ES2242097T3

ES2242097T3 - Material compuesto que contiene tungsteno y bronce.

Info

Publication number: ES2242097T3
Application number: ES02801255T
Authority: ES
Inventors: Kenneth H. Elliott
Original assignee: International Non Toxic Composites Corp
Current assignee: International Non Toxic Composites Corp
Priority date: 2001-10-16
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2005-11-01
Anticipated expiration: 2022-10-15
Also published as: DE60203816T2; US7232473B2; WO2003033751A1; US20060118211A1; CA2462977C; DE60203816D1; ATE293708T1; CA2462977A1; NZ532693A; EP1436436B1; EP1436436A1; US20030161751A1

Abstract

Material compuesto constituido por entre 40% y 85 % en peso de tungsteno en base al peso del material compuesto y el resto, bronce.

Description

Material compuesto que contiene tungsteno y bronce.

Referencia cruzada a solicitudes relacionadas

Esta solicitud reivindica el beneficio de la solicitud provisional de EE.UU. 60/329.340 presentada el 16 de octubre de 2001.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a materiales compuestos, concretamente a materiales compuestos que puedan usarse como sustitutos del plomo.

Antecedentes de la invención

El plomo se ha usado en una variedad de aplicaciones industriales durante muchos miles de años. En los últimos cien años, los efectos tóxicos del plomo se han hecho evidentes. En un esfuerzo para reducir la dependencia del plomo, se han realizado recientemente investigaciones intensivas en materiales que puedan usarse en vez del plo-
mo.

Al respecto, se han centrado muchos esfuerzos en producir compuestos de metal que imitan las propiedades del plomo. Dado que la densidad del plomo es la característica más inmediata que imitar, se han concentrado muchos esfuerzos en hallar compuestos que tengan la misma o similar densidad que el plomo. Sin embargo, en su mayoría se han ignorado otras propiedades importantes del plomo y, como resultado, no se ha hallado todavía un sustituto del plomo completamente satisfactorio.

Además de ser no tóxico y tener una densidad similar a la del plomo, un compuesto adecuado debería tener una maleabilidad junto con una rigidez estructural razonables. Idealmente, el compuesto es sustancialmente homogéneo y relativamente económico de fabricar en grandes cantidades.

La patente de EE.UU. 5.279.787 desvela proyectiles de alta densidad formados al mezclar un metal de alta densidad con uno de baja densidad. Esta patente no desvela un compuesto hecho de tungsteno y bronce.

La patente de EE.UU. 5.760.331 desvela proyectiles que comprenden un metal con una densidad mayor que el plomo y un metal con una densidad menor que el plomo. Esta patente no desvela un compuesto que comprenda tungsteno y bronce.

La patente de EE.UU. 5.894.644 desvela proyectiles que comprende un metal que tiene una mayor densidad que el plomo y un metal que tiene una menor densidad que el plomo. Esta patente no desvela un compuesto que comprenda tungsteno y bronce.

La patente de EE.UU. 5.894.644 desvela proyectiles sin plomo formados mediante infiltración de metal líquido. En una realización, se infiltra ferrotungsteno con cobre, estaño o latón fundidos. Tales compuestos no tienen suficiente homogeneidad para exhibir las características y propiedades de procesamiento deseables.

La patente de EE.UU. 5.950.064 muestra balines sin plomo que comprenden una mezcla de tres componentes de metal. Esta patente no muestra un compuesto formado mediante la mezcla de tungsteno con bronce.

Todavía existe la necesidad de materiales compuestos que tengan una densidad adecuadamente alta, unas características de procesamiento adecuadas y unas propiedades adecuadas para una variedad de aplicaciones.

Resumen de la invención

Se proporciona un compuesto que está constituido por tungsteno y bronce según se define en la reivindicación 1.

También se proporciona un compuesto que está constituido por tungsteno, bronce y hierro, según se define en la reivindicación 2.

También se proporciona un procedimiento para producir un compuesto, según se define en la reivindicación 25, comprendiendo el procedimiento: mezclar tungsteno pulverizado, bronce pulverizado y un aglutinante orgánico, formando con ello una mezcla homogénea; componer la mezcla a elevada temperatura; y enfriar la mezcla para formar un compuesto que tenga características consistentes a lo largo de todo el compuesto.

También se proporciona un procedimiento para producir un artículo, según se define en la reivindicación 35, que comprende: proporcionar un molde que tenga una cavidad con un extremo abierto; disponer una cantidad de una mezcla homogénea de polvo que comprenda tungsteno y bronce dentro de la cavidad; disponer una cantidad de un infiltrante pulverizado sobre la mezcla de polvo de la cavidad; sinterizar la mezcla de polvo de tungsteno y bronce a una primera temperatura, después fundir el agente infiltrante a una segunda temperatura; y enfriar el molde y los artículos formados dentro del mismo.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describirá ahora a modo de ejemplo no limitante en referencia a los siguientes dibujos, en los que:

la figura 1A es una micrografía electrónica con aumento 2000x que muestra la microestructura de la superficie de fractura de un compuesto de la presente invención;

la figura 1B es una micrografía electrónica con aumento 4000x que muestra la microestructura de la superficie de fractura de un compuesto de la presente invención;

la figura 2 es una micrografía óptica de un compuesto de la presente invención que muestra partículas de tungsteno dispersas en una matriz de bronce;

la figura 3A es una fotografía de una bala que comprende un compuesto de tungsteno y bronce de la presente invención;

la figura 3B es una fotografía de balines que comprenden un compuesto de tungsteno y de bronce de la presente invención;

la figura 3C es una fotografía de un contrapeso que comprende un compuesto de tungsteno y de bronce de la presente invención;

la figura 4 es una micrografía óptica con aumento 500x de un compuesto de la presente invención realizado usando polvos separados de tungsteno, cobre y estaño;

la figura 5 es una micrografía óptica con aumento 1000x de un compuesto de la presente invención realizado usando polvos de tungsteno y bronce;

la figura 6 es una gráfica de densidad sinterizada frente a contenido de hierro para un compuesto de la presente invención;

la figura 7 es un esquema de un procedimiento para la fabricación de un compuesto de la presente invención;

la figura 8 es una micrografía óptica con aumento 200x de un compuesto realizado en un molde que tiene una cavidad abierta sin el uso de un infiltrante;

la figura 9 es una micrografía óptica con aumento 500x de un compuesto realizado en un molde que tiene una cavidad abierta usando un infiltrante;

la figura 10 es una micrografía electrónica de balines compuestos de la presente invención chapados mecánicamente con estaño.

Descripción detallada de la invención

El tungsteno se usa generalmente en forma de polvo de tungsteno de forma poligonal y puede molerse con la forma y el tamaño medio de partícula deseados.

