ES2410904A1 - Device and procedure for using the same for the infiltration of porous preforms with metal liquid high pressure steam. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents

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ES2410904A1 ES201132061A ES201132061A ES2410904A1 ES 2410904 A1 ES2410904 A1 ES 2410904A1 ES 201132061 A ES201132061 A ES 201132061A ES 201132061 A ES201132061 A ES 201132061A ES 2410904 A1 ES2410904 A1 ES 2410904A1
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Francisco Javier Narciso Romero
Enrique Louis Cereceda
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    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/50Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
    • C04B41/51Metallising, e.g. infiltration of sintered ceramic preforms with molten metal
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Abstract

Device and procedure for its use for the infiltration of porous preforms with liquid metals of high vapor pressure, this being greater than 10-3 mm hg, which is mounted inside an infiltration chamber conventional and comprises a porous preform, an infiltration crucible that houses in turn said porous preform and the metal that will be infiltrated therein by gas pressurization, a saturation crucible arranged in such a way that it is inverted with respect to the infiltration crucible covering it and thus forming a closed saturation chamber, simple to assemble, adaptable to any conventional infiltration device and which avoids appreciable losses of metal, thus enabling the process of infiltration of the metal into the porous space of the preform. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

DISPOSITIVO Y PROCEDIMIENTO DE UTILIZACIÓN DEL MISMO PARA LA INFILTRACIÓN DE PREFORMAS POROSAS CON METALES LÍQUIDOS DE ALTA PRESIÓN DE VAPOR DEVICE AND PROCEDURE FOR USING THE SAME FOR INFILTRATION OF POROUS PREFORMS WITH METALS HIGH PRESSURE VAPOR LIQUIDS

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

La presente invención se engloba en el campo de los materiales compuestos de matriz metálica. The present invention is encompassed in the field of metal matrix composites.

Dicha invención es un dispositivo y el procedimiento de utilización del mismo para la infiltración de preformas porosas con metales líquidos de alta presión de vapor, siendo ésta superior a 10-3 mm Hg, que se monta en el interior de una cámara de infiltración convencional y comprende una preforma porosa, un crisol de infiltración que alberga a su vez dicha preforma porosa y el metal que será infi·ltrado en la misma mediante presurización por gas, un crisol de saturación dispuesto de tal forma que queda invertido respecto al crisol de infiltración cubriéndolo y formando así una cámara de saturación cerrada, sencillo de montar, adaptable a cualquier dispositivo de infiltración convencional y que evita pérdidas apreciables de metal, posibilitando así el proceso de infiltración del metal en el espacio poroso de la preforma. Said invention is a device and the method of using it for the infiltration of porous preforms with high vapor liquid pressure metals, this being greater than 10-3 mm Hg, which is mounted inside a conventional infiltration chamber and it comprises a porous preform, an infiltration crucible that houses said porous preform and the metal that will be inflated therein by gas pressurization, a saturation crucible arranged in such a way that it is inverted with respect to the infiltration crucible covering it and thus forming a closed saturation chamber, simple to assemble, adaptable to any conventional infiltration device and that avoids appreciable losses of metal, thus enabling the process of infiltration of the metal into the porous space of the preform.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN BACKGROUND OF THE INVENTION

Los materiales compuestos de matriz metálica se conocen desde hace más de 4 O años. Desde entonces han sido muchos los materiales fabricados, así como también han ido en creciente desarrollo las tecnologías para fabricarlos. Metal matrix composites have been known for more than 4 years. Since then there have been many manufactured materials, as well as technologies to manufacture them.

Las tecnologías que se han desarrollado se han adaptado a las características del material que se pretendía fabricar, en función del tipo de matriz y refuerzo, fracción y morfología del refuerzo, compatibilidad físico-química de los componentes, etc. The technologies that have been developed have been adapted to the characteristics of the material that was intended to be manufactured, depending on the type of matrix and reinforcement, fraction and morphology of the reinforcement, physical-chemical compatibility of the components, etc.

