ES2202179T3 - Procedimiento para la produccion de una capa fina porosa con porosidad abierta. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la fabricación de una capa fina porosa con porosidad abierta, fabricada a partir de una mezcla que contiene un material en polvo sinterizable, con una distribución previamente especificable del tamaño de las partículas de material en polvo, en el que la capa sinterizada presenta: un espesor que corresponde por lo menos aproximadamente al triple del diámetro medio de las partículas del material en polvo utilizadas, un diámetro definido de los poros dentro de un intervalo de 0, 01 a 50 µm y una resistencia a la tracción dentro de un intervalo de 5 a 500 N/mm², y en el que el material en polvo sinterizable, con una distribución de tamaño previamente determinada de las partículas de material en polvo, juntamente con partículas de tamaño preespecificado como materiales generadores de poros, se suspende dentro de un líquido soporte o vehicular, el cual se aplicará en como mínimo una capa fina sobre un cuerpo de soporte, se secará, y la capa en verde así formada se sinterizará.

Description

Procedimiento para la producción de una capa fina porosa con porosidad abierta.

La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una capa fina porosa con porosidad abierta, fabricada a partir de una mezcla que contiene material en polvo sinterizable.

En la técnica se necesitan elementos porosos para los más diversos fines de aplicación, a través de los cuales circula un medio fluido, con los cuales o bien tienen que secundarse procesos reactivos, o tienen que retenerse, es decir, filtrarse partículas sólidas contenidas en el medio circulante. Los elementos filtrantes de material cerámico tienen que configurarse, por lo general, relativamente gruesos a causa del peligro de rotura. A la utilización de materiales sintéticos como material filtrante le están puestos límites, por lo general, debido a la poca resistencia y a la poca estabilidad frente a la temperatura. La utilización de materiales metálicos como capa porosa es conocida en forma de tejidos o velos de fibra fabricados a partir de fibras metálicas. También los elementos filtrantes a partir de polvos metálicos prensados o sinterizados son relativamente de gran espesor por motivos técnicos de fabricación. El motivo más importante para que elementos filtrantes de este tipo tengan que configurarse relativamente gruesos es que éstos no presentan la resistencia necesaria, particularmente en lo que respecta a los valores de la resistencia a la tracción y a la cizalladura. A causa de que no puede reducirse el espesor, se presentan, especialmente con material de poro fino, grandes resistencias al paso de fluidos.

Con una capa porosa de este tipo, por la que circula un medio, existe la necesidad, independientemente del material empleado, de minimizar las indeseadas resistencias al paso de fluidos, de forma que hay que esforzarse por conseguir unos espesores de capa lo más finos posible, así como conferir a estas capas una resistencia suficiente. Es cierto que a partir de tejidos o velos de fibra metálicos se pueden fabricar capas correspondientemente finas, por ejemplo con un espesor de aproximadamente 100\mum. Éstas son sin embargo poco sólidas, presentan poros relativamente grandes y grandes tolerancias en cuanto a la porosidad. Como que para la fabricación de tejidos y velos de fibra de este tipo tienen que utilizarse alambres comparativamente delgados, y por lo tanto también caros, los tejidos y velos de fibra fabricados a partir de ellos son análogamente caros.

El documento EP 0 525 325 B1 da a conocer un procedimiento para la fabricación de piezas metálicas porosas sinterizadas, en el que primero se suspende un polvo metálico en el seno de un líquido soporte o vehicular, que consiste en un aglomerante disuelto en un disolvente y que está ajustado de modo que la suspensión se puede moldear por vertido. Esta suspensión se vierte en un molde. A continuación se hace evaporar el disolvente, de modo que debido al aglomerante restante el polvo metálico se solidifica en la geometría predeterminada por el molde y forma un sólido en verde. Después del desmoldeo se sinteriza el cuerpo en verde de la manera habitual. Este procedimiento ya conocido está previsto, preferentemente, para la fabricación de piezas sinterizadas de paredes relativamente gruesas que a causa de su geometría se pueden fabricar mejor mediante un proceso de moldeo por vertido que por el procedimiento convencional de prensado de un polvo metálico dentro de un molde. Con este procedimiento no se pueden fabricar piezas abiertas porosas de capa fina. Capas finas fabricadas por este procedimiento son quebradizas y no presentan una resistencia suficiente.