El bronce es típicamente una aleación de cobre y estaño. La proporción de cobre frente a estaño puede variar dependiendo del compuesto particular y de las proporciones deseadas de cobre y de estaño en el compuesto. Muchas de los compuestos industrialmente útiles tienen un contenido de estaño por debajo del 25% en peso. Se usan comúnmente muchas otras adiciones en diversos niveles para alterar las propiedades del bronce. Éstas pueden incluir, pero no se limitan a, metales y no metales tales como compuestos de cinc, de hierro, de manganeso, de magnesio, de aluminio, de fósforo, de silicio, etc. Preferentemente, se usa un bronce que tenga una proporción de Cu:Sn de aproximadamente 9:1, esto incluye el bronce que tenga una proporción de Cu:Sn de 89:11. El bronce se usa preferentemente en forma de polvo y puede molerse con la forma y el tamaño medio de partícula deseados. El tamaño medio de partícula está preferentemente por debajo de los 100 \mum, más preferentemente por debajo de los
50 \mum.

Generalmente, la densidad del compuesto puede ajustarse a voluntad mediante la variación de la proporción de tungsteno (densidad = 19,3 g/cm^{3}) y bronce (densidad = 8,9 g/cm^{3} para una aleación 90:10 de Cu:Sn). Una lista parcial se proporciona en la tabla 1.

Se ha hallado que un compuesto que comprende el 40-85% en peso de tungsteno, siendo el resto bronce que comprende el 80-95% en peso de cobre y el 5-20% en peso de estaño, es efectivo en la producción de un compuesto adecuado para su uso como sustituto del plomo. Preferentemente, el compuesto comprende el 50- 55% en peso de tungsteno, preferentemente el 52% en peso de tungsteno, y el bronce comprende cobre y estaño en una proporción de aproximadamente 9:1 en peso del bronce.

Las partículas de tungsteno ofrecen resistencia a la densificación durante la compactación, así como durante la sinterización. Estas cuestiones pueden poner un límite superior a la fracción útil de tungsteno. Esta última cuestión puede superarse también parcialmente usando granos de tungsteno más finos.

El uso de bronce en la formación de compuestos de tungsteno ofrece ventajas significativas respecto a los materiales compuestos que se han descrito previamente en la técnica, incluyendo los sistemas de tres componentes descritos en la Patente de EE.UU. 5.950.064. Sorprendentemente, se ha hallado que las suspensiones de tungsteno en bronce son más homogéneas y densas que las suspensiones de tungsteno en otros materiales, concretamente otros materiales metálicos. La distribución más nivelada de tungsteno en la matriz de bronce conduce a propiedades del compuesto superiores y más consistentes, tales como una mayor resistencia al impacto y una mayor densidad. El uso de tungsteno en bronce también permite el uso de un intervalo más amplio de características de procesamiento que el uso de un sistema de tres componentes, tal como los descritos en el documento US 5.950.064. Cuando se procesa un sistema de tres componentes que implica polvos separados de tungsteno, bronce y estaño, el estaño fundido se disolverá dentro de la matriz de cobre dejando vacíos o porosidades inevitables, permitiendo la agregación de las partículas de tungsteno que están próximas a las partículas de estaño. Como resultado, el compuesto formado a partir del sistema de tres componentes es menos homogénea y de menor densidad que una formada a partir de tungsteno y bronce.

Otras ayudas de procesamiento pueden usarse durante la producción de los compuestos de tungsteno y bronce, tales como lubricantes (por ejemplo, polímeros orgánicos, ceras, disulfuro de molibdeno, difluoruro de calcio, etilen-bis-estearamida, estearato de litio, carbonato de litio, estearato de cobre, oleato de cobre, arminas de cobre y grafito), tensioactivos (por ejemplo, ácido esteárico), agentes desmoldeantes (por ejemplo, estearato de cinc) y agentes humectantes (por ejemplo, aluminio y polímeros básicos tales como la pirrolidona de polivinilo).

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(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA 1 Densidad de los compuestos que tienen diversas proporciones de tungsteno y de bronce

1

El compuesto final está constituido por tungsteno y bronce. Sin embargo, como se ha indicado previamente, el compuesto puede incluir otros materiales para alterar las propiedades, por ejemplo, hierro. Además, como apreciará el experto en la técnica, pueden estar presentes impurezas accidentales, por ejemplo carbono, que no afectan indebidamente a las propiedades del compuesto.

El hierro puede añadirse al compuesto para incrementar la densificación del compuesto durante la sinterización. El hierro se disuelve fácilmente en el bronce, y el tungsteno se disuelve más fácilmente en hierro que en bronce. La adición de hierro al compuesto tiene el efecto de ayudar a la disolución de tungsteno en el bronce, mejorando la densificación global del compuesto durante la sinterización. Asimismo, cualquier carbono presente en el compuesto no se disuelve fácilmente en bronce, pero se disuelve en hierro. El hierro ayuda por lo tanto a disolver y dispersar el carbono a lo largo del compuesto, reduciendo al mínimo la probabilidad de huecos rellenos de carbono que se forman durante la sinterización, lo que reduciría la densidad del compuesto. El efecto del hierro sobre la densidad del compuesto se ilustra en la figura 6. El hierro puede añadirse en cantidades seleccionadas para cuadrar la densidad del compuesto en un intervalo estrecho para ajustarse a los requisitos de una aplicación dada.

Se ha hallado que la adición de hierro al compuesto, preferentemente en el intervalo entre 0,5-5%, más preferentemente en el 0,8% en peso del compuesto, fue útil en lo que afecta a la densidad del compuesto y especialmente útil en el ajuste de la densidad del compuesto para una aplicación deseada.

Un ejemplo de un compuesto de acuerdo con la presente invención está constituida esencialmente por tungsteno, bronce y hierro, preferentemente 25% en peso de tungsteno, 47,2% en peso de bronce y 0,8% en peso de hierro, estando constituido el bronce esencialmente por cobre y estaño en una proporción de 9:1 en peso del bronce.

Los compuestos de esta invención se pueden usar en una variedad de artículos tales como proyectiles o munición (por ejemplo, balas, núcleos de balas y balines), pesos (por ejemplo, contrapesos), escudos frente a radiación y balastros giroscópicos de alta densidad, entre otros. Los artículos fabricados usando el compuesto de la presente invención disfrutan de una ventaja significativa en precio, típicamente del 33-50% frente a artículos comparables fabricados usando sustitutos alternativos del plomo comercialmente disponibles. Además, la munición fabricada usando el compuesto de la presente invención muestra un rendimiento balístico al menos igual o mejor que el de la munición fabricada usando plomo.

