ES2255437B1 - "proceso de cobreado y bronceado a alta temperatura de aceros al carbono". - Google Patents
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Abstract
Proceso de cobreado o bronceado a alta
temperatura de aceros al carbono con o sin película final de
magnetita negra, brillante, tenaz y coherente con el sustrato
metálico.
La presente invención se refiere a un proceso
para el recubrimiento de objetos de aceros al carbono de diseño
simple o complejo a base de cobre o bronce con o sin película final
de magnetita negra, brillante, tenaz y coherente con el sustrato
metálico''. Tanto el cobreado como el bronceado, crean una pátina
final de magnetita oscura, que puede dejarse por motivos de
estética o bien puede ser eliminada dejando a la vista el
recubrimiento metálico.
El proceso se realiza en nueve etapas: 1)
Fabricación de la pieza de acero por cualquier procedimiento
mecánico. 2) Desengrase y decapado de la pieza. 3) Calentamiento en
horno convencional a 1100ºC de la pieza de acero con trozos de
cobre o bronce en contacto con ella y protegido el conjunto con
óxido de boro anhidro u otro fundente protector. 4) Después del
tiempo necesario, para que se provoque el mojado y soldadura de la
superficie de la pieza de acero con el cobre o el bronce y,
aparezca la fina capa de magnetita, se enfría al aire. 5) La capa de
magnetita se puede eliminar por decapado químico y/o métodos
mecánicos de eliminación, o se puede dejar como acabado definitivo.
6) Si se elimina la capa de magnetita aparece la superficie cobreada
o bronceada, pudiéndose pulir convencionalmente para aumentar el
lustre y mejorar su aspecto estético. 7) Si se prefiere con fina
película de magnetita, se vuelve a calentar en el horno a 1100ºC el
tiempo necesario,
con lo que se consigue de nuevo una capa de
magnetita con una mayor adherencia y tenacidad de la película que
en la etapa 4). 8) Para mejorar y abrillantar la película de
magnetita se debe pulir ésta de manera convencional.
La aplicación principal de este proceso es la de
cobrear o broncear piezas de acero al carbono para aumentar su
resistencia a la corrosión y/o provocar un efecto estético de gran
belleza en ellas. En todo caso se puede considerar la presencia
final de una capa de magnetita tenaz, brillante y lustrosa que puede
aportar una notable resistencia complementaria a la corrosión y un
aspecto muy estético negro brillante con matices metálicos.
Description
Proceso de cobreado o bronceado a alta
temperatura de aceros al carbono.
La presente invención se refiere a un proceso
para cobrear o broncear piezas de acero al carbono, obtenidas por
cualquier procedimiento mecánico. La operación, se realiza por
calentamiento en horno a 1100ºC, del conjunto formado por la pieza
de acero y pequeños trozos de cobre o bronce en contacto íntimo con
ella y recubiertas de un fundente como óxido de boro anhidro u
otros similares. El tiempo de operación es siempre muy corto, ya
que alcanzada la temperatura necesaria, el cobreado o bronceado, se
produce en pocos segundos no sobrepasando nunca los dos minutos,
siempre dependiendo de la magnitud de la superficie a metalizar.
La cantidad de cobre o bronce necesaria, sólo
depende de la superficie a metalizar y del espesor deseado.
Durante la operación se produce la aparición de
magnetita negra, coherente con el sustrato y tenaz.
El aspecto final puede ser el del cobreado o
bronceado, tras la eliminación mecánica y/o química de la
magnetita, o bien, el negro metálico lustroso de la magnetita
pulida por cualquier sistema de acabado mecánico. En los casos en
que se desee el acabado de magnetita, es mejor eliminar de
magnetita obtenida en el primer calentamiento a 1100ºC y volver a
recibir dicho calentamiento, que requiera una nueva capa de
magnetita más coherente que la primera.
El contenido objeto de esta patente se encuentra
enclavado dentro del campo técnico de la metalurgia.
La invención se refiere a un proceso para el
acabado superficial de piezas de acero al carbono, proceso que se
ejecutaba de forma artesanal por los pueblos celtas prerromanos del
norte de la Península Ibérica (vaceos, betones, etc...) en los
siglos VI al III a.C., para la decoración de armas (espadas,
puñales, tahalíes, etc...) y otras piezas de acero (hebillas,
broches, etc...).