En la patente US3547180 se expone un dispositivo para fabricar materiales compuestos por infiltración de gas. Otras descripciones generales de distintos dispositivos se pueden encontrar en la siguiente documentación: A device for manufacturing composite materials by gas infiltration is disclosed in US3547180. Other general descriptions of different devices can be found in the following documentation:

D. Hull, T.W. Clyne, "An Introduction to Composite Materials" Cambridge Universty Press, segunda edición, 280 (1996); K.K. Chawla, "Composite Materials" Springer, segunda edición, 168 (1998); R. Asthana, "Solidification Processing of Reinforced Metals" Trans. Tech. Publications, 6 (1998). D. Hull, T.W. Clyne, "An Introduction to Composite Materials" Cambridge University Press, second edition, 280 (1996); K.K. Chawla, "Composite Materials" Springer, second edition, 168 (1998); R. Asthana, "Solidification Processing of Reinforced Metals" Trans. Tech. Publications, 6 (1998).

La gran variedad de tecnologías desarrolladas se basa en los distintos métodos en los que un refuerzo discreto, por ej emplo partículas, fibras, etc., puede combinarse con un metal para consolidar un material con propiedades finales modificadas. The wide variety of technologies developed is based on the different methods in which a discrete reinforcement, eg particles, fibers, etc., can be combined with a metal to consolidate a material with modified final properties.

Así, las diferentes tecnologías hacen uso de las Thus, different technologies make use of

técnicas techniques
de infiltración, "compo-casting", "spray depo from infiltration, "compo-casting", "spray depo

sition", sition ",
etc. De todas las tecnologías desarrolladas, etc. From all the technologies developed,

sólo alone
la infiltración ha adquirido importancia indus the infiltration he has acquired importance indus

trial. trial.

Las técnicas para la infiltración son también muy variadas: infiltración por presión de gas, infiltración por presión mecánica, la técnica conocida como "drain casting", etc. The techniques for infiltration are also very varied: gas pressure infiltration, mechanical pressure infiltration, the technique known as "drain casting", etc.

En particular, la infiltración a baja presión o presión de gas presenta muchas ventajas con respecto al In particular, infiltration at low pressure or gas pressure has many advantages over the

resto y es por ello que ha sido objeto, con mucha diferest and that is why it has been object, with much different

rencia, de un desarrollo extraordinario en los últimos rencia, of an extraordinary development in recent

años. years.

5 5
La mayoría de las diversas tecnologías desarro Most of the various development technologies

lladas y patentadas por empresas y laboratorios durante calls and patented by companies and laboratories during

los 25 últimos años se han basado en la técnica de the last 25 years have been based on the technique of

infiltración por gas a baja presión. Low pressure gas infiltration.

10 10
En todas ellas participan los siguientes elemen In all of them the following elements participate

tos comunes: common cough:

a) preforma porosa que será infiltrada por el a) porous preform that will be infiltrated by the

metal y que puede fabricarse de muy distintas maneras; metal and that can be manufactured in many different ways;

b) contenedor con el metal líquido; b) container with the liquid metal;

15 fifteen
c) recipiente a presión donde se colocan la pre c) pressure vessel where the pre

forma porosa y el metal líquido, produciéndose la infilporous form and liquid metal, producing the infil

tración por entrada de gas presurizado. traction by pressurized gas inlet.

La disposición de los componentes y la realizaThe arrangement of the components and performs

2 O 2 o
ción del proceso de infiltración han sido y son obj eto The infiltration process has been and is an object

de distintas patentes. of different patents.

El método más habitual de realizar el proceso de The most common method of performing the process of

infiltración es el siguiente: infiltration is as follows:

25 25
a) se hace vacío a la preforma; en algunos casos a) the preform is emptied; in some cases

cuando se hace vacío a la preforma también se realiza en when the preform is empty it is also done in

todo el conjunto; the whole set;

b) se calienta tanto la preforma corno el metal; b) both the preform and the metal are heated;

en algunos casos ambas se encuentran a la misma temperain some cases both are at the same temperature

30 30
tura y en otros la preforma se encuentra a una tempera tura and in others the preform is at a temperature

tura inferior a la del metal; tura lower than metal;

c) se funde el metal y se pone en contacto con c) the metal melts and contacts

la preforma; en algunos dispositivos el metal fluye por the preform; in some devices the metal flows through

sí solo hasta hacer contacto con la preforma y en otros yes only to make contact with the preform and in others

35 35
dispositivos el metal necesita de un esfuerzo mecánico o devices the metal needs a mechanical effort or

hidráulico hasta llegar al receptáculo donde se encuenhydraulic until you reach the receptacle where you are

tra la preforma; tra preform;

d) se aplica presión al metal líquido para que d) pressure is applied to the liquid metal so that

éste penetre en la estructura porosa de la preforma y it penetrates the porous structure of the preform and

5 5
luego se enfría de manera direccional o multidireccional then it cools in a directional or multidirectional way

el crisol que contiene el material compuesto así fabrithe crucible containing the composite material thus manufactured

cado. fallen

Las distintas patentes que protegen estos desaThe different patents that protect these challenges

lO the
rrollos tecnológicos cubren diferentes dispositivos Technology rolls cover different devices

experimentales y métodos para la fabricación de materiaExperiments and methods for the manufacture of matter

les compuestos de matriz metálica en los que el metal se the metal matrix compounds in which the metal is

ha elegido de entre los más comúnmente utilizados en has chosen from among the most commonly used in

industria para fines diversos. Industry for various purposes.