Se pueden usar numerosas técnicas de conformado metalúrgico en polvo conocidas en la técnica para crear compuestos de acuerdo con la presente invención y para moldear los compuestos en artículos. Una serie de procedimientos se muestran generalmente en Manufacturing with Materials, editores. Lyndon Edwards y Mark Endean, 1990, Butterworth-Heinemann, Oxford, RU; y Process Selection: From Design to Manufacture, K. G. Swift y J. D. Booker, 1997, Arnold Publishers, Londres, RU, cuyas descripciones se incorporan por la presente por referencia.

Un ejemplo de un procedimiento para fabricar un artículo, por ejemplo un núcleo de bala, usando un compuesto de la presente invención implica mezclar polvos de tungsteno y bronce junto con cualquier otro material, por ejemplo hierro, que puede estar presente para alterar las propiedades del compuesto. Un molde, por ejemplo hecho de un material cerámico mecanizable tal como alúmina, que tenga una pluralidad de cavidades abiertas en su extremo con la forma del artículo que se va a fabricar, se orienta con los extremos abiertos de las cavidades hacia arriba. La mezcla de polvo se dispone después en las cavidades y el molde se golpea suavemente para promover la sedimentación de los polvos. Se puede usar opcionalmente un pistón para comprimir los polvos. Un agente infiltrante, por ejemplo polvo de cobre, se dispone después por encima de los polvos mezclados, generalmente rellenando el resto de la cavidad. El molde y los polvos se sinterizan después a una primera temperatura, por ejemplo 800-1000ºC, durante un tiempo suficiente para promover la densificación del tungsteno y del bronce, por ejemplo de 1 a 3 horas. El molde y los polvos se elevan después hasta una segunda temperatura que es mayor que la primera temperatura, suficiente para fundir el agente infiltrante, por ejemplo 1000-1100ºC. El agente infiltrante rellena los huecos en el compuesto sinterizado, incrementando típicamente la densidad final en 1-3% de la densidad teórica de la mezcla. El cobre es particularmente deseable para su uso como infiltrante, dado que eleva el punto de fusión del bronce según se introduce, evitando así su precipitación, y dado que se alea con el bronce, mantiene con ello la resistencia a la corrosión del compuesto. Después del enfriamiento, se crea un artículo final denso con mínima precipitación que es maleable y resiste la fractura suficientemente para permitir el conformado en frío usando, por ejemplo, matrices de estampado u otros procedimientos de dimensionamiento.

En otro tipo de procedimiento de fabricación, el compuesto de la presente invención puede formularse usando un aglutinante orgánico, generalmente un aglutinante termoplástico, en cantidad suficiente para permitir el uso de técnicas de procesamiento fluido para fabricar artículos usando el compuesto. Una cera o una mezcla de ceras se prefieren como aglutinantes. El aglutinante preferido comprende una cera de peso molecular bajo o una mezcla de ceras que se funda preferentemente a una temperatura entre aproximadamente temperatura ambiente hasta aproximadamente 120ºC, preferentemente entre aproximadamente 50-90ºC, y preferentemente entre aproximadamente 55-65ºC. La cera puede ser, por ejemplo, cera de parafina, cera microcristalina, cera de polibuteno, cera de polietileno, cera de carnauba, entre otras, o una mezcla de dos o más de las mismas. El aglutinante tiene preferentemente una temperatura de desaglutinación térmica que permite que se retire completamente del material compuesto antes de su sinterización. El aglutinante tiene preferentemente una temperatura de pirólisis menor de 375ºC, aún más preferentemente de aproximadamente 350ºC y preferentemente deja muy poca o ninguna ceniza después de la pirólisis. Adicionalmente, el aglutinante debe tener una viscosidad que cambie gradualmente con la temperatura. Una cera de único punto de fusión sufre un cambio abrupto de viscosidad cuando se calienta. Los cambios bruscos de viscosidad pueden provocar que el polvo de metal caiga fuera de la suspensión en el aglutinante, creándose zonas de materiales que no fluyen y que pueden causar daños al equipo. Para ampliar el intervalo útil de temperatura del aglutinante y evitar cambios bruscos de viscosidad, puede usarse una mezcla de ceras de bajo peso molecular y de diversos puntos de fusión. Opcionalmente, puede añadirse un tensioactivo para promover la adhesión del polvo al aglutinante y mantener los polvos en suspensión. El tensioactivo usado se piroliza preferentemente a aproximadamente la misma temperatura que las ceras y se retira preferentemente de manera completa durante la desaglutinación sin la formación de cenizas que puedan inhibir la sinterización del compuesto.

Un ejemplo de un aglutinante de acuerdo con la presente invención incluye una mezcla de ceras de parafina que tengan puntos de fusión entre 50 y 73ºC. Mediante el ajuste de las cantidades relativas de las ceras, el intervalo de ablandamiento y el punto de fusión del aglutinante pueden ajustarse al compuesto y al equipo de moldeo que se use.

Las formulaciones del compuesto que incluyen un aglutinante orgánico se realizan generalmente usando un mezclador. Los polvos de tungsteno y de bronce se mezclan en seco junto con el aglutinante orgánico y cualquier otro componente adicional, por ejemplo hierro, que puede añadirse para alterar las propiedades del compuesto. El resultado es preferentemente una mezcla homogénea. La mezcla se introduce después dentro de un mezclador y se compone a elevada temperatura. La temperatura del mezclador es preferentemente menor que el punto de fusión del aglutinante, pero suficientemente elevada como para permitir que el aglutinante se reblandezca, lo que permite que el aglutinante y los polvos se mezclen, por ejemplo a 55-65ºC. El mezclador tiene típicamente un hueco calentado con un tornillo o tornillos gemelos y una serie de palas o álabes para seccionar y cizallar la mezcla durante la composición. Este tipo de mezclador permite un buen control de la distribución y carga de partículas, lo que resulta en un gran volumen de salida y unas buenas consistencia y homogeneidad de mezcla. El mezclador produce típicamente una mezcla en pellas que puede enfriarse para su uso posterior en el moldeo de artículos que usen técnicas de procesamiento fluido.

Los ejemplos de procedimientos para realizar artículos que usan aglutinantes orgánicos y técnicas de procesado fluido incluyen moldeo por inyección de polvo (MIP), colado en cinta y extrusión asistida por polímero. Todas estas técnicas implican un aglutinante orgánico que confiera fluidez al compuesto, permitiendo así la formación de formas moldeadas.

En años recientes, el moldeo por inyección de polvo (MIP) ha emergido como un procedimiento para la fabricación de piezas de precisión en las industrias aeroespacial, automovilística, microelectrónica y biomédica. Los importantes beneficios proporcionados por el MIP incluyen la producción con formas limpias de artículos que tengan geometrías complejas dentro del contexto de fabricación rápida y de bajo coste a elevados volúmenes de producción.