Desde entonces hasta el presente, se ha
mantenido desconocido el proceso desarrollado por estos pueblos
celtas, que según las fuentes históricas romanas y la información
extraída en excavaciones arqueológicas, estaban asentados en las
provincias de Álava, Burgos y Palencia. Dieron lugar a una cultura,
que estando en la Edad del Hierro Final, aún mantenían la de la
Edad del Bronce Reciente. Los arqueólogos actuales denominan a
estas piezas de acero bronceadas y con capa final de magnetita,
como del tipo Monte Bemorio-Miraveche.
En la actualidad existe un tipo de soldadura
fuerte que utiliza cobre, latón o plata para unir piezas de acero y
de otras aleaciones metálicas. Consiste en calentar con soplete la
zona de las piezas que se desean soldar, junto con alambre de
distintos diámetros de cobre, latón o plata hasta llegar a la
temperatura de fusión de los metales y aleaciones de aporte antes
citados. En un momento se produce el "mojado" de las piezas
con el material de aporte fundido y, por tanto, la unión de o
soldadura de las piezas en la zona calentada.
La patente de invención, la nº 474,064,
registrada en los E.E.U.U. el 17 de Junio de 1935 y aplicada en el
Reino Unido el 17 de Junio de 1936 con el nº 1624/, está dirigida,
fundamentalmente, al recubrimiento de hierros con películas de
aluminio. Esta patente contrasta fuertemente con la presente
invención ya que solo propone la presencia de piezas de acero con
superficies limpias, trozos de metal (cobre o bronce) y óxido de
boro anhidro, calentados conjuntamente en un horno de cualquier
tipo, sin atmósfera controlada a la temperatura de 1100ºC. Además,
esta invención, propone la presencia de una capa de magnetita
embellecedora y protectora sobre la película de cobre o bronce
soldada a la base de acero.
El proceso de fabricación objeto de la patente
pretende recuperar un antiquísimo y legendario proceso metalúrgico
artesanal, para utilizarlo en el recubrimiento de piezas de acero
al carbono con cobre o bronce para embellecerlas y aumentar su
resistencia a la corrosión.
La opción de la capa final de magnetita permite
obtener un color negro metálico brillante de una estética muy
llamativa y que, en todo caso, mejora más la resistencia a la
corrosión de las piezas de acero. El proceso objeto de la patente
permite, como en el caso de las armas de tipo Monte Bemorio,
cobrear o broncear piezas de acero de formas complejas, con muy
poco gasto de material de recubrimiento (cobre o bronce) y una
tecnología sencilla y económica. Solamente, se necesita un horno de
las dimensiones adecuadas a las piezas a tratar, que pueda alcanzar
con eficacia la temperatura de 1100ºC, algo que se puede conseguir
con cualquier horno eléctrico. Al igual que en la época céltica de
Monte Bernorio, no es necesaria ninguna atmósfera controlada y sólo
un fundente muy barato (óxido de boro anhidro u otros similares) que
se utiliza exclusivamente en la etapa de cobreado o bronceado
a
1100ºC.
1100ºC.
El proceso objeto de la patente puede llevarse a
cabo de manera artesanal o industrial. Resulta muy económico en
cuanto a gasto de materiales y de tiempo de procesado y, el control
de la operación, es muy sencillo, permitiendo siempre
recubrimientos de gran calidad.
Proceso de cobreado o bronceado a alta
temperatura de aceros al carbono.
La presente invención se refiere a un proceso
para el cobreado y bronceado de piezas de acero al carbono, por
calentamiento en horno a 1100ºC, y la producción de una fina
película superficial de magnetita tenaz y coherente con el sustrato
metálico de cobre o bronce.
El proceso, objeto de la invención, comprende
las siguientes etapas:
- 1.
- Fabricación de la pieza en acero al carbono por cualquier procedimiento mecánico. En esta etapa deben, así mismo, grabarse los motivos geométricos que se desean para decorar y embellecer el aspecto final de la superficie de la pieza.
- 2.
- Limpieza: desengrase y decapado de la pieza.
- 3.
- Calentamiento en horno convencional, a 1100ºC, de la pieza de acero con trozos de cobre o de bronce en contacto con ella y protegido el conjunto con óxido de boro anhidro u otro fundente protector. Se espera a que el conjunto llegue a la temperatura de 1100ºC.
- 4.
- A los pocos segundos, una vez comprobado que el cobre o bronce ha mojado toda la superficie de la pieza, se saca ésta del horno y se enfría al aire.
- Fase de acabado:
- 5.
- La capa de magnetita, desarrollada sobre la película de cobre o bronce, puede ser eliminada mediante decapado químico y/o métodos mecánicos de eliminación. Así mismo, se puede dejar, como acabado definitivo la fina capa de magnetita, que puede aumentar mucho su lustre por pulido mecánico.
