento de escoamento. Para realizar esse teste, amostras de 1 kg de misturas de pó à base de ferro foram colocadas em uma câmara climatizada Blue M, que está equipada com um pequeno misturador de tipo V. Cada mistura em pó foi colocada no misturador que foi deixado aberto por um período de aproximadamente uma hora. Este intervalo de tempo é necessário para as misturas em pó alcançarem o equilíbrio com o ambiente circundante. Para este teste, a câmara foi fixada a uma temperatura de 60°C e 60% de HR. Após este período, o misturador foi fechado e as misturas de pó combinadas por 30 minutos, após o que a amostra foi coletada. Após a amostragem ter sido completada, o misturador foi ligado por um período de 24 horas. Uma vez que esse período termina outra amostra é coletada. A vazão e a densidade aparente foram medidas na primeira amostra (tomada após 30 minutos do tempo de combinação). A última amostra foi também medida após um período de 24 horas de descanso.

[00118] Os resultados são mostrados nas Figuras 7 e 8. Ambos os lubrificantes nas Misturas ID-4 e ID-5 tiveram uma boa vazão Hall seguindo-se uma curta exposição a um ambiente quente e úmido. Este não foi o caso para Mistura ID-6, que já havia mostrado não apresentar fluxo mensurável. Isto indica que a mistura de sílica pirogênica à mistura em pó não pode proteger a mesma contra a exposição em ambientes úmidos. Por outro lado, depois de uma longa exposição à umidade, a mistura ID-4 é a única mistura que flui indicando os benefícios da utilização de partículas de erucamida revestidas com sílica pirogênica. Em relação à densidade aparente, valores ligeiramente mais elevados foram obtidos para Mistura ID-4, enquanto foi observada uma redução significativa da densidade aparente para Mistura ID-5 após uma longa exposição a uma atmosfera úmida. A erucamida revestida, consequentemente, oferece uma boa proteção contra a exposição à umidade. Exemplo C

[00119] Neste exemplo, outra modalidade do compósito lubrificante particulado será descrita, em que o compósito lubrificante compreende uma mistura de dois componentes. Mais particularmente, a mesma inclui uma mistura de erucamida, como ceras de amidas graxas, e cera de éster do ácido montânico, uma cera apolar, para reduzir a tendência de erucamida de combinar com a água. No compósito lubrificante, a concentração de cera de éster do ácido montânico varia entre cerca de 0,5% em peso a cerca de 90% em peso. A mistura é aquecida, fundida e misturada de tal maneira que as duas ceras são substancial e uniformemente misturadas e, em seguida, por pulverização micronizada em partículas conformadas em forma substancialmente esférica. Durante a etapa de micronização em pulverização, um revestimento de nanopartículas de sílica pirogênica, ou outro óxido adequado, pode ser aderida sobre as partículas. Por exemplo, e sem ser limitativo, a quantidade de sílica pirogênica adicionada como um revestimento para as partículas de pulverização micronizadas pode variar entre cerca de 0% (quando as partículas não são revestidas) a cerca de 2% em peso.

[00120] Neste exemplo, todas as misturas em pó foram preparadas utilizando ATOMET 1001HP, um pó de aço atomizado-água, fabricado pela Rio Tinto Metal Powders. Cada uma das misturas em pó foi misturada com 1,8% em peso de cobre, 0,7% em peso de grafite natural e 0,7% em peso de lubrificante.

