ES2263136T3 - Procedimiento para la preparacion de una composicion metalica dura. - Google Patents
Procedimiento para la preparacion de una composicion metalica dura.Info
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Abstract
Procedimiento para la preparación de una composición metálica dura mediante el secado de un lodo húmedo preparado, con o sin proporciones de un coadyuvante de compactación, por molienda en húmedo de las proporciones de sustancia dura y de metal de enlace hasta obtener el tamaño de grano deseado usando agua como fase líquida, caracterizado porque el lodo húmedo (3), con un contenido en sólidos del 75% en peso al 95% en peso y un grosor de capa de 0, 2 mm a 2 mm, se deposita sobre una cinta transportadora (1) en movimiento y se lleva, al atravesar una zona de secado (4) en un periodo de tiempo total de 1 minuto a 7 minutos, a una temperatura máxima comprendida en el intervalo de > 100ºC a 150ºC, encontrándose el periodo de tiempo durante el cual el lodo húmedo se calienta a más de 100ºC en un intervalo de 15 segundos a 2 minutos, y porque la composición metálica dura así secada se enfría a temperatura ambiente y, en caso necesario, se tritura.
Description
Procedimiento para la preparación de una
composición metálica dura.
La invención se refiere a un procedimiento para
la preparación de una composición metálica dura mediante el secado
de un lodo húmedo preparado, con o sin proporciones de un
coadyuvante de compactación, por molienda en húmedo de las
proporciones de sustancia dura y de metal de enlace hasta obtener el
tamaño de grano deseado usando agua como fase líquida.
Las piezas moldeadas compuestas por aleaciones
metálicas duras se preparan por compactación y sinterización de una
composición metálica dura. La composición metálica dura contiene las
proporciones de sustancia dura y de metal de enlace deseadas en la
aleación metálica dura acabada en forma finamente dispersa con o sin
el uso de un coadyuvante de compactación. Para la preparación de
una composición metálica dura de este tipo, los polvos de partida
de partícula fina, con un tamaño de grano medio comprendido en el
intervalo de unos pocos \mum y, en parte, incluso inferior, a
menudo se convierten en la forma de granulado, es decir, en una
forma esférica lo más ideal posible con un tamaño de gránulo de
aproximadamente 140 \mum. De este modo se mejora la
susceptibilidad de corrimiento de la composición metálica dura, lo
que simplifica considerablemente sobre todo el llenado uniforme de
las matrices de compresión para la preparación de piezas moldeadas
de forma compleja.
La preparación del granulado se lleva a cabo
mediante el secado de la composición metálica dura deseada por
pulverización en una instalación de secado por pulverización. En el
modelo de utilidad austriaco AT GM 4.929, por ejemplo, se describe
un procedimiento de este tipo que usa agua como fase líquida. El
inconveniente de un procedimiento de este tipo reside en que es
relativamente costoso. Para muchos procedimientos de moldeo para el
procesamiento subsiguiente de una composición metálica dura no es
imprescindible una buena susceptibilidad de corrimiento de la
composición metálica dura. Entre ellos se encuentran, por ejemplo,
la preparación de piezas moldeadas sencillas por compactado
hidrostático o prensado por extrusión, pero también la preparación
de piezas moldeadas complejas pequeñas mediante moldeo por inyección
de polvo.
Es importante que en todos los procedimientos
para la preparación de una composición metálica dura se alcance una
humedad residual máxima comprendida en el intervalo < 0,25% en
peso y que el contenido de oxígeno en la composición no sobrepase el
valor de 1,2% en peso.
El objetivo de la presente invención es, por lo
tanto, proporcionar para aquellas piezas moldeadas metálicas duras
para cuya preparación no se requiera una buena susceptibilidad de
corrimiento de la composición metálica dura un procedimiento para
la preparación de la composición metálica dura que sea bastante más
económico que los procedimientos conocidos hasta ahora.
Esto se logra de acuerdo con la invención porque
el lodo húmedo, con un contenido en sólidos del 75% en peso al 95%
en peso y un grosor de capa de 0,2 mm a 2 mm, se deposita sobre una
cinta transportadora en movimiento y se lleva, al atravesar una
zona de secado en un periodo de tiempo total de 1 minuto a 7
minutos, a una temperatura máxima comprendida en el intervalo de
> 100ºC a 150ºC, encontrándose el periodo de tiempo durante el
cual el lodo húmedo se calienta a más de 100ºC en un intervalo de
15 segundos a 2 minutos, y la composición metálica dura así secada
se enfría a temperatura ambiente y, en caso necesario, se
tritura.