- 6.
- Si se elimina la capa de magnetita queda la superficie externa cobreada o bronceada. En este caso el pulido mecánico puede aumentar la estética de forma substancial.
- 7.
- Si se desea un acabado superficial de magnetita de mejor calidad que en la etapa 5, se vuelve a calentar la pieza cobreada o bronceada de la etapa 6, en el horno a 1100ºC. Alcanzada la temperatura de 1100ºC, pasados unos segundos o algunos minutos, según se desee el espesor de la capa de magnetita, se saca del horno y se enfría al aire. La magnetita obtenida es tenaz y más coherente con el sustrato de cobre o bronce, que la obtenida en la etapa 4 en primer calentamiento.
- 8.
- Para mejorar la estética, en cuanto a color y brillo de la capa superficial de magnetita, se debe pulir mecánicamente de forma cuidadosa. Si en la etapa 6 se realiza un desbaste fino y/o pulido cuidadoso, se obtendrá, en esta etapa 8, una capa de magnetita lustrosa, brillante y lisa.
El producto obtenido mediante tos procesos
descritos anteriormente tiene un uso preferente en la protección
contra la corrosión de piezas de acero al carbono con o sin fines
decorativos. En artesanía y en procesos industriales muy variados:
armas blancas y de fuego, piezas de arte, construcción civil,
automovilismo, caldería, etc., es donde tiene sus mejores
aplicaciones.
Para facilitar una explicación más detallada y
su comprensión, exponemos un modo de realización preferente de la
invención.
Para la fabricación de una pieza cobreada o
bronceada con o sin capa de magnetita, decorada o no con
damasquinados en plata, hay que seguir cuidadosamente las
operaciones encadenadas, que se describen a continuación, para una
muestra de acero al carbono suave con forma prismática de 10*5*2
cm.
- 1.
- En el taller mecánico se mecaniza la pieza por corte de una chapa del espesor deseado. Con máquinas herramientas adecuadas se da la forma prismática correcta y se rectifican las caras para dejarlas con un grado de acabado correcto. Aunque es suficiente el acabado del rectificado, desbastamos y pulimos la pieza para dejar superficies muy lisas. Si se quiere decorar se graban las superficies en esta etapa por cualquier procedimiento mecánico o químico.
- 2.
- Se desengrasa con disolvente orgánico, por ejemplo, por inmersión en tricloroetileno o por desengrase electrolítico en baño alcalino de cianuros, se enjuaga en agua y se escurre. Lo decapamos por inmersión en ácido clorhídrico al 50% en agua durante 2 ó 3 minutos, se enjuaga en agua y se seca en corriente de aire caliente.
- 3.
- Se calienta el horno eléctrico hasta 1100ºC a continuación se coloca encima de la pieza prismática de acero al carbono un trozo de cobre o bronce de estaño, de reducidas dimensiones, que puede tratarse de un trozo de alambre o chapa de apenas 4 ó 5 gramos, se aplica mediante brocha una dispersión de óxido de boro anhidro en agua a todo el conjunto en todas las superficies. Se coge el conjunto metálico acero-cobre (bronce) con unas pinzas adecuadas y se introduce en el horno a 1100ºC.
- 4.
- En pocos minutos el conjunto adquiere el color rojo-blanco del horno y adquiere la temperatura de 1100ºC. En uno o dos minutos el cobre o bronce funde y moja toda la superficie de la pieza de acero, esta película de cobre líquido disuelve superficialmente al hierro y por difusión lo pone en contacto con la atmósfera oxidante del horno, el hierro va llegando a la superficie exterior de la película líquida de cobre o bronce y se oxida a magnetita. En pocos segundos la capa de magnetita recubre toda la pieza del horno y se enfría al aire.
- 5.
- En este punto tenemos dos opciones: eliminar la capa de magnetita y dejar el cobreado o bronceado o dejar la capa de magnetita.
- 6.
- Para eliminar la capa de magnetita hay varias opciones que se pueden usar separadamente o combinadas. Se puede eliminar por martilleo sobre el yunque y cepillado o desbastado o mediante decapado químico con ácido clorhídrico al 50% en agua. El mejor resultado se obtiene por martilleado inicial, seguido de decapado químico y acabado final por cepillado. Si se deja la capa de magnetita se debe pulir para que adquiera lustre y brillo.
- 7.