El procedimiento global de MIP está constituido por varias etapas. Polvos de metal y materiales orgánicos que incluyen ceras, polímeros y tensioactivos se componen según se ha descrito previamente para formar una mezcla homogénea que se denomina materia prima. La materia prima puede, por ejemplo, conformarse en pellas. Idealmente, la materia prima es un sistema diseñado con precisión. Los constituyentes de la materia prima se seleccionan y sus cantidades relativas se controlan con el fin de optimizar su rendimiento durante las diversas etapas del procedimiento. La materia prima se usa para moldear piezas en una máquina de moldeo por inyección, de forma similar a la conformación de termoplásticos convencionales.

La máquina de moldeo por inyección tiene una cinta de alimentación que proporciona materia prima a un barril de procesamiento alargado. El barril de procesamiento puede recubrirse y se calienta a la temperatura de moldeo deseada. La temperatura de moldeo está preferentemente por debajo del punto de fusión del aglutinante, pero es suficientemente elevada para reblandecer el aglutinante, por ejemplo 55-65ºC. El barril contiene típicamente un tornillo alargado alineado concéntricamente con el barril. El barril está generalmente ahusado y, según gira el tornillo, el material reblandecido avanza a través del barril bajo una presión creciente. Un molde que tiene una cavidad interna correspondiente en su forma con la del artículo que se va a fabricar se dispone a la salida del barril y recibe una inyección del material presurizado y calentado. El material se enfría dentro del molde bajo unas condiciones de temperatura y presión predeterminadas para plastificar el aglutinante, y el artículo conformado se extrae del molde para su procesamiento posterior. El moldeo por inyección es particularmente útil para la fabricación de contrapesos y balas.

Se describirán a continuación procedimientos adicionales de conformado que hacen uso de técnicas de procesamiento fluido.

La extrusión y el moldeo por inyección se realizan típicamente a temperaturas elevadas. La extrusión es generalmente una técnica de procesamiento de masa fundida que implica la mezcla de los constituyentes de metal y del aglutinante orgánico a una temperatura elevada seguida de la extrusión de la mezcla fundida a través de una matriz abierta para formar cables, láminas u otras formas simples. El colado en cinta implica habitualmente mezclar los constituyentes de metal con una solución de aglutinante orgánico y extrudir la mezcla a temperatura ambiente en láminas. Estas técnicas son muy lentas para la producción comercial de balines, pero puede ser más aplicable en la fabricación de artículos como contrapesos y balas.

La compactación es otra técnica en la que los componentes del compuesto que incluyen un aglutinante orgánico se comprimen para formar un producto compacto. El producto compacto puede sinterizarse después a una temperatura elevada. Las técnicas de compactación de esta naturaleza no son típicamente viables para la producción en volumen de artículos tales como balines.

En otra técnica más, particularmente adaptada para producir balines, los componentes del compuesto que incluyen un aglutinante orgánico se mezclan entre sí y el aglutinante se funde y gotea en pequeñas esferas.

Las técnicas de guiado o de conformación con rodillo, tanto en frío como en caliente, son más rápidas que las técnicas de colado, moldeo, preformado o goteado, y son idealmente adecuadas para la fabricación de munición, tal como balines, dado que se requiere una alta producción para hacer que el procedimiento sea más económico. Generalmente, el tungsteno y el bronce se mezclan para formar una suspensión y se extruden para formar un cable, una tira o una lámina. El cable, la tira o la lámina pueden después procesarse hasta conseguir el artículo deseado. Para la producción de balines, el cable, la tira o la lámina se graban o se enrollan para producir partículas compuestas sustancial o esencialmente esféricas. También pueden usarse rodillos de prensado para prensar el compuesto extrudido hasta el espesor deseado antes de que se conformen las partículas compuestas esféricas. Las partículas compuestas esféricas pueden finalizarse después para producir balines.

En tales procedimientos de guiado o de conformado con rodillos, el tungsteno y el bronce pueden premezclarse para formar una premezcla y cargarse en una extrusora; o pueden premezclarse y después de componen y se conforman en pellas, y se cargan en una extrusora. La premezcla se realiza generalmente a temperatura ambiente. El bronce, junto con cualesquiera otros aditivos que puedan usarse, se mezclan típicamente primero para formar una mezcla que se mezcla después con tungsteno para formar la premezcla. La composición y la formación de pellas se realizan típicamente a elevada temperatura. El compuesto extrudido, en forma de cable, tira o lámina, puede grabarse progresivamente usando una serie o una alineación de punzones para formar indentaciones regulares hasta que las partículas compuestas se extraigan finalmente. Alternativamente, pueden usarse rodillos giratorios con una textura alveolada para formar partículas compuestas esféricas.

En otro aspecto de la invención que puede usarse para conformar una variedad de artículos, unas etapas de procesamiento especiales y la selección del aglutinante permiten al artículo enfriado y solidificado tener un elevado contenido en polvo (por encima del límite de ordenación aleatoria), de forma que cuando se recaliente el objeto no perderá su forma. El uso de tal aglutinante mejora enormemente la procesabilidad del compuesto, permitiendo la formación de una mezcla vertible que pueda conformarse fácilmente en la forma deseada. Los moldes rellenos pueden hacerse vibrar ligeramente para crear una disposición de empaquetamiento más ordenado de las partículas de polvo. Las reproducciones con éxito pueden conformarse con una precisión y una carga de polvo altamente repetibles.

Siguiendo la etapa de conformación según se describe en cualquiera de los procedimientos anteriores, la eliminación de los constituyentes orgánicos puede alcanzarse por medio de pirólisis antes de la densificación por sinterización del artículo. El procedimiento de eliminación de los aglutinantes se denomina en general desaglutinación, y el procedimiento de pirólisis de eliminación de aglutinantes se denomina desaglutinación térmica. La operación de desaglutinación térmica implica calentar el artículo conformado en un horno hasta una temperatura que transforme rápidamente el aglutinante por medio de pirólisis en productos gaseosos que se extraen mediante una atmósfera protectora circulante. A medida que el artículo se calienta, el aglutinante se funde. Un polvo con efecto de mecha, por ejemplo un polvo que comprende alúmina, puede usarse para crear un gradiente de fuerza capilar que extraiga el aglutinante de la pieza. Dado que la fusión del aglutinante ocurre desde afuera hacia adentro, la pieza en su conjunto no se licua en un solo momento. A medida que el frente líquido se desplaza desde afuera hacia el centro, se extrae inmediatamente por medio del polvo con efecto de mecha. Se conoce bastante sobre la eliminación de tales aglutinantes de esta forma, y están bien publicados los cálculos para determinar la base de funcionamiento.

La desaglutinación con disolvente usando un disolvente orgánico líquido, por ejemplo heptano, calentado hasta una temperatura por debajo de su punto de ebullición, pero superior que el punto de fusión del aglutinante orgánico, por ejemplo 70ºC, puede usarse opcionalmente antes de la desaglutinación térmica. Cuando se usa desaglutinación con disolvente como pretratamiento, una porción del aglutinante líquido se extrae por medio del disolvente y no se necesita generalmente un polvo con efecto de mecha durante la desaglutinación térmica.