De este modo se puede preparar de manera
especialmente económica, bajo aire y en condiciones de presión
normal, una composición metálica dura que se puede seguir
procesando fácilmente mediante procedimientos de conformación
sencillos, como, por ejemplo, compactado hidrostático o extrusión/
prensado por extrusión. Para el procesamiento subsiguiente de la
composición metálica dura, especialmente mediante el prensado por
extrusión, puede resultar útil añadir al lodo húmedo antes del
secado un coadyuvante de compactación. Si se trata de un coadyuvante
de compactación insoluble en agua basado en cera, como, por
ejemplo, parafina, éste se añade al lodo húmedo en forma de una
emulsión preparada con la ayuda de un emulsionante y añadiendo
agua.
Sorprendentemente, mediante el procedimiento de
acuerdo con la invención se pueden preparar, gracias a la cuidadosa
coordinación entre el contenido de sólidos en el lodo húmedo, el
grosor de capa, el tiempo de secado y la temperatura máxima durante
el proceso de secado y a pesar del uso de agua como fase líquida y
del secado al aire a temperaturas aumentadas, composiciones
metálicas duras con una proporción de oxígeno extremadamente baja.
La proporción de oxígeno se encuentra en parte incluso por debajo de
la de las composiciones metálicas duras preparadas según el estado
de la técnica, en las que el lodo húmedo se procesa usando
disolventes orgánicos, tales como acetona, y que a continuación se
secan al vacío. La temperatura máxima de secado y la duración del
secado se ajustan en función del grosor de capa del lodo húmedo
depositado. Cuanto mayor sea el grosor de capa, tanto mayor será la
temperatura máxima de secado y tanto mayor será el tiempo necesario
para el secado.
Para la preparación de composiciones metálicas
duras con polvos de sustancia dura de grano muy fino, que requieren
unos tiempos de molienda bastante más largos, resulta ventajoso para
la preparación del lodo húmedo añadir al agua, antes de la
molienda, un antioxidante basado, por ejemplo, en compuestos amino,
por ejemplo aminoxetilato o resorcina, por medio de lo cual se
evita, también en las composiciones metálicas duras tan sensibles a
la oxidación, un contenido demasiado alto de oxígeno en la
composición secada.
El procedimiento de acuerdo con la invención
funciona de manera especialmente ventajosa cuando el lodo húmedo se
deposita sobre la cinta transportadora con un grosor de capa de 0,5
mm a 1 mm, puesto que entonces el periodo de tiempo total necesario
para atravesar la zona de secado se puede reducir a entre 1,5
minutos y 6 minutos y el periodo de tiempo durante el cual el lodo
húmedo se calienta a más de 100ºC se puede limitar a un intervalo
de 30 segundos a 60 segundos. De este modo se mantiene lo más
reducida posible la absorción de oxígeno por parte de la composición
metálica dura.
Resulta especialmente favorable llevar el lodo
húmedo a la temperatura deseada primero mediante aire caliente y
después, adicionalmente, mediante calor radiante, lográndose de este
modo una deshumectación especialmente rápida del lodo húmedo.
El calor radiante se genera ventajosamente
mediante un radiador infrarrojo.
A continuación, la invención se explica con más
detalle mediante ejemplos de preparación y un dibujo.
La Figura 1 muestra el diagrama general de
una instalación de secado de cinta transportadora para la
realización del procedimiento de preparación de acuerdo con la
invención.
Para la preparación de una composición metálica
dura compuesta por un 6% en peso de cobalto, un 0,4% en peso de
carburo de vanadio y el resto de carburo de wolframio, se molieron
durante 5 horas en un molino con 100 l de agua 36 kg de cobalto en
polvo con un tamaño medio de grano según Fisher de aproximadamente
0,6 \mum y un contenido en oxígeno del 0,56% en peso, 2,4 kg de
carburo de vanadio en polvo con un tamaño medio de grano según
Fisher de aproximadamente 1,2 \mum y un contenido en oxígeno del
0,25% en peso, así como 563,5 kg de carburo de wolframio en polvo
con una superficie BET de 1,78 m^{2}/g, que equivale a un tamaño
medio de grano según Fisher de aproximadamente 0,6 \mum, y un
contenido en oxígeno del 0,28% en peso.
Como elemento de molienda se usaron 2.000 kg de
esferas metálicas duras con un diámetro de 9 mm. La frecuencia de
giro del molino ascendió a 78 rpm y el caudal del lodo húmedo
trasvasado por bomba, a 1.000 l/hora. La temperatura del lodo
húmedo durante la molienda se mantuvo constante en aproximadamente
40ºC. El lodo húmedo molido tenía una viscosidad de 4.000 mPas a una
velocidad de cizallamiento de 5,18 [1/s].