15 fifteen

Así, por ejemplo, se tiene que la patente de Thus, for example, the patent of

US3547180 cubre exclusivamente el metal aluminio (Al). US3547180 exclusively covers the aluminum metal (Al).

Sin embargo, debido al creciente número de apliHowever, due to the increasing number of applications

20 twenty
caciones que se han derivado de los materiales compues cations that have been derived from composite materials

tos se ha visto la necesidad de proteger metales como cough has seen the need to protect metals like

plata (Ag) , cobre (Cu) o magnesio (Mg), como se cita en silver (Ag), copper (Cu) or magnesium (Mg), as cited in

las patentes PCT/ES2008/000146, US20080050589, PCT / ES2008 / 000146, US20080050589,

US6355340, US5511603, US6599466 y US5672433. US6355340, US5511603, US6599466 and US5672433.

25 25

En particular el Mg ha adquirido una gran releIn particular, Mg has acquired a large relay

vancia debido a su baj a densidad y a sus propiedades due to its low density and its properties

mecánicas y termomecánicas. En todas estas patentes la Mechanical and thermomechanical. In all these patents the

variedad de refuerzos protegidos es notable; si bien en variety of protected reinforcements is remarkable; yes well in

30 30
todos los casos citados se utiliza el Mg y la técnica de all the cases cited are used Mg and the technique of

infiltración son muy pocos los casos en los que se infiltration are very few cases in which

aporta un ejemplo de fabricación de un material compuesprovides an example of manufacturing a composite material

to con este metal. To with this metal.

35 35
Esto es debido a que los dispositivos protegidos This is because the protected devices

están adaptados a la fabricación de materiales compuestos con Al pero no tienen en cuenta las particularidades del Mg que hacen que su fabricación mediante la técnica de infiltración con estos dispositivos sea impracticable. They are adapted to the manufacture of composite materials with Al but do not take into account the peculiarities of Mg that make their manufacture through the infiltration technique with these devices impracticable.

El Mg, así como otros muchos metales, tiene la peculiaridad de tener una elevada presión de vapor. Además, en estado líquido adquiere una elevada reactividad, pudiendo reaccionar violentamente con el oxígeno y el vapor de agua del ambiente. Estas características hacen que el Mg y los metales con propiedades similares no puedan ser procesados en atmósferas oxidantes o de vacío y necesitan tecnologías específicamente adaptadas. Mg, as well as many other metals, has the peculiarity of having a high vapor pressure. In addition, in the liquid state it acquires a high reactivity, being able to react violently with the oxygen and water vapor of the environment. These characteristics mean that Mg and metals with similar properties cannot be processed in oxidizing or vacuum atmospheres and need specifically adapted technologies.

Estas consideraciones han sido en muchos casos directamente obviadas, pudiéndose demostrar que experimentalmente es imposible la fabricación de materiales compuestos de matriz de Mg (y por extensión, de metales con elevada presión de vapor y/o con elevada afinidad por el oxígeno en estado líquido) con las tecnologías patentadas. These considerations have in many cases been directly obviated, and it can be demonstrated that experimentally it is impossible to manufacture Mg matrix composites (and by extension, of metals with high vapor pressure and / or with high affinity for oxygen in liquid state) With patented technologies.

Por ejemplo, el dispositivo de molde abierto que se propone en U85672433 para el trabajo con Mg resulta inviable tal y como está protegido, ya que no evita que el Mg en estado líquido esté en contacto con el aire. En otros casos, estos problemas han sido minimizados al proponerse la manipulación de la atmósfera de infiltración en dos etapas: For example, the open mold device proposed in U85672433 for working with Mg is unfeasible as it is protected, since it does not prevent Mg in liquid state from being in contact with air. In other cases, these problems have been minimized by proposing the manipulation of the infiltration atmosphere in two stages:

i) en una primera etapa se hace vacío y se mantiene hasta la fusión del metal; i) in a first stage it becomes empty and is maintained until the metal melts;

ii) en una segunda etapa se aplica una presión determinada con un gas inerte o protector, cuyo uso en muchos casos está regulado debido a que están clasificaii) in a second stage a certain pressure is applied with an inert or protective gas, the use of which in many cases is regulated because they are classified

dos como gases de efecto invernadero. Two as greenhouse gases.