Una vez que se completa la desaglutinación, el horno se calienta hasta una temperatura adecuada para el grado de unión por sinterización requerida para la aplicación. Típicamente, la temperatura puede ser aproximadamente de entre 600-1100ºC. Para los compuestos de acuerdo con la presente invención, la temperatura de sinterización es preferentemente de entre 800-1100ºC, más preferentemente de entre 1000-1100ºC. La sinterización se realiza generalmente bajo una atmósfera reductora para evitar la oxidación de los componentes de metal. Puede usarse un gas protector, por ejemplo, gas de hidrógeno puro, una mezcla de gases del 10% de hidrógeno/90% de nitrógeno o gas de amoníaco craqueado, para proporcionar una atmósfera reductora. El gas fluye habitualmente entre 5 y 10 veces el volumen del horno por hora para retirar impurezas. Se pueden usar hornos continuos o discontinuos para la desaglutinación térmica y la sinterización. En un horno discontinuo, el perfil de temperatura deseada frente al tiempo se programa típicamente en el horno. Después de completarse el programa, las piezas se dejan dentro del horno bajo una atmósfera controlada para su enfriamiento. En un horno continuo, los artículos moldeos se introducen en el horno sobre una cinta transportadora móvil y se usa un gran flujo de gas protector para mantener la atmósfera controlada dentro del horno. El horno se programa con zonas de tamaño y temperatura variables para producir el perfil de temperatura deseado a medida que los artículos se desplazan a través del horno. El enfriamiento de los artículos sucede habitualmente fuera del horno bajo una atmósfera controlada. Ambos tipos de horno pueden usarse para fabricar artículos de acuerdo con la presente invención.

Para alterar las propiedades de superficie de los artículos fabricados usando un compuesto de acuerdo con la presente invención, los artículos pueden chaparse mecánicamente con otro metal. El metal de chapado puede ser, por ejemplo, estaño, cinc, cromo, molibdeno, o mezclas de los mismos, incluyendo aleaciones. El chapado puede ser útil para conferir resistencia a la corrosión, dureza o lubricación al artículo. Los metales pueden chaparse mecánicamente sobre los artículos mediante, por ejemplo, la introducción de los artículos y de los metales de chapado pulverizados dentro de un molino de bolas y volteando los artículos y polvos dentro del molino de bolas. La alteración de las propiedades de superficie de esta forma no cambia de ninguna manera la estructura o composición del compuesto de acuerdo con la presente invención.

Ejemplos Ejemplo 1

Se mezcló una aleación de bronce con una proporción de Cu:Sn de 90:10 con polvo de tungsteno en una mezcla de 1:1 en peso. La mezcla se compactó en forma de barras rectangulares con un 0,5% de lubricante de etilen-bis-estearamida a una presión de compactación de 344,74 kPa. Las barras se sinterizaron a 1100ºC para producir barras sinterizadas constituidas esencialmente por partículas de tungsteno dispersas dentro de una matriz de bronce. Las barras tenían una densidad sinterizada de 12,3 g/cm^{3} y una resistencia a la ruptura transversal de 600 MPa. El componente resultante tenía alta tenacidad de impacto hasta después inédita en compuestos de estaño-tungsteno.

La microestructura de la superficie de fractura mostraba una fractura dúctil con relativamente elevada humectabilidad de los granos de tungsteno (Figuras 1A y 1B). Las micrografías ópticas del volumen del compuesto confirmaron la presencia de partículas de tungsteno humedecidas dispersas en una matriz de bronce (Figura 2).

Ejemplo 2

Una mezcla que comprende el 60% en peso de polvo de tungsteno y el 40% en peso de polvo de bronce se mezcla con una mezcla de ceras que comprende un 20% en peso de cera de parafina, un 40% en peso de cera microcristalina y un 40% en peso de cera de carnauba a aproximadamente 88ºC (190ºF) bajo 95 kPa de vacío durante 30 minutos, de tal forma que la mezcla de ceras comprenda el 55% en volumen de la mezcla de metal/cera. La mezcla de metal/cera se devuelve después a la presión atmosférica y se vierte en un molde de caucho precalentado (aproximadamente a 82ºC). El molde rellenado se hace vibrar y se le devuelve a 88 kPa de vacío durante un minuto en un horno calentado (aproximadamente a 82ºC), continuando la vibración durante 5 minutos. El molde rellenado se extrae después del horno y se deja enfriar hasta aproximadamente por debajo de 27ºC.

Después se realiza la desaglutinación a aproximadamente 300ºC durante 1 hora, después a 450ºC durante 1 hora y, finalmente, a 550ºC durante 1 hora bajo una atmósfera de gas hidrógeno. Se realiza después la sinterización a una temperatura de 850ºC durante 1 hora bajo gas hidrógeno.

Las piezas realizadas mediante este procedimiento tienen una elevada resistencia al impacto junto con una ductibilidad y una capacidad de absorción de energía excelentes. El martilleo repetido de una pella de tungsteno-bronce realizada usando este procedimiento produce un aplanamiento casi total de la pella sin ruptura. La pella aplanada está muy caliente al tacto.

Ejemplo 3

Para determinar el efecto de variar la composición química relativa de la composición del material, se probaron varias composiciones diferentes y se midió la densidad media del material compuesto. Los resultados se presentan en la tabla 2.

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(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA 2

2

Las densidades mostradas en la tabla 1 son el promedio para una serie de muestras probadas. La sinterización se realizó durante una hora en una atmósfera al 100% de hidrógeno con una temperatura de entre 1080 y 1100ºC, dependiendo de la composición que se realizaba. En la primera serie de experimentos, el material compuesto se realizó mezclando polvos de tungsteno, cobre y estaño. El número que precede al símbolo químico de cada constituyente indica el porcentaje en peso de ese constituyente en el compuesto. En la primera serie experimental se probó una variedad de composiciones, produciendo una variedad de densidades de compuesto. Sin embargo, ninguna de las densidades del compuesto fueron aceptables, debido principalmente a la presencia de huecos en las partículas formadas por la disolución del estaño dentro del cobre a lo largo de los bordes de grano del cobre. La aparición de huecos se muestra en la figura 4, que muestra un material compuesto de tres componentes realizado durante la primera serie de experimentos en sección transversal con un aumento óptico de 500 veces, con los huecos claramente visibles como manchas negras oscuras. Para evitar la formación de huecos, la siguiente serie de experimentos se realizó usando polvo de bronce. La proporción de cobre frente a estaño en el polvo de bronce se indica entre paréntesis. El uso de bronce en lugar de polvos separados de cobre y de estaño se mostró eficaz para evitar la formación de huecos en el compuesto, según se indica en la figura 5, que muestra un material compuesto de dos componentes realizado durante la segunda serie de experimentos en sección transversal con un aumento óptico de 1000 veces. En contraste con la figura 4, no es visible ningún hueco cuando se usan polvo de bronce y polvo de tungsteno para formar el material compuesto. En la tercera serie de experimentos, se añadió una pequeña cantidad de hierro al compuesto. El número que precede al símbolo químico para el hierro indica el porcentaje en peso de hierro dentro del compuesto. El hierro mejoró la sinterización de los materiales y tuvo un efecto notable sobre la densidad. Como se ilustra en la figura 6, la densidad máxima de las composiciones probadas fue con el 0,8% en peso de hierro, mientras que demasiado o muy poco hierro tuvo un efecto perjudicial sobre la densidad del compuesto. El compuesto constituido esencialmente por 52W-47,2Bronce (90Cu10Sn) 0,8 Fe tenía una densidad de 11,9 g/cm^{3}.