Para el secado del lodo húmedo así preparado se
usó una instalación de secado de cinta transportadora según la
Figura 1 que trabaja en aire y a presión normal. La instalación de
secado de cinta transportadora según la Figura 1 consta de una
cinta transportadora (1) rotativa de 3 m de longitud. Al principio
de la cinta transportadora (1) está previsto un dispositivo de
aplicación (2) para la deposición del lodo húmedo (3) en diferentes
grosores de capa sobre la cinta transportadora (1). A continuación
se encuentra una zona de secado (4). Al paso por esta zona de
secado (4), el lodo húmedo (3) depositado en forma de capa se
calienta mediante un soplador de aire caliente (6) en una primera
zona de paso (5).
En una segunda zona de paso (7) siguiente, el
lodo húmedo secado previamente se lleva, mediante radiadores
infrarrojos, a la temperatura máxima deseada comprendida en el
intervalo de < 100ºC a 150ºC.
En el punto de retroceso de la cinta
transportadora (1), la composición metálica dura secada cae en un
depósito colector (8).
En el presente ejemplo de preparación, la
instalación de secado de cinta transportadora se hizo funcionar a
una velocidad de la cinta de 1 m/min y el lodo húmedo (3) se
depositó sobre la cinta transportadora (1) en un grosor de 0,9 mm.
El tiempo total de paso a través de la zona de secado (4) ascendió a
3 minutos, con el siguiente curso de temperatura:
| después de 20 segundos: | 40ºC |
| después de 52 segundos: | 50ºC |
| después de 84 segundos: | 60ºC |
| después de 150 segundos: | 95ºC |
| después de 165 segundos: | 102ºC |
| después de 180 segundos: | 110ºC |
Ya al pasar por la primera zona de paso (5) el
lodo húmedo (3) depositado se llevó a una temperatura de
aproximadamente 60ºC mediante el soplador de aire caliente (6),
evaporándose la mayor parte del agua. De este modo, el periodo de
tiempo en la segunda zona de paso (7), en la que el lodo húmedo
presentaba una temperatura superior a 100ºC, se pudo limitar a
aproximadamente 15 segundos para alcanzar la humedad residual máxima
permitida necesaria de la composición metálica dura secada. A
continuación, la composición metálica dura secada se enfrió a
temperatura ambiente en un plazo de 20 segundos. El contenido de
oxígeno en la composición metálica dura así secada se encontraba en
0,53% en peso y la humedad residual, en 0,13% en peso.
La composición metálica dura secada se trituró
en una trituradora de martillos hasta presentar un tamaño de
partícula de aproximadamente 0,4 mm, se añadió un plastificante
conforme a la norma y se extruyó para obtener una barra metálica
dura con un diámetro de 16 mm.
Ésta se sinterizó después durante 80 minutos a
1.410ºC y a continuación se redensificó a 70 bar.
La valoración metalúrgica dio como resultado una
excelente calidad del metal duro, con las siguientes
propiedades:
| Densidad: | 14,83 g/cm^{3} |
| Dureza HV30: | 2.035 daN/mm^{2} |
| Saturación magnética: | 114 x 10^{-3}T m^{3}/kg |
| Fuerza coercitiva: | 485 Oe. |
Con fines comparativos se prepararon dos
composiciones metálicas duras adicionales con la misma composición
que en el ejemplo 1. En el ejemplo 2, la composición metálica dura
se preparó mediante secado por pulverización y en el ejemplo 3,
mediante secado al vacío con disolventes orgánicos. Después se
compararon las aleaciones metálicas duras preparadas a partir de
estas composiciones metálicas duras.
Para la preparación de esta composición metálica
dura se molieron en un molino con 160 l de agua las mismas materias
primas en la misma relación y en la misma pesada que en el ejemplo 1
y en condiciones por lo demás iguales. Para el secado del lodo
húmedo así preparado se usó una torre de pulverización con un
segmento cilíndrico de 6 m de altura y 4 m de diámetro. La torre de
pulverización estaba diseñada para el funcionamiento a
contracorriente según el principio de fuente.
Como gas para el secado del lodo húmedo se usó
aire que se alimentó en la torre de pulverización a 4.000
m^{3}/hora. El lodo húmedo se alimentó en la torre de
pulverización a una presión de 15 bar a través de una lanza de
pulverización con una tobera unitaria con una abertura de salida de
1,12 mm de diámetro. La temperatura de salida del aire se ajustó a
un valor constante de 88ºC, lo cual se logró, en las condiciones
dadas, mediante una temperatura de entrada del aire de 145ºC.