El problema que presenta este método es que es imposible evitar una evaporación considerable de los metales de elevada presión de vapor durante el tiempo que transcurre entre su fusión y la aplicación del gas The problem with this method is that it is impossible to avoid a considerable evaporation of the high vapor pressure metals during the time between its fusion and the application of the gas

inerte. inert.
Una consecuencia de esto es la pérdida de un A consequence from this is the lost from a

volumen volume
importante de metal (lo cual imposibilita su important from metal (the which impossible its

infiltración) infiltration)
y los graves deterioros que ocasiona su Y the serious deterioration that it causes its

deposición en las partes más frías del equipo de infiltración. deposition in the coldest parts of the infiltration equipment.

El uso de los dispositivos anteriores para la infiltración de aleaciones que contienen elementos aleantes de elevada presión de vapor presenta los mismos problemas. En estos casos son las especies más volátiles las que más rápidamente se vaporizan y depositan en los componentes de los dispositivos que trabaj an a menor temperatura. Por poner un ej emplo, es común cuando se trabaja con aleaciones de Al-Mg encontrar depósitos metálicos ricos en Mg en las paredes de la cámara de infiltración, tubos de aplicación de vacío y terminales eléctricos. The use of the above devices for the infiltration of alloys containing high vapor pressure alloying elements presents the same problems. In these cases, the most volatile species are the most rapidly vaporized and deposited in the components of the devices that work at a lower temperature. To put an example, it is common when working with Al-Mg alloys to find metal deposits rich in Mg in the walls of the infiltration chamber, vacuum application tubes and electrical terminals.

En el caso de aleaciones de cobre y cromo (Cu-Cr) se suele añadir una cantidad en exceso de aleante para cubrir las pérdidas que se ocasionan durante el proceso de infiltración debido a que gran parte de los elementos altamente oxidables (en este caso, Cr) se transforman en sus respectivos óxidos. In the case of copper and chromium alloys (Cu-Cr), an excess amount of alloy is usually added to cover the losses that are caused during the infiltration process due to the fact that a large part of the highly oxidizable elements (in this case, Cr) are transformed into their respective oxides.

Es por tanto necesaria una nueva tecnología para la fabricación de materiales compuestos por infiltración en medios porosos de metales líquidos con elevada presión de vapor. A new technology is therefore necessary for the manufacture of composite materials by infiltration in porous media of liquid metals with high vapor pressure.

Esta patente expone la invención de un dispositivo y el procedimiento de utilización del mismo para la infiltración de preformas porosas con metales líquidos de alta presión de vapor, siendo ésta superior a 10-3 mm Hg, que se monta en el interior de una cámara de presión y comprende una preforma porosa, un crisol de infiltración que alberga a su vez dicha preforma porosa y el metal que será infiltrado en la misma mediante presurización por gas, un crisol de saturación dispuesto de tal forma que queda invertido respecto al crisol de infiltración cubriéndolo y formando así una cámara de saturacióncerrada, sencillo de montar, adaptable a cualquier dispositivo de infiltración convencional y que evita pérdidas apreciables de metal, posibilitando así el proceso de infiltración del metal en el espacio poroso de la preforma. This patent exposes the invention of a device and the method of using it for the infiltration of porous preforms with high vapor liquid pressure metals, this being greater than 10-3 mm Hg, which is mounted inside a chamber of pressure and comprises a porous preform, an infiltration crucible that in turn houses said porous preform and the metal that will be infiltrated therein by gas pressurization, a saturation crucible arranged in such a way that it is inverted with respect to the infiltration crucible covering it and thus forming a closed saturation chamber, simple to assemble, adaptable to any conventional infiltration device and that avoids appreciable losses of metal, thus enabling the process of infiltration of the metal into the porous space of the preform.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN DESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente invención queda establecida y caracterizada en las reivindicaciones independientes, mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la misma. The present invention is established and characterized in the independent claims, while the dependent claims describe other features thereof.