[00121] A Tabela 4 descreve as misturas em pó que foram avaliadas quanto a sua compactação e desempenho de ejeção. Mistura ID-7 incluiu 40% em peso de partículas discretas de erucamida revestidas com nanopartículas de sílica pirogênica e 60% em peso de partículas discretas Acrawax® C, tal como cera de bis-amida. As partículas de erucamida foram atomizadas e revestidas com 0,5% em peso de nanopartículas de sílica pirogênica. As partículas revestidas de sílica pirogênica foram caracterizadas com um tamanho médio de partícula de cerca de 63 μm, e todas as partículas tinham um diâmetro inferior a cerca de 250 μm. A mistura ID-8 incluiu 50% em peso de partículas discretas de uma mistura fundida e ainda mais mistura micronizada em pulverização de erucamida e cera de éster do ácido montânico em um razão em peso de 40% de erucamida e de cera de éster do ácido montânico. As partículas de erucamida/cera de éster do ácido montânico foram caracterizadas por um tamanho médio de partícula de cerca de 56 μm e 99% das partículas sendo menores que cerca de 160 μm. Os restantes 50% em peso são compostos de partículas discretas EBS atomizadas com um diâmetro menor que cerca de 35 μm. A mistura em pó foi utilizada como ponto de referência e continha Acrawax® C atomizado (Mistura ID-9). Tabela 4. Misturas em pó utilizadas para determinar o comportamento de compactação e ejeção dos lubrificantes.

[00122] A densidade aparente, a vazão, e o comportamento de compactação e de ejeção foram medidos e avaliados como descrito acima para o Exemplo A.

[00123] A composição de pó metalúrgico incluindo um pó à base de ferro misturado com esta cera de éster do ácido montânico contendo compósito lubrificante particulado mostrou um bom desempenho de compactação e ejeção de desempenho e capacidade de escoamento, como mostrado na Tabela 5 e Figuras 9 a 13, que serão descritas em mais detalhes abaixo.

[00124] Ambas as mistura ID-7 e mistura ID-8 têm compressibilidade semelhante, bem como compressibilidade semelhante da Mistura ID-9 contendo Acrawax® C. No entanto, ambas misturas ID-7 e ID-8, contendo ambos os lubrificantes da invenção têm um desempenho significativamente melhor que Acrawax® C com pressões de ejeção significativamente mais baixas.

[00125] Os resultados para a vazão e a densidade aparente estão descritos na Figura 13. O compósito lubrificante contendo as partículas micronizadas e adicionalmente fundidas em pulverização de uma mistura de cera de éster do ácido montânico e erucamida e partículas de EBS atomizado <35 μm conduzindo à mistura apresentando uma melhor fluidez. A Mistura ID-8, apresenta, na verdade, melhor fluidez que a mistura ID-7 contendo partículas de erucamida revestidas e Acrawax® C, e comportamento de fluxo significativamente melhor que o da mistura ID-9 contendo apenas Acrawax® C. Por outro lado, a densidade aparente da mistura ID-8 que contém o compósito lubrificante de éster do ácido montânico/erucamida é a mais elevada, um pouco maior que as duas outras misturas de pó de ferro ID-7 e ID9. Tabela 5. Resultados para misturas de detalhadas na Tabela 4

1 Erucamida atomizada revestida com 0,5% em peso de sílica pirogênica tendo um tamanho médio de partícula de cerca de 63 μm e todas as partículas menores que cerca de 250 μm. 2 * Erucamida atomizada/cera de éster do ácido montânico tendo um tamanho médio de partícula de 56 μm e 99% das partículas menores que cerca de 160 μm. Exemplo D

[00126] Neste quarto exemplo, será descrita uma outra modalidade do compósito lubrificante. O compósito lubrificante compreende uma mistura de dois componentes e, mais particularmente, uma mistura de etileno bis- estearamida (EBS), como cera de amida graxa e cera de éster do ácido montânico. Neste exemplo, a concentração de cera de éster do ácido montânico é de 50% em peso ou 10% em peso. Tal como descrito para o exemplo, C, a mistura de ambos os componentes é aquecida e fundida, misturada, de tal maneira que as duas ceras são substancial e uniformemente misturadas e micronizadas em pulverização em partículas substancialmente de forma esférica. Para ser capaz de comparar adequadamente os desempenhos dos lubrificantes, partículas esféricas foram também produzidas a partir de EBS puro e cera de éster de ácido montânico puro com tamanhos de partículas semelhantes (tamanho de partícula médio de cerca de 40 μm a 50 μm e todas as partículas com um diâmetro menor que cerca de 250 μm).