Ejemplo 4

Para llegar a la formulación deseada del aglutinante, se llevaron a cabo experimentos con una variedad de mezclas de ceras y tensioactivos. Se seleccionaron varias ceras de parafina de bajo peso molecular de la tabla 3 y se mezclaron en una variedad de combinaciones.

TABLA 3

3

Todas las ceras de parafina de la tabla anterior tienen un punto de fusión entre 50ºC (122ºF) y 73ºC (163ºF). La combinación de ceras de diversos puntos de fusión tiene el efecto de incrementar el reblandecimiento de la cera a lo largo de un intervalo de temperaturas. Esto contrasta con la transición brusca de sólido a líquido sobre un intervalo de temperaturas relativamente estrecho para una única cera, como se ha enumerado anteriormente. Mediante la mezcla de aglutinantes se crea una transición más gradual de sólido a líquido, que proporciona un intervalo de temperaturas de funcionamiento que son compatibles con el equipamiento comercial de composición y moldeo. Adicionalmente, se seleccionó como tensioactivo el ácido esteárico (Fisher Scientific: Atlanta, GA) para su uso como ayuda para mantener el polvo de metal en suspensión dentro del aglutinante, debido a su punto de fusión comparable de 54ºC y dado que se quema limpiamente sin dejar un residuo de ceniza.

Mediante la mezcla de diversas ceras y ácido esteárico en una serie de combinaciones y la observación cualitativa de los puntos de reblandecimiento y de fusión, se seleccionó la mezcla de materiales en la tabla 4.

TABLA 4

Mezcla de materiales en la formulación preferida de aglutinantes
Material orgánico	Punto de fusión (ºC)	Porcentaje en peso (%)
S \textamp P 206	50-53	31,3
S \textamp P 1275	53-57	34,9
S \textamp P 674	69-73	31,3
Ácido esteárico	54	2,5

Para un aglutinante formulado usando las mezclas de materiales de la tabla 4, se observaron las propiedades físicas enumeradas en la tabla 5 mediante la medición de la temperatura del aglutinante bajo la observación cualitativa del parámetro indicado.

TABLA 5

Propiedades físicas del aglutinante formulado según la tabla 4
Parámetro del aglutinante	Temperatura (ºC)
Reblandecimiento del aglutinante	45-55
Fusión del aglutinante	55-65
Punto de destello (al aire)	230

Ejemplo 5

En la figura 7 se muestra esquemáticamente un procedimiento para la fabricación del compuesto de la presente invención. El polvo de tungsteno 2 y el polvo de bronce 3 se mezclaron en seco junto con una pequeña cantidad de hierro y un aglutinante orgánico 4. El mezclador seco usado fue un vibrador de alto rendimiento y doble cono de 226,8 kg de capacidad con un volumen de aproximadamente 12 litros, que giraba a 30 rpm durante aproximadamente 15 minutos. La composición de los polvos mezclados se proporciona en la tabla 6.

El tamaño de lote experimental total fue de 1000 cm^{3} y el lote mezclado tenía una densidad global de aproximadamente 8,05 g/cm^{3}. Es importante maximizar la fracción de volumen sólido antes de componer para asegurar una correcta formación de pella.

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(Tabla pasa a página siguiente)

TABLA 6

4

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Los polvos se compusieron en forma de pellas usando un mezclador 5. El mezclador 5 era un mezclador de tornillos gemelos y 5,8 mm de diámetro con un puerto de alimentación único 6 para recibir los polvos mezclados (Readco: York, Pennsylvania). El puerto de alimentación 6 se calentó eléctricamente a 65ºC e incluía un tubo de alimentación que estaba enfriado por aire a aproximadamente 23ºC. La camisa exterior del mezclador se cargó con aceite y tenía una temperatura homogénea en toda su extensión de 65ºC. Una placa matriz de dos agujeros autoformadora de pellas se instaló en la salida del mezclador. La placa matriz no estaba caliente, pero alcanzaba una temperatura de 65ºC. Los polvos se alimentaron a través del mezclador a una velocidad de 100 kg/h con una velocidad de rotación de tornillo de 150 rpm, consumiéndose 882,6 W de potencia eléctrica. El material en forma de pellas 7 se recogió, se hizo vibrar durante 5 minutos, y se compuso una segunda vez para asegurar la homogeneidad del material
compuesto.

Las pellas 7 se alimentaron después a una máquina de moldeo por inyección 8. La máquina de moldeo por inyección 8 era del tipo 55 t de 270 V 500-150 (Arburg: Lossburg, Alemania), con un barril de procesamiento de PVC y un tornillo de un tipo adecuado para las aplicaciones MIP. El molde 9 era del tipo de orificio de rebaba larga con cuatro cavidades de inserción. Se usaron dos moldes 9, uno diseñado para producir probetas para ensayo de tracción y el otro diseñado para producir balas de 9 mm. Se puso camisa exterior al molde y se enfrió a 10ºC. Los parámetros usados en el funcionamiento de la máquina de moldeo 8 se proporcionan en la tabla 7.

TABLA 7

Parámetros de moldeo
Parámetro de moldeo	Valor
Temperatura de moldeo	10ºC
Carga de material	25 cm^{3}
Tiempo de inyección	0,4 s
Velocidad de inyección	75 cm^{3}/s
Presión de inyección	50 MPa
Presión de mantenimiento	50 MPa, 0,5 s 20 MPa, 2 s
Tiempo de enfriamiento	12 s
Presión durante plastificación	20 MPa

Los artículos moldeos resultantes se sometieron a desaglutinación. En esta serie de experimentos no se usó el sistema de desaglutinación por disolvente opcional y los artículos se dispusieron sobre polvo de alúmina para extraer por efecto de mecha la cera. Los artículos se dispusieron en un horno 10 con una atmósfera del 100% de hidrógeno que fluía a 10 veces el volumen del horno por hora. La temperatura del horno se elevó a 5ºC por minuto hasta que alcanzó una temperatura de 350ºC. La temperatura del horno se mantuvo a ese nivel hasta que se retiró todo el aglutinante, según se midió mediante un descenso de la temperatura de la llama de expulsión del horno después de aproximadamente 2 a 2,5 horas.