El documento WO-9954524 da a conocer un procedimiento para la fabricación de una capa fina porosa, con un espesor, que como mínimo corresponde aproximadamente al triple del diámetro medio de las partículas del material en polvo utilizadas. Se describen también medios para controlar el tamaño de los poros.

La presente invención tiene como objetivo crear un procedimiento para la fabricación de una capa fina porosa, que presente una porosidad definida y una resistencia suficiente.

Este problema se soluciona mediante un procedimiento para la fabricación de una capa fina porosa con porosidad abierta, fabricada a partir de una mezcla que contiene un material en polvo sinterizable con una distribución preespecificable del tamaño de las partículas del material en polvo, en el que la capa sinterizada posee un espesor, que corresponde como mínimo a aproximadamente el triple del diámetro medio de las partículas del material en polvo utilizadas, y preferentemente, este espesor se sitúa dentro de un intervalo de aproximadamente 3 a 25 veces, aún más preferentemente entre 3 y 10 veces el diámetro de las partículas del material en polvo, y dicha capa posee un diámetro definido de los poros dentro del intervalo de aproximadamente 0,01 a 50 \mum y una resistencia a la tracción dentro de un intervalo de aproximadamente 5 a 500 N/mm^{2}, preferentemente de 20 a 400 N/mm^{2}, aún más preferentemente de 50 a 300 N/mm^{2}, determinada basándose en la DIN EN 10002, y el material en polvo sinterizable, con una distribución de tamaño preespecificada de las partículas de material en polvo, junto con partículas de tamaño preespecificado en su calidad de materiales generadores de poros, se suspende dentro de un líquido soporte o vehicular, que se aplica, en por lo menos una capa sobre el cuerpo de soporte, luego se seca, y se sinteriza la capa en verde así formada. Al sinterizar una capa en verde formada a partir de un material en polvo sinterizable, preferentemente un polvo metálico, las partículas de material en polvo individuales se unen sólidamente entre sí, pero entre las partículas de material en polvo quedan espacios libres que en relación con el espesor de la capa sinterizada dan por resultado una porosidad abierta, de modo que la capa es permeable para medios fluentes.

Por el término "polvos sinterizables", en el sentido de la presente invención se entienden polvos obtenidos a partir de metales, óxidos metálicos, productos cerámicos y/o materiales sintéticos. En el sentido de la presente invención hay que entender como polvos metálicos utilizables, no sólo los polvos de metales puros, sino también polvos de aleaciones metálicas y/o mezclas de polvos de diferentes metales y aleaciones metálicas. Forman parte de ellos, especialmente aceros, preferentemente aceros al cromo níquel, bronces, aleaciones a base de níquel como Hastalloy, Inconel o similares, y aquí las mezclas de polvos pueden incluir también componentes que funden a alta temperatura, como, por ejemplo, platino o similares. El polvo metálico utilizado y el tamaño de sus partículas dependen del correspondiente objeto de aplicación. Polvos preferidos son las aleaciones 316 L, 304 L, Inconel 600, Inconel 625, Monel y Hastalloy B, X y C.

Gracias a la mencionada relación entre el espesor de la capa y el diámetro de las partículas, se asegura que siempre se hallen dispuestos varios estratos de partículas unos encima de otros y se eviten agujeros que sean mayores que el diámetro de poros deseado, evitando también de esta manera orificios pasantes. El tamaño del grano, y con ello el diámetro de las partículas de material en polvo utilizables se sitúa dentro de un intervalo de 0,05\mum a 150\mum, preferentemente dentro de un intervalo de aproximadamente 0,5\mum a 100\mum, y todavía más preferentemente dentro de un intervalo de 0,5\mum a 6\mum.

Gracias a esto se evitan ventajosamente faltas de homogeneidad y espacios huecos dentro de la fina capa porosa. Así pues es posible influir hasta un cierto grado sobre el tamaño de la porosidad a través del tamaño de las partículas del material en polvo sinterizable aplicado.