El granulado metálico duro secado por
pulverización así generado, con un tamaño medio de grano de 125
\mum, presentaba un contenido en oxígeno del 0,52% en peso y una
humedad del 0,15% en peso.
Se añadió al granulado metálico duro así
preparado un plastificante conforme a la norma y se extruyó una
barra metálica dura con un diámetro de 16 mm.
Ésta se sinterizó después durante 80 minutos a
1.410ºC y a continuación se redensificó a 70 bar.
La valoración metalúrgica dio como resultado una
calidad del metal duro con las siguientes propiedades:
| Densidad: | 14,85 g/cm^{3} |
| Dureza HV30: | 2.030 daN/mm^{2} |
| Saturación magnética: | 112 x 10^{-3}T m^{3}/kg |
| Fuerza coercitiva: | 491 Oe. |
Para la preparación de esta composición metálica
dura se molieron durante 8 horas en un molino relleno de 135 l de
acetona las mismas materias primas en la misma relación y en la
misma pesada que en el ejemplo 1.
La temperatura de la mezcla de polvo y acetona
durante la molienda se mantuvo constante en aproximadamente
35ºC.
La suspensión molida presentaba una viscosidad
< 200 mPa a una velocidad de cizallamiento de 5,18 [1/s].
Para el secado de esta suspensión metálica dura
así preparada se usó un secador al vacío de construcción
convencional.
El calor se proporcionó mediante agua caliente
en una envoltura doble. Además, la suspensión se solicitó con vacío,
de manera que se evaporó la acetona. Este secador al vacío estaba
equipado adicionalmente con un agitador de rotación lenta.
\newpage
Tras un secado de 10 horas, la composición
metálica dura así preparada presentaba un contenido en oxígeno del
0,48% en peso. La composición metálica dura así preparada se forzó a
través de un tamiz, después se añadió un plastificante conforme a la
norma y se extruyó una barra metálica dura con un diámetro de 16 mm.
Ésta se sinterizó después durante 80 minutos a 1.400ºC y a
continuación se redensificó a 70 bar.
La valoración metalúrgica dio como resultado una
calidad del metal duro con las siguientes propiedades:
| Densidad: | 14,83 g/cm^{3} |
| Dureza HV30: | 2.032 daN/mm^{2} |
| Saturación magnética: | 113 x 10^{-3}T m^{3}/kg |
| Fuerza coercitiva: | 488 Oe. |
Claims (5)
1. Procedimiento para la preparación de una
composición metálica dura mediante el secado de un lodo húmedo
preparado, con o sin proporciones de un coadyuvante de compactación,
por molienda en húmedo de las proporciones de sustancia dura y de
metal de enlace hasta obtener el tamaño de grano deseado usando agua
como fase líquida, caracterizado porque el lodo húmedo (3),
con un contenido en sólidos del 75% en peso al 95% en peso y un
grosor de capa de 0,2 mm a 2 mm, se deposita sobre una cinta
transportadora (1) en movimiento y se lleva, al atravesar una zona
de secado (4) en un periodo de tiempo total de 1 minuto a 7 minutos,
a una temperatura máxima comprendida en el intervalo de > 100ºC
a 150ºC, encontrándose el periodo de tiempo durante el cual el lodo
húmedo se calienta a más de 100ºC en un intervalo de 15 segundos a
2 minutos, y porque la composición metálica dura así secada se
enfría a temperatura ambiente y, en caso necesario, se tritura.
2. Procedimiento para la preparación de una
composición metálica dura según la reivindicación 1,
caracterizado porque el lodo húmedo se deposita con un
grosor de capa de 0,5 mm a 1,0 mm.
3. Procedimiento para la preparación de una
composición metálica dura según la reivindicación 2,
caracterizado porque la zona de secado (4) es atravesada en
un periodo de tiempo total de 1,5 minutos a 6 minutos y la
temperatura máxima asciende a 120ºC, encontrándose el periodo de
tiempo durante el cual el lodo húmedo se calienta a más de 100ºC en
un intervalo de 30 segundos a 60 segundos.
4. Procedimiento para la preparación de una
composición metálica dura según una de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque el lodo húmedo se lleva a la temperatura
deseada primero mediante aire caliente y después mediante calor
radiante adicional.
5. Procedimiento para la preparación de una
composición metálica dura según la reivindicación 4,
caracterizado porque el calor radiante se genera mediante
radiadores infrarrojos.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AT0006403U AT6486U1 (de) | 2003-02-10 | 2003-02-10 | Verfahren zur herstellung eines hartmetallansatzes |
| ATGM64/2003 | 2003-02-10 |
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