- Aunque la capa de magnetita así conseguida es buena, puede mejorarse volviendo a repetir el ciclo. Así, se elimina la capa de magnetita inicial y la pieza cobreada o bronceada se introduce de nuevo en el horno a 1100ºC sin óxido de boro anhidro, a los dos o tres minutos de haber adquirido la temperatura del horno, la capa de magnetita se ha regenerado rápidamente, se saca la pieza del horno y se enfría al aire. Esta capa de magnetita así obtenida es de mayor espesor, más coherente con el sustrato de cobre o bronce y muy tenaz.
- 8.
- Para mejorar de forma notable el acabado de magnetita, se debe pulir convenientemente para resaltar su lustre y brillo intensos de un negro metálico matizado de gran belleza. Si en la etapa de conformación mecánica se hizo algún grabado, ahora quedará perfectamente reproducido en relieve, cubierto por la magnetita.
Claims (9)
1. Proceso de cobreado o bronceado de piezas de
acero al carbono con formas complejas o sencillas, calentando en
horno en atmósfera normal, mediante la realización del proceso en
ocho etapas, que son:
- a)
- Mecanizado de la pieza.
- b)
- Limpieza: desengrase y decapado.
- c)
- Calentamiento en horno del conjunto formado por la pieza en contacto con trozos de cobre o bronce cubiertos con óxido de boro anhidro.
- d)
- Enfriamiento al aire de la pieza ya calentada.
- e)
- Decapado químico y/o mecánico de la capa de óxido (magnetita) formada.
- f)
- Pulido de la superficie cobreada o bronceada.
- g)
- Calentamiento de nuevo en horno de la pieza cobreada o bronceada si se desea un acabado superficial negro matizado de aspecto metálico de magnetita.
- h)
- Pulido de la superficie de la magnetita como acabado final.
2. Proceso de cobreado o bronceado de piezas de
acero al carbono, según la reivindicación anterior,
caracterizado porque si se desean dibujos en la superficie
final, se deben grabar químicamente y/o mecánicamente, por
cualquier sistema de conformación plástica y/o mecanizado en la
etapa de mecanizado, antes de la limpieza, desengrase y
decapado.
3. Proceso de cobreado o bronceado de piezas de
acero al carbono, según las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque la etapa de limpieza: consiste en el
desengrase químico o electrolítico, lavado y posterior decapado
(inmersión en baño de ácido clorhídrico al 50% en agua y lavado y
secado finales).
4. Proceso de cobreado o bronceado de piezas de
acero al carbono, según las reivindicaciones anteriores,
caracterizado porque la etapa de calentamiento del conjunto
acero-cobre o bronce, se realiza en horno con
atmósfera normal, a 1100ºC, permaneciendo el conjunto rodeado de un
fundente como puede ser el óxido de boro anhidro o similares;
enfriándose finalmente la pieza al aire.
5. Proceso de cobreado o bronceado de piezas de
acero al carbono, según las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por la eliminación química y/o mecánica de la
capa superficial de óxido (magnetita), que deja a la vista la
superficie cobreada o broncea-
da.
da.
6. Proceso de cobreado o bronceado para piezas
de acero al carbono, según las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por el pulido mecánico de las superficies
cobreadas o bronceadas que produce un efecto estético de gran
belleza.
7. Proceso de cobreado o bronceado de piezas de
acero al carbono, según las reivindicaciones anteriores,
caracterizado por un acabado de magnetita negro, tenaz y de
aspecto metálico que se produce calentando de nuevo la pieza
cobreada o bronceada en horno a 1100ºC, sin la presencia de
fundentes.
8. Proceso de cobreado o bronceado de piezas de
acero al carbono, según las reivindicación anterior,
caracterizado por un pulido mecánico cuidadoso de la capa
final de magnetita, que consigue un aspecto final negro matizado,
de gran lustre, aspecto metálico, tenaz y de un aspecto metálico de
gran belleza.
9. Uso del procedimiento de las reivindicaciones
anteriores, como tratamiento anticorrosivo.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| ES200402859A ES2255437B1 (es) | 2004-11-26 | 2004-11-26 | "proceso de cobreado y bronceado a alta temperatura de aceros al carbono". |
Applications Claiming Priority (1)
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| ES200402859A ES2255437B1 (es) | 2004-11-26 | 2004-11-26 | "proceso de cobreado y bronceado a alta temperatura de aceros al carbono". |
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Citations (3)
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Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| US1413034A (en) * | 1920-01-15 | 1922-04-18 | Ora A Kirkman | Copper-coating furnace |
| GB480349A (en) * | 1935-07-05 | 1938-02-18 | Henry Lowe Brownback | Improvements relating to the manufacture of bearings |
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