Preferentemente el espesor de la capa asciende como máximo a unos 500\mum, con preferencia se sitúa dentro de un intervalo de aproximadamente 5 a 300\mum, y todavía con mayor preferencia entre 5 y 18\mum. Hasta ahora no se podían fabricar capas tan finas con una resistencia suficiente. La capa presenta, ventajosamente, tanto resistencias al paso de fluidos manifiestamente reducidas al circular a través de la misma medios fluidos o gaseosos como también una suficiente alta resistencia o rigidez, respectivamente. Puede estar previsto emplear la capa sin cuerpo de soporte alguno en forma de láminas o membranas o bien unirla sólidamente con un cuerpo de soporte. A causa de su todavía disponible flexibilidad, y de manera ventajosa, la capa se adapta también excelentemente a un soporte no llano, por ejemplo, de forma arqueada.

La fina capa porosa es preferentemente autoportante. En el sentido de la presente invención, el término autoportante significa que se puede utilizar sin ningún cuerpo de soporte y con ello no se rompe ni se vuelve quebradiza. Así es por ejemplo posible fabricar hojas laminares y utilizarlas colocadas una sobre otra en varias capas, y eventualmente cortadas a la medida según las necesidades de aplicación. Gracias a las propiedades autoportantes de la lámina es posible, ventajosamente, aplicar capas como materiales filtrantes o catalizadores allí donde, por ejemplo, se utilizaban hasta ahora materiales semejantes al papel. Pues las finas capas porosas de polvos sinterizables son superiores a las conocidas capas de papel o de materiales similares al papel para aplicaciones parecidas, por cuanto presentan duraciones de utilización claramente más largas, mejores propiedades para el lavado por contracorriente y un campo de aplicación ensanchado, particularmente con vistas a las posibles temperaturas y valores de pH.

La presión de punto de burbujeo de las capas según la presente invención está situada preferentemente dentro de un intervalo de 8 x 10^{6} a 2 x 10^{3} Pa, y con especial preferencia dentro de un intervalo de
8,6 x 10^{6} hasta 1,72 x 10^{3} Pa, determinada según DIN 30911.

La mezcla a partir de la cual está fabricada la fina capa porosa, comprende materiales generadores de poros inorgánicos y/u orgánicos. A este efecto son particularmente apropiadas las ureas que se presentan en forma cristalina y con ello con un tamaño de partícula definido, Sin embargo, también es posible utilizar carbonato amónico así como otras sales inorgánicas. Como materiales generadores orgánicos de poros entran particularmente en consideración: estiropor, sacarosa, gelatinas y engrudos para empapelar. Pero también pueden encontrar agentes aglomerantes o ceras, conocidos dentro del estado de la técnica, que se utilizan especialmente como materias auxiliares para reducir el rozamiento en los correspondientes útiles de la pulvimetalurgia. Sin embargo, estos aglomerantes y ceras no se utilizan en las bajas concentraciones habituales sino que están contenidos en la mezcla para la fabricación de la fina capa porosa en una proporción de como mínimo aproximadamente un 5% en volumen, con preferencia más del 12% en volumen. Los materiales generadores de poros pueden estar presentes tanto con una forma y tamaño de partícula definidos como también como solución o disueltos en un disolvente a utilizar. Sin embargo, preferentemente, los materiales generadores de poros se presentan con una forma y tamaño de partícula definidos.

