ES2254254T3

ES2254254T3 - Combinacion lubricante y procedimiento para su preparacion.

Info

Publication number: ES2254254T3
Application number: ES00983622T
Authority: ES
Inventors: Hilmar Vidarsson
Original assignee: Hoganas AB
Current assignee: Hoganas AB
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2006-06-16
Anticipated expiration: 2020-12-01
Also published as: AU2035401A; KR20020068362A; CN1402772A; DE60026167T2; BR0015951B1; EP1252274B1; JP4572050B2; EP1252274A1; CN1225526C; CA2394183A1; JP2010265454A; BR0015951A; MXPA02005448A; RU2254362C2; SE9904367D0; KR100738739B1; CA2394183C; TW524849B; US6413919B2; JP2003515661A

Abstract

Un procedimiento para la preparación de una combinación lubricante, que incluye las etapas de: seleccionar un primer polvo lubricante, seleccionado del grupo consistente en bis-amidas de ácido graso y monoamidas de ácido graso, y un segundo polvo lubricante, seleccionado del grupo consistente en jabones metálicos, mezclar los polvos lubricantes, y someter la mezcla a unas condiciones adecuadas para adherir las partículas del segundo lubricante a las partículas del primer lubricante con el fin de formar una combinación lubricante de partículas aglomeradas que tienen un núcleo del primer lubricante, estando la superficie del núcleo revestida con partículas del segundo lubricante.

Description

Combinación lubricante y procedimiento para su preparación.

Esta invención se refiere a una combinación lubricante para pulvimetalurgia y a la fabricación y uso de esta combinación lubricante. Más particularmente, la invención tiene que ver con una combinación lubricante que incluye al menos dos lubricantes.

Se usan metales en polvo, por ejemplo, hierro en polvo, para hacer piezas pequeñas y bastante complejas, por ejemplo, engranajes. La fabricación de tales piezas metálicas mediante tecnología del metal en polvo implica las siguientes etapas:

el metal en polvo se mezcla con un lubricante y otros aditivos para formar una mezcla,

la mezcla obtenida se vierte en un molde y se compacta para formar una pieza usando una presión alta, generalmente del orden de 200 a 1.000 MPa,

la pieza se expulsa del molde,

la pieza se somete a una temperatura alta para descomponer y separar el lubricante, y para provocar que todas las partículas de metal de la pieza se sintericen conjuntamente.

y la pieza se enfría, después de lo cual está preparada para uso.

Se añaden lubricantes a los polvos metálicos por varias razones. Una razón es que ellos facilitan la producción de conglomerados para sinterizar, lubricando el interior de los polvos durante el procedimiento de compactación. Por medio de la selección de lubricantes apropiados se pueden obtener densidades más altas, las cuales se requieren frecuentemente. Por otra parte, los lubricantes proporcionan la acción lubricante necesaria que se necesita para expulsar de la hilera la pieza compactada. Una insuficiente lubricación produce un desgaste y una abrasión de la superficie de la hilera por la excesiva fricción durante la expulsión, lo que produce una prematura rotura de la hilera. Los problemas de una lubricación insuficiente se pueden solucionar de dos maneras: bien aumentando la cantidad del lubricante o bien seleccionando lubricantes más eficaces. Sin embargo, el aumento de la cantidad de lubricante tropieza con el efecto secundario indeseable de que el incremento de densidad por una mejor "lubricación interna" se contrarresta con el aumento de volumen del lubricante. Luego, la mejor elección es seleccionar unos lubricantes más eficaces. Sin embargo, se ha encontrado que esta es una tarea difícil ya que los lubricantes eficaces tienden a tener efectos negativos en las propiedades del polvo de la mezcla.

Otra posibilidad sería buscar nuevas maneras de combinar o usar los lubricantes usados actualmente con el fin de hacerlos más eficaces. La presente invención tiene que ver con una nueva combinación tal de lubricantes usados actualmente. Desde luego, el concepto de la invención no se limita a los lubricantes usados y conocidos actualmente sino que también es aplicable a los lubricantes futuros.

Según la invención el método para hacer más eficaces los nuevos lubricantes implica las etapas de:

seleccionar un primer polvo lubricante, seleccionado del grupo consistente en bis-amidas de ácido graso y monoamidas de ácido graso, y un segundo polvo lubricante, seleccionado del grupo consistente en jabones metálicos,

mezclar los polvos lubricantes, y

someter la mezcla a unas condiciones adecuadas para adherir las partículas del segundo lubricante a las partículas del primer lubricante con el fin de formar una combinación lubricante de partículas aglomeradas que tienen un núcleo del primer lubricante, estando la superficie del núcleo revestida con partículas del segundo lubricante.

El principal objetivo del primer lubricante es comunicar al polvo unas buenas propiedades de lubricación, que proporcionen unas densidades mayores y unas fuerzas de expulsión bajas; mientras que el principal objetivo del segundo lubricante es proporcionar una mezcla de polvo metálico que tenga unas buenas propiedades del polvo, tales como unos altos caudales y un uniforme llenado de la hilera, lo que a su vez proporciona una alta productividad y una uniforme distribución de densidad en la pieza compactada.