Sin retirar los artículos del horno 10, las piezas se sinterizaron elevando la temperatura 5ºC por minuto hasta que la temperatura alcanzó 1080ºC, a la que se mantuvo durante 1 hora. Después, los artículos se dejaron enfriar dentro del horno 10 bajo una atmósfera de gas inerte antes de retirarlos del horno.

Las propiedades físicas y mecánicas de los artículos de compuesto enfriados se midieron y se publican en la tabla 8.

TABLA 8

Propiedades físicas y mecánicas del 52W-47,2Bronce (90Cu10Sn) 0,8Fe
Propiedad	Valor
Densidad promedio	11,9 g/cm^{3}
Porosidad	4%
Contracción	12,72%
Dureza Brinnell	87-90
Resistencia a la tracción	99,84 MPa

La densidad del material se determinó usando el principio de Arquímedes en aceite. Las piezas terminadas tenían una densidad media de 11,9 g/cm^{3}, que es el 96% de la densidad teórica para la combinación de polvos de metal de 12,35 g/cm^{3} calculada en la tabla 6. Esto indicaba que el material producido usando el procedimiento anterior tenía una porosidad de aproximadamente el 4%. Durante la desaglutinación y sinterización, la dimensión promedio se redujo en un 12,72% debido a la eliminación del aglutinante orgánico y a la densificación de las partículas de metal durante la sinterización. Los moldes para producir los artículos realizados para este compuesto deberían escalarse en un factor 1,14 para tener en cuenta esta contracción en las piezas finales. Esta combinación de propiedades físicas es particularmente deseable para materiales compuestos que puedan usarse como sustitutos del plomo.

Ejemplo 6

En un procedimiento alternativo para la fabricación de un artículo, particularmente un núcleo de bala de 5,56 mm para una bala completa de casquillo de metal, se realizó un molde a partir de una alúmina que comprendía una cerámica mecanizable. Se mecanizaron en la cerámica una pluralidad de cavidades correspondientes en su forma con el núcleo de bala y el molde se orientó de forma que los extremos abiertos de las cavidades se mostraban hacia arriba. Se preparó una mezcla de polvos constituida esencialmente por un 52% en peso de tungsteno y un 48% en peso de bronce, estando constituido el bronce esencialmente por un 90% en peso de cobre y un 10% en peso de estaño, y se mezcló homogéneamente usando un mezclador seco. No estaba presente ningún aglutinante orgánico en la mezcla de polvos. La mezcla se vertió dentro de las cavidades y el molde se agitó ligeramente para asentar los polvos dentro de las cavidades. El polvo se comprimió después usando un pistón del mismo diámetro que la cavidad para crear un volumen vacío específico por encima del nivel de los polvos mezclados. Un polvo infiltrante que contenía cobre se añadió después al volumen vacío de todas las cavidades menos tres y el molde se agitó para asentar el polvo de infiltrante. El polvo de infiltrante se añadió en una cantidad de aproximadamente el 11% en peso de la mezcla de polvos de tungsteno y de bronce.

El molde rellenado se dispuso en un horno bajo una atmósfera de hidrógeno puro que fluía a 5 veces el volumen del horno por hora. La temperatura del horno se incrementó a una velocidad de 10ºC por minuto hasta que la temperatura alcanzó una primera temperatura de 840ºC, a la que se mantuvo durante una hora para provocar la sinterización y densificación de los polvos mezclados de tungsteno y de bronce. La primera temperatura estaba por debajo del punto de fusión del cobre, 1083ºC. La temperatura del horno se elevó después a una velocidad de 10ºC por minuto hasta que la temperatura alcanzó una segunda temperatura de 1100ºC, a la que se mantuvo durante una hora para provocar la infiltración del cobre fundido dentro de la matriz de tungsteno y bronce sinterizados. El molde y los núcleos de bala se dejaron enfriar dentro del horno bajo una atmósfera protectora de hidrógeno.

El análisis de los núcleos de bala sin infiltrante mostró que se alcanzaba aproximadamente el 86% de la densidad teórica durante la sinterización, dejando una porosidad del 14%. Una micrografía óptica de una sección transversal de uno de estos núcleos se proporciona en la figura 8, mostrando los huecos negros oscuros que quedaron después de la sinterización. Los núcleos con infiltrante tenían una densidad de aproximadamente el 97% de la densidad teórica, lo que indicaba que el cobre fundido había infiltrado los poros. En la figura 9 se proporciona una micrografía de un núcleo infiltrado por cobre, que muestra una ausencia de huecos y unos granos de tungsteno bien distribuidos dentro de una matriz de bronce sin que estén presentes granos individuales de cobre.

La densidad y el peso finales de los núcleos de bala se ajustaron a una especificación militar para este tamaño de núcleo de bala usando el compuesto y el procedimiento de la presente invención. Los núcleos de bala se ajustaban a la especificación con una densidad media de 11,4 g/cm^{3} y un peso medio de 4,018 g \pm 0,032 g (62 gr \pm 0,5 gr). Los núcleos de bala tenían una caída y una distorsión mínimas y eran suficientemente maleables como para permitir el conformado usando matrices de estampado a fin de conferir a los núcleos de bala las dimensiones finales exactas.

Ejemplo 7

Para reducir las posibilidades de corrosión, el material compuesto se chapó mecánicamente con estaño. Aproximadamente 100 g de balines sustancialmente esféricos que tenían un diámetro de 3,2 mm se dispusieron en un molino de bolas con 20 g de polvo de estaño que tenía un diámetro medio de 6 \mum y 10 rodamientos de bolas de acero endurecido con un diámetro de 20 mm. El molino de bolas se hizo funcionar a 270 rpm durante 1 hora. Los balines resultantes se analizaron usando un microscopio de tomografía electrónica (MTE), según se muestra en la figura 10. La superficie de los balines aparecía suave y reluciente, lo que indicaba que algo del estaño se había chapado mecánicamente sobre la superficie de los balines. Una sección transversal de los balines analizada usando un mapeo elemental mostró que una capa continua de estaño de aproximadamente 1 \mum de espesor se había chapado mecánicamente sobre los balines.

Otras ventajas que son inherentes a la estructura son obvias para los expertos en la técnica. Es notorio para un experto en la técnica que se pueden realizar muchas variaciones de la presente invención sin apartarse del alcance y del espíritu de la invención según se reivindica en el presente documento.

Se entenderá que determinadas características y subcombinaciones son e utilidad y pueden emplearse sin referencia a otras características y subcombinaciones. Esto queda contemplado y está dentro del alcance de las reivindicaciones.