Los materiales generadores de poros se pueden clasificar en dos grupos distintos, o sea, por una parte, en un grupo de aquellos materiales generadores de poros que a la mezcla a sinterizar le sirven como guardadores de espacio para los posteriores poros superfinos. El otro grupo lo constituyen aquellos materiales generadores de poros que se utilizan como material de relleno, habitualmente para conseguir una alta porosidad. En el caso primeramente mencionado, en el que los materiales generadores de poros actúan como guardadores de espacio, los materiales generadores de poros se utilizan con un tamaño de partícula (tamaño de grano), que se sitúa aproximadamente dentro del intervalo de tamaños que tienen que presentar los poros superfinos contenidos en la fina capa porosa. Si, por ejemplo, el objetivo es conseguir poros superfinos dentro del intervalo de 1\mum, los materiales generadores de poros no deben ser de un tamaño considerablemente superior o inferior a 1\mum. Con ello se asegura, que los procesos de contracción que se presentan al sinterizar la mezcla en la fina capa porosa, que sin embargo se pueden calcular, se consigan los tamaños de poro deseados. La utilización de materiales generadores de poros como material de relleno es especialmente recomendable, cuando conforme a la presente invención se desee conseguir capas porosas finas de baja densidad para caudales de paso extremamente elevados. Según la presente invención es también posible utilizar como materiales generadores de poros, mezclas, especialmente de las sustancias antes mencionadas, incluso de diferente densidad y/o tamaño. Particularmente están también previstas combinaciones de materiales generadores de poros en la mezcla según la presente invención, en las que los materiales generadores de poros sirven tanto como guardadores de espacio como para material de relleno.

El material en polvo sinterizable contenido en la mezcla está compuesto por partículas esféricas y/o de fragmentos irregulares. En el caso de utilización de partículas de material en polvo esféricas está garantizada una distribución uniforme del material en polvo sinterizable así como, eventualmente, de las sustancias presentes además en la mezcla, particularmente materiales generadores de poros, ya que no se producen enganchamientos del material en polvo sinterizable. Polvos de fragmentos irregulares permiten, por otra parte, conseguir capas, según la presente invención, de densidad más reducida y con poros relativamente grandes junto con una alta resistencia al mismo tiempo, ya que estas partículas de fragmentos irregulares forman más y más sólidas uniones con las partículas de fragmentos irregulares adyacentes que lo que es el caso con la utilización de partículas esféricas. Está previsto que el material en polvo sinterizable esté constituido, por lo menos parcialmente, por fibras cortas. Aquí entran en consideración preferentemente fibras metálicas, que se hallan a disposición con diámetros entre 0,1 y 250\mum, preferentemente entre 1\mum y 50\mum, y una longitud desde pocas \mum hasta el tamaño de un milímetro, con preferencia dentro de un intervalo de 0,1 a 500\mum, con lo cual mediante la mezcla de partículas sinterizables de estructura fibrosa con partículas sinterizables de estructura esférica, en combinación con los materiales generadores de poros en suspensión, se pueden fabricar, según el objeto de aplicación exigido, capas sinterizadas muy finas de poros abiertos con una porosidad definida. De esta manera se puede aumentar la permeabilidad de la capa.

En otra forma de realización, la capa presenta una estructura escalonada. Esto significa que en una fina capa porosa individual, en una cara de la misma se hallan presentes poros más pequeños que en la otra cara opuesta de la capa porosa. Gracias a una estructura escalonada la resistencia a la fluencia a través de la capa de poros delgados se puede ajustar exactamente a las necesidades requeridas. Debido a que en el lado de la capa con los diámetros de poro más pequeños, las partículas que penetran quedan retenidas, y el gas fluyente, o el líquido fluyente, sin embargo, al fluir por la zona de los diámetros de poros mayores en la cara opuesta de la capa, pasan más fácilmente a través de esta, las capas escalonadas de este tipo presentan ventajosamente, en comparación con capas no escalonadas, resistencias a la fluencia claramente reducidas. Se prefiere una estructura escalonada en una capa porosa. Mediante esto se ahorran tiempos y costes de producción. Además no se dan problemas de desprendimiento o de unión, respectivamente, tales como fugas, debidos por ejemplo al envejecimiento

Después del proceso de sinterización, la capa, o bien puede ser recibida por el soporte, o ser posteriormente elaborada junto con éste, especialmente a causa de la unión firme entre el cuerpo de soporte y la capa, alcanzable después del paso de la sinterización, siempre y cuando el cuerpo de soporte sea susceptible de combinarse con el polvo sinterizable, y como que mediante la aplicación de componentes metálicos particularmente muy coadyuvantes de la sinterización se puede mejorar la adherencia entre tres y seis veces, se pueden fabricar, por ejemplo, cartuchos filtrantes, de una manera sencilla, por un procedimiento de un único paso, es decir, sin tener que fabricar primero separadamente la capa sinterizada sin el cuerpo de soporte y sólo después aportarla a un cartucho filtrante.