[00127] Neste exemplo, todas as misturas em pó foram preparadas utilizando ATOMET 1001HP, um pó de aço atomizado em água, fabricado pela Rio Tinto Metal Powders. Cada um foi misturado com 1,8% em peso de cobre, 0,7% em peso de grafite natural, e 0,7% em peso de um lubrificante em um misturador-V a uma temperatura de 40°C a 50°C para simular condições de mistura industrial. A Tabela 6, abaixo, descreve as misturas em pó à base de ferro que foram avaliadas quanto a sua compactação e desempenho de ejeção. A primeira mistura de pó de ferro (mistura de ID-10) continha o composto em partículas de lubrificante, onde uma mistura de 50% EBS e 50% de ceras de éster do ácido montânico, que foi fundida em primeiro lugar e após micronização em pulverização. A segunda mistura de pó continha uma mistura de 50% de partículas esféricas de EBS e 50% de partículas esféricas de cera de éster de ácido montânico (Mistura ID-11). Duas outras misturas em pó (Mistura ID-12 e Mistura ID-13) continham tanto cera de éster do ácido montânico pura ou lubrificante EBS descrito anteriormente neste exemplo. Outra mistura (Mistura ID-16) continha o compósito lubrificante particulado, onde uma mistura de 90% EBS e 10% de ceras de éster do ácido montânico, que foi fundida em primeiro lugar e adicionalmente micronizada em pulverização.

[00128] Duas misturas em pó à base de ferro também foram usadas como pontos de referência. A primeira (mistura ID-14) continha Kenolube™ P11 e a segunda (mistura ID-15) continha Acrawax® C atomizado. Ambos Kenolube™ P11 e Acrawax® C são lubrificantes comercialmente disponíveis e bem conhecidos que são amplamente utilizados na indústria de PM. Acrawax® C é uma cera de amida e, mais particularmente, uma N,N'-etileno bis-estearamida e Kenolube™ P11 é uma composição de 22,5% em peso de estearato de zinco e 77,5% em peso de uma cera de amida. Tabela 6. Misturas em pó utilizados para determinar os desempenhos dos lubrificantes

[00129] A densidade aparente, a vazão, e o comportamento de compactação e de ejeção foram medidos e avaliados como descrito acima para o Exemplo A.

[00130] Os resultados são mostrados nas Figuras 14 a 18. O compósito lubrificante da invenção, tanto na forma de partículas discretas ou partículas fundidas e adicionalmente micronizadas em pulverização tem excelentes desempenhos de compactação e de ejeção. A presença de cera de éster do ácido montânico (Mistura ID-10 e Mistura ID-11) permitiu um aumento na compressibilidade em comparação com a utilização de uma cera de EBS com distribuição de tamanho de partícula semelhante (Mistura ID-13).

[00131] Quando uma combinação de partículas discretas de cera de éster do ácido montânico e cera EBS é utilizada (Mistura ID-11), o compósito lubrificante tem compressibilidade semelhante ao Acrawax® C (Mistura ID-15) (Figura 14). No entanto, o desempenho de ejeção é significativamente melhorado (Figuras 15 a 17). As partículas micronizadas fundidas e adicionalmente em pulverização (Mistura ID-10) têm um desempenho de ejeção semelhante ao das partículas discretas (Mistura ID-11), mas superior à compressibilidade do Kenolube™ (Mistura ID-14) e cera do éster do ácido montânico puro (Mistura ID-12) foi obtida.