Dado que pueden realizarse muchas realizaciones posibles de la invención sin apartarse del alcance de la misma, se entenderá que toda la materia expuesta aquí o mostrada en los dibujos adjuntos debe interpretarse como ilustrativa y no en un sentido limitante.

Claims

1. Material compuesto constituido por entre 40% y 85% en peso de tungsteno en base al peso del material compuesto y el resto, bronce.

2. Compuesto constituido por entre 40 y 85% en peso de tungsteno en base al peso del material compuesto, entre 0,5 y 5% en peso de hierro respecto al peso del material compuesto y el resto, un bronce de cobre-estaño.

3. Compuesto de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el hierro está presente en el material compuesto en una cantidad de aproximadamente el 0,8% en peso de hierro en base al peso del material compuesto.

4. Compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el tungsteno está presente en el compuesto en una cantidad de entre el 50% y el 55% en peso de tungsteno.

5. Compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el bronce está constituido por una aleación de cobre y estaño constituida por entre 80% y 95% en peso de cobre, en base al peso del bronce, y el resto, estaño.

6. Compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el bronce está constituido por una aleación de cobre y estaño, con una proporción de Cu:Sn de aproximadamente 9:1 en peso en base al peso del bronce.

7. Compuesto de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el tungsteno está presente en una cantidad del 52% en peso, y en el que el bronce está constituido por una aleación de cobre y de estaño que tiene una proporción de Cu:Sn de aproximadamente 9:1 en peso en base al peso del bronce.

8. Compuesto de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el tungsteno está presente en una cantidad del 52% en peso, el bronce está presente en una cantidad del 47,2% en peso, y el hierro está presente en una cantidad del 0,8% en peso, estando los pesos calculados respecto al peso del compuesto, y en el que el bronce está constituido por una aleación de cobre y estaño que tiene una proporción de Cu:Sn de aproximadamente 9:1 en peso respecto al peso del bronce.

9. Compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el tungsteno tiene un tamaño medio de partícula de entre 0,5 y 50 \mum.

10. Compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el tungsteno tiene un tamaño medio de partícula de entre 1 y 20 \mum.

11. Compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el bronce tiene un tamaño medio de partícula menor de 100 \mum.

12. Compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el bronce tiene un tamaño medio de partícula menor de 50 \mum.

13. Compuesto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, que se ha sinterizado.

14. Artículo que comprende un compuesto según se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.

15. Artículo que acuerdo con la reivindicación 14, que es munición, un peso, un escudo frente a radiación o un balastro giroscópico de alta densidad.

16. Artículo de acuerdo con la reivindicación 14, que es una bala.

17. Artículo de acuerdo con la reivindicación 14, que es un núcleo de bala.

18. Artículo de acuerdo con la reivindicación 14, que es un balín.

19. Artículo de acuerdo con la reivindicación 14, que es un contrapeso.

20. Artículo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 19, que está chapado mecánicamente por medio de un metal pulverizado después de la sinterización.

21. Proyectil que comprende un compuesto según se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.

22. Bala que comprende un compuesto según se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.

23. Núcleo de bala que comprende un compuesto según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.

24. Balín que comprende un compuesto según se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.

25. Procedimiento para la producción de un compuesto según se define en las reivindicaciones 1 a 13, comprendiendo el procedimiento:

a): mezclar el tungsteno pulverizado, el bronce pulverizado, un aglutinante orgánico, formando de este modo una mezcla homogénea con de 40% a 85% en peso de tungsteno respecto al peso del tungsteno y del bronce;

b): mezclar la mezcla a temperatura elevada; y,

c): enfriar la mezcla para formar un compuesto con unas características consistentes en todo el compuesto.

26. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 25, en el que la etapa a) incluye adicionalmente la mezcla de hierro pulverizado.

27. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 25 ó 26, en el que el aglutinante orgánico puede desaglutinarse del compuesto a una temperatura menor de 375ºC.

28. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 25 a 27, en el que el aglutinante orgánico comprende una cera.

29. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 25 a 27, en el que el aglutinante orgánico comprende ácido esteárico y una mezcla de ceras de parafina con un punto de fusión de entre 50ºC y 73ºC.

30. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 25 a 29, en el que el aglutinante orgánico se reblandece durante la composición y la mezcla se mezcla a una temperatura menor que el punto de fusión del aglutinante orgánico.

31. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 25 a 30, que comprende adicionalmente:

a): moldear el compuesto a elevada temperatura para formar un artículo;

b): desaglutinar el aglutinante orgánico del artículo;

c): sinterizar el artículo a elevada temperatura; y,

d): enfriar el artículo después de la sinterización.

32. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 31, en el que el compuesto se reblandece durante el moldeo y el compuesto se moldea a una temperatura menor que el punto de fusión del aglutinante orgánico.

33. Procedimiento de acuerdo con las reivindicaciones 31 ó 32, en el que la desaglutinación comprende disponer los artículos sobre un polvo con efecto de mecha que comprenda alúmina y elevar la temperatura de los artículos hasta aproximadamente 350ºC.

34. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 31 a 33, en el que el artículo se sinteriza a una temperatura de entre aproximadamente 1000ºC hasta aproximadamente 1100ºC.

35. Procedimiento para la producción de un artículo según se define en las reivindicaciones 14 a 20, comprendiendo el procedimiento:

a): proporcionar un molde con una cavidad con un extremo abierto;

b): disponer una cantidad de una mezcla homogénea de polvos en la cavidad, comprendiendo la mezcla bronce y tungsteno entre un 40% y un 85% en peso respecto al peso de la mezcla;

c): disponer una cantidad de un infiltrante pulverizado sobre la mezcla de polvos en la cavidad;

d): sinterizar la mezcla de polvos de tungsteno y de bronce a una primera temperatura, seguida de la fusión del agente infiltrante a una segunda temperatura; y,

e): enfriar el molde y el artículo formado en su interior.

36. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 35, en el que la mezcla de polvos comprende adicionalmente hierro.

37. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 35 ó 36, en el que la cantidad de agente infiltrante en polvo es menor que la cantidad de la mezcla de polvos.

38. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 35 a 37, en el que el agente infiltrante es cobre.

39. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 35 a 38, en el que la primera temperatura está entre 800ºC y 1000ºC.

40. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 35 a 39, en el que la segunda temperatura está entre 1000ºC y 1100ºC.

41. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 35 a 40, en el que el artículo es una bala o un núcleo de bala.

42. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 35 a 41, en el que el molde está realizado a partir de un material cerámico.

43. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 35 a 42, en el que el artículo tiene una forma determinada y la cavidad tiene la forma del artículo.

44. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 35 a 43, en el que el molde comprende una pluralidad de cavidades.