Existe una dependencia entre el tamaño de las partículas por una parte y el tamaño de los poros alcanzable en la capa sinterizada terminada por otra parte. Además, la resistencia mecánica de una capa porosa sinterizada está también en función del tamaño de las partículas, y precisamente, de manera que las propiedades de resistencia mecánica serán tanto mayores cuanto más finas sean las partículas del material en polvo utilizadas. Como que la resistencia a la fluencia, según el medio (líquido o gaseoso), también está en función del espesor de la capa sinterizada terminada, se presenta con ello el problema de que capas porosas con tamaños de poro mayores presentan una menor resistencia mecánica que una capa porosa de igual espesor con sólo tamaños de poro más pequeños, de forma que en el caso de un mayor tamaño de poro esto sólo se puede compensar con un aumento del espesor de la capa y con ello un aumento de la resistencia al paso de los fluidos.

Ahora, con la ayuda del procedimiento según la presente invención, se puede solucionar este problema, suspendiendo los polvos sinterizables juntamente con partículas de tamaño, o con distribución de tamaños, preespecificables, como materiales generadores de poros, en el líquido soporte o vehicular, que luego se aplican en por lo menos una capa sobre el cuerpo de soporte, se secan y se sinterizan. En otro paso del procedimiento se puede retirar la capa sinterizada del cuerpo de soporte, o también puede estar previsto que el cuerpo de soporte esté sólidamente unido a la capa sinterizada, por ejemplo, por el mismo proceso de sinterización. Mediante la adición de los materiales generadores de poros es posible conseguir un tamaño definido de los poros. Como que las partículas del material en polvo sinterizables, distribuidas dentro de la suspensión, y en correspondencia con ello dentro de la fina capa aplicada, y los materiales generadores de poros sólo se pueden tocar en forma de una estructura reticular es posible preespecificar una estructura definida de los poros a través del tamaño, pero también de la distribución de tamaños, de los materiales generadores de poros, prácticamente con independencia del tamaño y de la distribución de tamaños del material en polvo sinterizable. Pero esto significa también, que el tamaño y la distribución de tamaños del material en polvo sinterizable se pueden elegir exclusiva y selectivamente con vistas a la resistencia mecánica, es decir que se pueden utilizar polvos sinterizables de partículas muy finas, mientras que los materiales generadores de poros se eligen selectivamente con vistas a la porosidad deseada.

Debido a que tanto el material en polvo sinterizable, con preferencia polvo metálico, como también los materiales generadores de poros se suspenden dentro de un líquido soporte o vehicular, a pesar de la distinta densidad de los materiales y existiendo una conveniente consistencia de la suspensión para los materiales generadores de poros, se logran también suspender, uniformemente repartidas, partículas de materiales de una densidad inferior a la de los materiales del polvo sinterizable, y así aplicar una capa sobre un cuerpo de soporte, en la que las partículas previstas como materiales generadores de poros están convenientemente repartidas con uniformidad.

Si como materiales generadores de poros se utilizan materiales que actúan como guardadores de espacio, éstos tienen que evaporarse, preferentemente sin dejar residuos, por la acción del calor, es decir, en el proceso de sinterización, y permanecer inertes frente al material en polvo sinterizable, incluso bajo temperaturas de sinterización, de manera que no se presente aquí ninguna reacción química entre el material de los materiales generadores de poros y el material sinterizable, por regla general un metal.

Como líquido soporte o vehicular pueden encontrar aplicación, especialmente con temperaturas inferiores a 100ºC, disolventes evaporables tales como etanol, metanol, tolueno, tricloroetileno, éter diétilico, así como aldehídos de baja molecularidad y cetonas. Como aglomerantes se pueden utilizar: ceras, goma laca, pero también especialmente compuestos polímeros, entre los que encuentran aplicación con preferencia óxidos de polialquileno o poliglicoles, especialmente polietilenoglicoles. Los óxidos y glicoles de polialquileno se utilizan preferentemente como polímeros y/o copolímeros con pesos moleculares medios dentro de un intervalo de 100 a 500.000 g/mol, preferentemente de 1.000 a 350.000 g/mol, aún con mayor preferencia de 5.000 a 6.500 g/mol.