Los ejemplos de lubricantes dentro del primer grupo son bis-amidas de ácido graso, tales como etilen-bis-palmitinamida, etilen-bis-estearamida, etilen-bis-arachinamida, etilen-bis-behenamida, hexilen-bis-palmitinamida, hexilen-bis-estearamida, hexilen-bis-arachinamida, hexilen-bis-behenamida, etilen-bis-12-hidroxiestearamida, diesteariladipamida, etc.; y monoamidas de ácido graso, tales como palmitinamida, estearamida, arachinamida, behenamida, oleiamida. Adicionalmente, el primer lubricante puede incluir una mezcla sólida de dos o más lubricantes.

El segundo lubricante se puede seleccionar del grupo consistente en jabones metálicos, tales como estearato de cinc o estearato de litio.

Se prefiere que las partículas del(de los) lubricante(s) sean tan próximas a la forma esférica como sea posible, ya que la forma esférica conduce al caudal y densidad aparente más altos.

Por otra parte, se prefiere que el primer lubricante tenga un tamaño medio de partículas que sea mayor que el del segundo lubricante. Más particularmente, se prefiere que el tamaño medio de partículas del primer lubricante sea 2-3 veces mayor que el del segundo lubricante, y más particularmente que el tamaño medio de partículas del primer lubricante sea al menos 15 \mum y el segundo lubricante tenga un tamaño medio de partículas de a lo sumo 6 \mum. Adicionalmente, se ha encontrado que la cantidad del primer lubricante debe estar, preferiblemente, entre 60 y 90% en peso de la combinación lubricante total.

Una manera de proporcionar condiciones adecuadas para adherir las partículas lubricantes implica calentar las partículas del primero y/o segundo lubricantes a una temperatura y durante un periodo de tiempo suficientes para conseguir una unión física entre las partículas del primero y del segundo lubricantes.

Cuando se mezcla con polvos metálicos, convenientemente la concentración de la combinación lubricante más los lubricantes sólidos convencionales opcionales está en el intervalo de 0,1 a 5% en peso, preferiblemente 0,3 a 1% en peso.

Preferiblemente, los polvos metálicos de interés son los polvos a base de hierro. Son ejemplos de polvos a base de hierro los polvos a base de hierro aleado, tales como el polvo de hierro prealeado o el polvo de hierro que tiene los elementos aleantes unidos a las partículas de hierro mediante difusión. El polvo a base de hierro también puede ser una mezcla de un polvo de hierro esencialmente puro y de los elementos aleantes que, por ejemplo, se seleccionan del grupo consistente en Ni, Cu, Cr, Mo, Mn, P, Si, V y W. Las diversas cantidades de los diferentes elementos aleantes están entre 0 y 10, preferiblemente entre 1 y 6% en peso de Ni; entre 0 y 8, preferiblemente entre 1 y 5% en peso de Cu; entre 0 y 25, preferiblemente entre 0 y 12% en peso de Cr; entre 0 y 5, preferiblemente entre 0 y 3% en peso de Mo; entre 0 y 1, preferiblemente entre 0 y 0,6% en peso de P; entre 0 y 5, preferiblemente entre 0 y 2% en peso de Si; entre 0 y 3, preferiblemente entre 0 y 1% en peso de V; y entre 0 y 10, preferiblemente entre 0 y 4% en peso
de W.

El polvo a base de hierro puede ser un polvo atomizado o un polvo de esponja de hierro.

El tamaño de partículas del polvo a base de hierro se selecciona dependiendo del uso final del producto sinteriza-
do.

De este modo, la combinación lubricante según la invención es un lubricante de superficie modificada que tiene un núcleo de un primer lubricante, y en el que la superficie del núcleo se reviste con partículas de un segundo lubricante. Una comparación entre esta combinación lubricante y una mezcla física de los mismos lubricantes muestra que las propiedades de la combinación lubricante son superiores. Lo mismo también es cierto para una mezcla fundida y posteriormente solidificada de los mismos lubricantes.

El siguiente ejemplo no limitativo ilustra la invención.

Ejemplo

Se prepararon unas composiciones de polvo de hierro usando unas composiciones lubricantes preparadas mediante diferentes métodos. Los lubricantes se componían de la receta común de 80% de etilen-bis-estearamida (EBS, disponible en Hoechst Wachs de Clariant AG, Alemania) que tiene un punto de fusión de aproximadamente 145ºC, y 20% de estearato de cinc (disponible en Megret, Reino Unido) que tiene un punto de fusión de aproximadamente 130ºC. El contenido total de lubricante fue 0,8% en peso, en todos los casos. El polvo de hierro fue ASC 100.29 (disponible en Höganäs AB, Suecia), y con el polvo de hierro y el lubricante se mezcló 0,5% en peso de
grafito.