A la vista de lo anteriormente enunciado, la presente invención se refiere a un dispositivo para la infiltración de preformas porosas con metales líquidos de alta presión de vapor, siendo ésta superior a 10-3 mm In view of the foregoing, the present invention relates to a device for the infiltration of porous preforms with liquid metals of high vapor pressure, this being greater than 10-3 mm

Hg. Hg

Dicho dispositivo comprende distintos elementos: una preforma porosa, un crisol de infiltración que Said device comprises different elements: a porous preform, an infiltration crucible that

alberga a su vez dicha preforma porosa y el metal líquido que será infiltrado en la misma, produciéndose la infiltración mediante gas presurizado. it also houses said porous preform and the liquid metal that will be infiltrated therein, the infiltration being produced by pressurized gas.

El dispositivo comprende además un crisol de saturación dispuesto de tal forma que queda invertido respecto al crisol de infiltración cubriéndolo y formando así una cámara de saturación cerrada. The device further comprises a saturation crucible arranged in such a way that it is inverted with respect to the infiltration crucible covering it and thus forming a closed saturation chamber.

Una ventaja del dispositivo es el fácil montaje y desmontaje pues no consiste más que en el deslizamiento de dos crisoles. An advantage of the device is the easy assembly and disassembly because it consists only of the sliding of two crucibles.

Otra ventaja es que la saturación de la cámara en vapor metálico impide pérdidas volumétricas importantes del metal por evaporación. Another advantage is that saturation of the chamber in metallic vapor prevents significant volumetric losses of the metal by evaporation.

Además, debido a su sencillez se puede adaptar en cualquier dispositivo o máquina de infiltración convencional sin más que cubrir el crisol de infiltración con otro crisol de saturación. In addition, due to its simplicity, it can be adapted in any conventional infiltration device or machine without covering the infiltration crucible with another saturation crucible.

Asimismo, la invención se refiere a un procedimiento de utilización del dispositivo descrito anteriormente y que comprende las siguientes etapas: Also, the invention relates to a method of using the device described above and comprising the following steps:

a.disposición de la preforma porosa en el interior del crisol de infiltración, y del metal infiltrante en su parte superior por encima de dicha preforma porosa, a. arrangement of the porous preform inside the infiltration crucible, and the infiltrating metal in its upper part above said porous preform,

b.disposición del crisol de saturación invertido b.arrangement of inverted saturation crucible

cubriendo covering
el crisol de infiltración con la función de he melting pot from infiltration with the function from

crear create
una cámara de saturación cerrada para lograr la a camera from saturation closed for achieve the

saturación del saturation of
vapor metálico, metallic steam,

c. aplicación de vacío a dicho dispositivo hasta C. vacuum application to said device until

un valor por debajo de 50 mbar, d.aumento de la temperatura del dispositivo hasta al menos la temperatura de fusión del metal, a value below 50 mbar, d. increase in the temperature of the device to at least the melting temperature of the metal,

e. aumento de la presión interior de la cámara del dispositivo mediante la aplicación de gas presurizado a la máquina de infiltración donde esté instalado el dispositivo para forzar al metal líquido a infiltrar en el interior de la preforma porosa, and. increase of the internal pressure of the device chamber by applying pressurized gas to the infiltration machine where the device is installed to force the liquid metal to infiltrate inside the porous preform,

f.solidificación del metal líquido. f. solidification of liquid metal.

Una ventaja de dicho procedimiento es que debido a que el espacio libre en la cámara cerrada es controlable y limitado la saturación en vapor metálico se alcanzará antes de que las pérdidas de metal sean significativas. An advantage of such a procedure is that because the free space in the closed chamber is controllable and limited saturation in metallic vapor will be achieved before the metal losses are significant.

Otra ventaj a es que al funcionar en vacío se puede trabaj ar con metales con elevada afinidad por el oxígeno en estado líquido, pues la oxidación deja de ser un problema ya que el vacío actúa como si fuese una atmósfera reductora. Another advantage is that when working in a vacuum, it is possible to work with metals with a high affinity for oxygen in the liquid state, since oxidation is no longer a problem since the vacuum acts as if it were a reducing atmosphere.

Otra ventaja es que evita la deposición del metal en los componentes del dispositivo pues la cámara cerrada de saturación actúa de trampa caliente para el vapor metálico impidiendo su deposición y posterior evaporación. Another advantage is that it prevents the deposition of the metal in the components of the device since the closed saturation chamber acts as a hot trap for the metallic vapor preventing its deposition and subsequent evaporation.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Se complementa la presente memoria descriptiva con un juego de figuras, ilustrativas del ejemplo preferente, y nunca limitativas de la invención. The present specification is complemented with a set of figures, illustrative of the preferred example, and never limiting the invention.