En una ulterior configuración del procedimiento según la presente invención, está previsto que la proporción de materiales generadores de poros dentro de la suspensión corresponda aproximadamente al volumen de poros preespecificado de la capa porosa a fabricar. Con ello es posible, por ejemplo, con un material en polvo sinterizable muy fino, y con ello altamente sinteractivo, mediante especificaciones volumétricas y teniendo conocimiento del tamaño de las partículas de los materiales generadores de poros, preespecificar una porosidad definida de la capa porosa a fabricar.

La consistencia de la suspensión, a graduar a través del líquido soporte o vehicular, se rige esencialmente por según cómo se aplicará la suspensión sobre el cuerpo de soporte. En caso de un moldeo por vertido, eventualmente con subsiguiente eliminación del sobrante de la capa de suspensión vertida, se puede graduar la suspensión con una consistencia espesa. En caso de un llamado moldeo por vertido laminar o una aplicación por pulverización, hay que especificar una consistencia muy fluida. El líquido soporte o vehicular se puede formar mediante un aglomerante fluidificado con un disolvente evaporable. A través de esto se asegura que la capa en verde, a consecuencia de la adherencia de las partículas de material en polvo individuales entre sí, presente gracias al aglomerante una resistencia suficiente.

En una ulterior configuración ventajosa de la presente invención, para alcanzar una estructura escalonada de la capa se utiliza una suspensión que comprende materiales generadores de poros de diversas densidades y/o tamaños, suspendidos en el disolvente. Mediante esto, al depositar la suspensión sobre el cuerpo de soporte se establece un equilibrio dentro de la capa, de acuerdo con el cual, las partículas más ligeras del generador de poros se concentran en el área superior de la capa, mientras que, al contrario, las partículas pesadas del generador de poros se concentran más bien en el lado de la capa en formación vuelto de cara al cuerpo de soporte. Naturalmente, este equilibrio está influenciado por el tamaño de grano del material en polvo sinterizable empleado. Si ahora, por ejemplo, se utilizan como materiales generadores de poros en la suspensión, partículas de un material con tamaños diversos, entonces la capa sinterizada terminada presenta un gradiente en relación con el diámetro de los poros de la misma. Esto resulta particularmente ventajoso ya que gracias a ello puede reducirse todavía más la resistencia al paso de los fluidos.

En una configuración especialmente conveniente, está previsto que la suspensión se aplique sobre el cuerpo de soporte en varias capas parciales finas, una después de otra. A este respecto, las capas parciales individuales pueden confeccionarse en cada caso a partir de una suspensión idéntica. Es posible utilizar en cada caso para las capas parciales individuales, suspensiones con distribuciones de tamaño diversas para el material en polvo empleado y/o geometrías diversas de las partículas y/o polvos diversos. Esto permite, por ejemplo, utilizar por una parte materiales en polvo que conceden a la capa sinterizada terminada una porosidad especialmente buena, y por otra parte, es también posible, fabricar por lo menos, una capa que en su composición presenta propiedades especialmente favorables para su objeto de aplicación, por ejemplo, propiedades catalíticas.

En cada caso es conveniente, como mínimo secar ligeramente la capa parcial aplicada antes de la aplicación de la siguiente capa parcial. Mediante esto se asegura que la capa parcial primeramente aplicada esté suficientemente solidificada, de forma que debido al procedimiento de aplicación, por ejemplo, debido a la aplicación por pulverización de la siguiente capa parcial, no resulte deformada. Por otra parte, gracias a la porción residual de disolvente en la capa parcial antes aplicada y ligeramente secada, se asegura que la siguiente capa parcial se ligue de una manera fiable y con igual densidad de distribución de las partículas, y la capa en verde terminada presente la resistencia deseada.