[00132] A Figura 18 mostra a recuperação elástica das peças após a sua ejeção da matriz de compactação. Kenolube™ (Mistura ID-14) teve a maior recuperação elástica e a cera de éster do ácido montânico puro (Mistura ID-12), a segunda mais alta. A utilização de uma combinação de partículas discretas de cera de éster do ácido montânico e cera EBS (Mistura ID-11) pode reduzir ligeiramente a recuperação elástica, porém as partículas fundidas e micronizadas adicionalmente em pulverização (Mistura ID-10) permite que o retorno elástico seja reduzido para níveis comparáveis aos da cera EBS (Mistura ID-13) e Acrawax® C (Mistura ID15) em altas pressões de compactação.

[00133] Resultados para a vazão e densidade aparente estão descritos na Figura 19. Os lubrificantes compostos contendo 10% em peso ou 50% em peso de cera montânica permitem as Misturas ID-10 e ID-15 de pó de ferro tenham um comportamento de fluxo melhor do que a cera montânica pura (Mistura ID-12) ou EBS puro (Mistura ID-13). A densidade aparente das misturas de pó contendo os lubrificantes compostos é semelhante à da mistura contendo EBS puro (Mistura ID-13).

[00134] Várias modalidades alternativas e exemplos foram aqui descritos e ilustrados. As modalidades da invenção descritas acima pretendem ser apenas exemplificativas. Uma pessoa com conhecimentos comuns na técnica apreciaria as características das modalidades individuais e as possíveis combinações e variações dos componentes. Uma pessoa com conhecimentos correntes na arte aprecia ainda que qualquer uma das modalidades pode ser fornecida em qualquer combinação com as outras modalidades reveladas no presente documento. Entende-se que a invenção pode ser concretizada em outras formas específicas sem se afastar do espírito ou características centrais da mesma. Os presentes exemplos e modalidades, por conseguinte, devem ser considerados em todos os aspectos como ilustrativos e não restritivos, e a invenção não deve ser limitada aos detalhes fornecidos no presente documento. Por conseguinte, embora as modalidades específicas tenham sido ilustradas e descritas, várias modificações poderão ser utilizadas sem com isso se afastar de forma significativa do espírito da invenção. O âmbito da invenção, por conseguinte, se destina a ser limitado apenas pelo âmbito das reivindicações anexas.

Claims

1. Compósito lubrificante particulado para metalurgia do pó, caracterizado por compreender: primeiras partículas discretas compreendendo uma mistura de cera de éster do ácido montânico e, pelo menos uma cera de amida graxa incluindo pelo menos uma cera de monoamida graxa e uma cera de bis- amida graxa.

2. Compósito lubrificante particulado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender adicionalmente segundas partículas discretas compreendendo, um lubrificante em pó orgânico selecionado a partir do grupo que consiste em ceras de bis-amida graxa, ceras de monoamida graxa, glicerídeos, ceras de éster do ácido montânico, cera de parafina, poliolefinas, poliamidas, poliésteres, e misturas dos mesmos.

3. Compósito lubrificante particulado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma cera amida graxa das primeiras partículas discretas compreendem erucamida e o compósito lubrificante particulado compreende adicionalmente segundas partículas discretas incluindo etileno bis-estearamida.

4. Compósito lubrificante particulado, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o compósito lubrificante particulado compreende somente as primeiras partículas discretas.

5. Compósito lubrificante particulado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que as primeiras partículas são pelo menos parcialmente revestidas de nanopartícula de óxido de metal.

6. Compósito lubrificante particulado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende entre 10% em peso e 99,5% em peso da pelo menos uma cera de amida graxa.

7. Compósito lubrificante particulado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende entre 0,5% em peso e 90% em peso da cera de éster do ácido montânico.

8. Compósito lubrificante particulado, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a parte remanescente do compósito lubrificante particulado compreende pelo menos uma cera de amida graxa.

9. Compósito lubrificante particulado, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a parte remanescente compreende um revestimento de nanopartículas de óxido de metal.

10. Compósito lubrificante particulado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma cera de amida graxa é selecionada a partir do grupo consistindo em: ceras monoamida primárias, ceras monoamida secundárias, ceras de bis-amida e suas misturas.