La primera composición lubricante se preparó micronizando los dos ingredientes separadamente hasta unos tamaños medios de partículas por debajo de 30 \mum y mezclándolos posteriormente con la mezcla de polvo de hierro.

La segunda composición lubricante se preparó, primero, fundiendo conjuntamente y solidificando los lubricantes, y después mediante la micronización y mezcladura con la mezcla de polvo de hierro como se describió antes.

El tercer lubricante se preparó adhiriendo las partículas de estearato de cinc a la superficie de la EBS por medio del calentamiento de las partículas de EBS a temperaturas donde se produce la fusión parcial de las partículas de estearato de cinc añadidas. De este modo, se consiguió una unión mecánica estable entre las partículas, estando las partículas de EBS, que son las mayores, esencialmente recubiertas con las partículas de estearato de cinc más pequeñas. También en este caso el tamaño de partículas estaba por debajo de aproximadamente 30 \mum.

Después de la mezcladura, se caracterizaron las propiedades del polvo de las composiciones de polvo de hierro, incluyendo el flujo de entrada (del inglés hall flow), la densidad aparente y el índice de llenado. El índice de llenado es una medida de la diferencia relativa de la densidad de llenado (DLL) entre dos cavidades de diferente geometría. Mientras que la longitud y la profundidad de las cavidades son las mismas (30 mm y 30 mm, respectivamente), una cavidad tiene un ancho de 13 mm y la otra un ancho de 2 mm. La cavidad más ancha proporciona una densidad de llenado mayor, y el índice de llenado se define como:

Índice de llenado (%) = (DLLmax - DLLmin) / DLLmax

Teóricamente, el índice de llenado es aproximadamente el mismo que la diferencia relativa de la densidad en bruto obtenida cuando el polvo se comprime en una cavidad, con cavidades de la misma geometría como se describió antes, es decir, con secciones de diferentes anchos de hendidura, por ejemplo 13 y 2 mm.

TABLA 1

	Flujo de entrada (hall flow)	Densidad aparente	Índice de llenado
	(s/50 g)	(g/cm^{3})	(%)
Lubricante según la presente invención	26,6	3,18	6,67
Mezcla física de EBS/estearato de cinc	No hay flujo	3,09	7,65
Mezcla fundida, solidificada y micronizada	30,5	3,07	8,34
de EBS/estearato de cinc

A partir de los resultados presentados en la Tabla 1, es evidente que la modificación del lubricante de EBS con estearato de cinc según la presente invención proporciona unas ventajas estimables en las propiedades del polvo, comparado con los métodos convencionales de mezcladura física de los componentes separados en una mezcla de polvos, o mediante la adición de una composición lubricante fundida conjuntamente y micronizada. El caudal aumenta y la densidad aparente se eleva. Por otra parte, se experimenta un llenado más uniforme, que se espera que proporcione una distribución de densidad más uniforme en una pieza comprimida compleja, comparado con una mezcla preparada con lubricantes convencionales que contienen EBS o algunos otros lubricantes adherentes como constituyente principal.

Claims

1. Un procedimiento para la preparación de una combinación lubricante, que incluye las etapas de:

mezclar los polvos lubricantes, y

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado en que las condiciones para adherir entre sí las partículas de lubricante implican calentar las partículas del primero y/o segundo lubricantes a una temperatura y un periodo de tiempo suficientes para conseguir una unión física entre las partículas del primero y segundo lubricantes.

3. Un procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado en que las partículas del primero y segundo lubricantes son esencialmente esféricas.

4. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que el primer lubricante tiene un tamaño medio de partículas de al menos 15 \mum y el segundo lubricante tiene un tamaño medio de partículas de a lo sumo 6 \mum.

5. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que el primer lubricante constituye aproximadamente 60 a 90% en peso de la combinación lubricante.

6. Un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado en que el primer lubricante incluye una mezcla sólida de dos o más lubricantes.

7. Un procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado en que el primer agente lubricante es etilen-bis-palmitinamida, etilen-bis-estearamida, etilen-bis-arachinamida, etilen-bis-behenamida, hexilen-bis-palmitinamida, hexilen-bis-estearamida, hexilen-bis-arachinamida, hexilen-bis-behenamida, etilen-bis-12-hidroxiestearamida, diesteariladipamida, palmitinamida, estearamida, arachinamida, behenamida, oleiamida o una de sus combinaciones.

8. Un procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado en que el segundo agente lubricante es estearato de cinc o estearato de litio.

9. Una combinación lubricante de partículas de lubricante aglomeradas, en la que la combinación tiene un núcleo de un primer lubricante, estando la superficie del núcleo revestida con partículas de un segundo lubricante, caracterizada en que el primer lubricante se selecciona del grupo consistente en bis-amidas de ácido graso y monoamidas de ácido graso, y el segundo lubricante se selecciona del grupo consistente en jabones metálicos.