En otra configuración de la presente invención está previsto que se sinterice la capa parcial correspondiente antes de la aplicación de la siguiente capa parcial. Este procedimiento es particularmente ventajoso cuando con una estructuración en varias capas se aplican polvos de diferentes materiales sinterizables que, por ejemplo, necesitan temperaturas de sinterización fuertemente divergentes. Mediante esto es posible que se aplique en primer lugar sobre el cuerpo de soporte la capa parcial que contiene el material en polvo con la temperatura de sinterización más alta, y después de sinterizar la primera capa se pueden aplicar y sinterizar, por el correspondiente orden de sucesión, las siguientes capas parciales con las correspondientes temperaturas más bajas de sinterización. Esto ofrece la ventaja de que gracias a los pasos de sinterización individuales se conserva la porosidad deseada de las capas parciales individuales, que se perdería, si una suspensión con una mezcla de material en polvo tan heterogénea se aplicara en una sola capa y se sinterizara en un solo paso. Además, a causa de las necesarias altas temperaturas de sinterización para sólo una parte integrante de la mezcla de material en polvo, las restantes partes integrantes del material en polvo, que sinterizan más bajas, no sinterizarían, de forma que la porosidad se perdería en gran parte.

En tanto que el cuerpo de soporte es también, al mismo tiempo, parte componente de la pieza acabada y, en consecuencia, la capa porosa tiene que estar sólidamente unida a éste; en otra configuración está previsto que la suspensión se aplique por lo menos sobre una de las paredes de un cuerpo de soporte de material sinterizable, experimente un secado superficial, y a continuación la capa en verde se sinterizará sólidamente sobre el cuerpo de soporte. El cuerpo de soporte puede aquí ser, por su parte, una pieza de forma sinterizada, incluso una pieza de forma sinterizada porosa, con una estructura de poros basta. La suspensión se puede aplicar nuevamente mediante moldeo por vertido en capa fina, pulverización o inmersión, sobre la superficie del cuerpo de soporte. Según el objeto de aplicación, la capa se puede aplicar sobre las paredes exteriores y/o sobre las interiores.

Si el cuerpo de soporte está constituido por un cuerpo de soporte de forma tubular, entonces en la configuración del procedimiento según la presente invención está previsto que al aplicar la suspensión y por lo menos durante una parte del tiempo de secado se haga girar el cuerpo de soporte alrededor del eje del tubo. Con ello está garantizado que el espesor de la capa permanezca sobre el cuerpo de soporte hasta la solidificación de la suspensión como capa en verde. Al mismo tiempo es conveniente, especialmente en el caso de aplicación por moldeo por vertido de capa fina o por pulverización, que adicionalmente a la rotación, la boca emisora de la suspensión se desplace con un movimiento definido con respecto a la superficie del cuerpo de soporte.

Capas porosas aplicadas como láminas o como membranas o sobre un cuerpo de soporte poroso son especialmente apropiadas para su utilización como material filtrante y con una conveniente graduación de la porosidad de la capa porosa incluso como microfiltros. En el caso de elementos de soporte impermeables, un componente de este tipo puede, con una composición conveniente por lo que se refiere al material en polvo utilizado y con una conveniente porosidad, utilizarse también como catalizador o en calidad de reactor de membrana, por ejemplo mezclado o recubierto con paladio, respectivamente. También es posible además, utilizar la capa como material de fricción, por ejemplo a base de hierro. Una posible aplicación al respecto sería la aplicación sobre una superficie de rozamiento de un cono de sincronización para cajas de cambio de velocidades.

La capa porosa encuentra además aplicación en tubos y cartuchos filtrantes que pueden presentar una longitud de 10 mm a 1.500 mm. También es posible fabricar así cartuchos filtrantes que presenten un recubrimiento poroso sobre la cara frontal. Se pueden fabricar además cartuchos filtrantes con una brida adosada por sinterización que no presenten ninguna costura de soldadura.

Gracias al procedimiento según la presente invención es posible mejorar la facilidad de paso de los fluidos por los filtros mediante la reducción del espesor de la capa efectivamente filtrante ajustando la porosidad de la misma para cada caso en particular. Mediante reducción del espesor de la capa filtroactiva se podría disminuir considerablemente la pérdida de presión con una facilidad de paso de fluidos
constante.