11. Compósito lubrificante particulado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma cera de amida graxa é selecionada a partir do grupo que consiste em: lauramida, palmitamida, estearamida, oleamida, araquidamida, behenamida, erucamida, estearila estearamida, estearil oleamida, estearil erucamida, oleil palmitamida, oleil estearamida, erucil estearamida, erucil erucamida, etileno bis-estearamida, etileno bisoleamida, hexametileno bis-estearamida e suas misturas.

12. Compósito lubrificante particulado para metalurgia do pó, caracterizado por compreender: primeiras partículas discretas compreendendo uma mistura de cera de éster do ácido montânico e, pelo menos uma cera de bis-amida graxa incluindo etileno bis-estearamida e segundas partículas discretas compreendendo erucamida.

13. Compósito lubrificante particulado para metalurgia do pó, caracterizado por compreender: primeiras partículas discretas compreendendo uma mistura de cera de éster do ácido montânico e segundas partículas discretas que compreendem um lubrificante em pó selecionado a partir do grupo que consiste em ceras de bis-amida graxa, ceras de monoamida graxa, glicerídeos, ceras de éster do ácido montânico, cera de parafina, poliolefinas, poliamidas, poliésteres, e misturas dos mesmos, em que o compósito lubrificante particulado compreende pelo menos uma cera de amida graxa incluindo pelo menos um de uma cera de monoamida graxa e uma cera de bis- amida graxa e em que as primeiras partículas são pelo menos parcialmente revestidas de nanopartículas de óxido de metal.

14. Compósito lubrificante particulado para metalurgia do pó, caracterizado por compreender: primeiras partículas discretas compreendendo cera de éster do ácido montânico e, pelo menos uma cera de amida graxa incluindo pelo menos um de: ceras monoamida primárias e um cera de bis-amida graxa, em que as primeiras partículas discretas são pelo menos parcialmente revestidas de nanopartículas de óxido de metal.

15. Compósito lubrificante particulado para metalurgia do pó, caracterizado por compreender: primeiras partículas discretas compreendendo cera de éster do ácido montânico e, pelo menos uma cera de amida graxa incluindo pelo menos um de: ceras monoamida primárias e um cera de bis-amida graxa, em que o compósito lubrificante particulado compreende entre 0,5% em peso e 90% em peso de cera de éster do ácido montânico e a parte remanescente do compósito lubrificante particulado compreende a pelo menos uma cera de amida graxa e um revestimento de partícula de óxido de metal.

16. Compósito lubrificante particulado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado por compreender entre 25% em peso e 95% em peso da pelo menos uma cera de amida graxa.

17. Compósito lubrificante particulado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que compreende entre 35% em peso e 90% em peso de pelo menos uma cera de amida graxa.

18. Compósito lubrificante particulado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado por compreender entre 5% em peso e 75% em peso de cera de éster do ácido montânico.

19. Compósito lubrificante particulado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado por compreender pelo menos 50% em peso das primeiras partículas discretas.

20. Composição de pó metalúrgico caracterizado por compreender um pó à base de metal misturado com o compósito lubrificante particulado, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 19.

21. Composição de pó metalúrgico, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que o pó à base de metal é um pó à base de ferro.

22. Processo para produzir uma composição em pó para metalurgia do pó, caracterizado pelo fato de que compreende: adição de um compósito lubrificante particulado, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 19, em uma concentração que varia entre 0,1% em peso e 5% em peso, com base no peso total da composição em pó, a um pó à base de metal.

23. Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que compreende a fusão de pelo menos uma cera de amida graxa e a cera de éster de ácido montânico, em seguida, resfriamento e trituração de pelo menos uma cera de amida graxa e a cera de éster de ácido montânico em partículas discretas.

24. Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que compreende a fusão de pelo menos uma cera de amida graxa e a cera de éster de ácido montânico, em seguida, atomizar a pelo menos uma cera de amida de ácido graxo e a cera de éster de ácido montânico em partículas discretas.