Con capas finas porosas, fabricadas según la presente invención, se obtienen para gases, por ejemplo aire, con una presión diferencial de por ejemplo 100 mbar, caudales específicos de 1 a 1.500 m^{3}/hm^{2}. Para líquidos, por ejemplo agua, se obtienen con una presión diferencial de por ejemplo 100 mbar caudales específicos de 0,1 a 30 m^{3}/hm^{2}. El coeficiente de permeabilidad asciende a aproximadamente desde 0,002x10^{-12} hasta 3x10^{-12} m^{2} con un espesor de capa de 50 a 500 \mum, determinado según DIN ISO 4022.

Se fabricó una capa fina porosa con un espesor de 15\mum. El líquido soporte o vehicular se elaboró a partir de isopropanol en el que se diluyó un 1% en peso, referido a la cantidad de material en polvo empleado, de un polietilenoglicol con un peso molecular medio de 6.000 g/mol. Como material en polvo se empleó un polvo metálico de Inconel que presentaba un diámetro medio de aproximadamente 1\mum. Como material generador de poros se utilizó urea, que presentaba un diámetro medio de aproximadamente 2\mum. Los componentes precedentes se mezclaron durante 3 h en un mezclador y a continuación se aplicaron por pulverización sobre una lámina de material sintético. La relación del material en polvo respecto del generador de poros fue de aproximadamente 1:1, como asimismo aquella del material en polvo respecto del líquido soporte o vehicular. La mezcla se secó durante 24h a temperatura ambiente y, a continuación, despegada de la lámina de material sintético, se sinterizó durante 10h a una temperatura de hasta 950ºC en el horno de sinterizar.

La lámina fina con poros abiertos así obtenida presentó una resistencia a la tracción de 284 N/mm^{2}. Presentó una estructura porosa muy uniforme, en la que los poros poseían un diámetro medio de 2\mum. La porosidad ascendió a aproximadamente un 50%.

Claims (10)

1. Procedimiento para la fabricación de una capa fina porosa con porosidad abierta, fabricada a partir de una mezcla que contiene un material en polvo sinterizable, con una distribución previamente especificable del tamaño de las partículas de material en polvo, en el que la capa sinterizada presenta: un espesor que corresponde por lo menos aproximadamente al triple del diámetro medio de las partículas del material en polvo utilizadas, un diámetro definido de los poros dentro de un intervalo de 0,01 a 50 \mum y una resistencia a la tracción dentro de un intervalo de 5 a 500 N/mm^{2}, y en el que el material en polvo sinterizable, con una distribución de tamaño previamente determinada de las partículas de material en polvo, juntamente con partículas de tamaño preespecificado como materiales generadores de poros, se suspende dentro de un líquido soporte o vehicular, el cual se aplicará en como mínimo una capa fina sobre un cuerpo de soporte, se secará, y la capa en verde así formada se sinterizará.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la proporción de dicho material generador de poros dentro de la suspensión corresponde aproximadamente al volumen de poros preespecificado de la capa metálica a producir.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el líquido soporte o vehicular comprende un aglomerante fluidificado con un disolvente.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque para conseguir una estructura escalonada de la capa, se suspende material generador de poros de densidad y/o tamaño diverso dentro de dicho disolvente.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicha suspensión se aplica sobre el cuerpo de soporte en varias capas parciales una después de otra.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque a la respectiva capa parcial, por lo menos se la secará ligeramente, antes de la aplicación de la siguiente capa parcial.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 a 6, caracterizado porque la respectiva capa parcial se sinterizará antes de la aplicación de la siguiente capa parcial.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque la suspensión se aplicará sobre el cuerpo de soporte por medio de moldeo por vertido de capa fina, pulverización o inmersión.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque la suspensión se aplicará, por lo menos, sobre una de las paredes de un cuerpo de soporte poroso, preferentemente de forma tubular y de material sinterizable, luego se secará, y a continuación, la capa en verde así formada se sinterizará sólidamente sobre el cuerpo de soporte.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque al cuerpo de soporte de forma tubular, al aplicarle dicha suspensión y por lo menos durante una parte del tiempo de secado se le hará girar alrededor del eje del tubo.