La figura 1 representa una vista en corte del Figure 1 represents a sectional view of the

dispositivo. device.

EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN DETAILED EXHIBITION OF THE PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

La presente invención consiste en un dispositivo para la infiltración de preformas porosas con metales líquidos de alta presión de vapor y en un procedimiento de utilización del mismo. The present invention consists of a device for the infiltration of porous preforms with liquid metals of high vapor pressure and a method of use thereof.

Con alta presión de vapor se específica la superior a 10-3 mm Hg. With high vapor pressure, the higher than 10-3 mm Hg is specified.

Dicho dispositivo (1) comprende distintos elementos: una preforma porosa (2), un crisol de infiltración (3) que alberga a su vez dicha preforma porosa (2) y el metal líquido (4) que será infiltrado en la miema, produciéndose la infiltración mediante gas presurizado y un crisol de saturación (5) dispuesto de tal forma que queda invertido respecto al crisol de infiltración (3) cubriéndolo y formando así una cámara de saturación cerrada (6). Said device (1) comprises different elements: a porous preform (2), an infiltration crucible (3) which in turn houses said porous preform (2) and the liquid metal (4) that will be infiltrated into the mymema, producing the infiltration by pressurized gas and a saturation crucible (5) arranged in such a way that it is inverted with respect to the infiltration crucible (3) covering it and thus forming a closed saturation chamber (6).

En definitiva, el dispositivo introduce una cámara de saturación cerrada (6), que es el espacio encerrado entre el crisol de infiltración (3) y el crisol de saturación (5) fácilmente desmontable, que puede entenderse como una trampa caliente para el vapor metálico generado en su interior. Esta cámara de saturación cerrada (6) impide que el metal se evapore por medio de la saturación del medio en vapor metálico, de manera que evita pérdidas volumétricas apreciables del metal. In short, the device introduces a closed saturation chamber (6), which is the space enclosed between the infiltration crucible (3) and the easily removable saturation crucible (5), which can be understood as a hot trap for metallic vapor generated inside. This closed saturation chamber (6) prevents the metal from evaporating by means of saturating the medium in metallic vapor, so as to avoid appreciable volumetric losses of the metal.

Debido a su sencillez, se puede adaptar en cualDue to its simplicity, it can be adapted in which

quier máquina de infiltración convencional. Dicha adaptación resulta de cubrir el crisol de infiltración (3) que contiene la preforma porosa (2) a infiltrar y el metal infiltrante con otro crisol de saturación (5) invertido que se aj uste lo más posible al anterior. De esta forma la preforma porosa (2) y el metal quedan encerrados en la cámara de saturación cerrada (6) cuyo montaje y desmontaje solamente implica el deslizamiento de ambos crisoles, crisol de infiltración (3) Y crisol de saturación (5) entre sí. Any conventional infiltration machine. Said adaptation results from covering the infiltration crucible (3) containing the porous preform (2) to be infiltrated and the infiltrating metal with another inverted saturation crucible (5) that is adjusted as much as possible to the previous one. In this way the porous preform (2) and the metal are enclosed in the closed saturation chamber (6) whose assembly and disassembly only involves the sliding of both crucibles, infiltration crucible (3) and saturation crucible (5) with each other. .

Adicionalmente, para asegurar la funcionalidad de la cámara de saturación cerrada (6), se puede colocar una pieza mecanizada de material aislante térmico que actúe de capucha, no mostrada en las figuras, sobre el crisol de saturación (5) invertido en la parte superior del dispositivo, con objeto de mantener dicho crisol siempre a temperatura más elevada que el resto. Additionally, to ensure the functionality of the closed saturation chamber (6), a machined piece of thermal insulating material that acts as a hood, not shown in the figures, can be placed on the saturation crucible (5) inverted in the upper part of the device, in order to keep said crucible always at a higher temperature than the rest.

El dispositivo resultante puede ser introducido en el interior de cualquier cámara de infiltración convencional a la que se le puede aplicar vacío, elevar la temperatura y aplicar presión por medio de un gas. The resulting device can be introduced into any conventional infiltration chamber to which vacuum can be applied, raise the temperature and apply pressure by means of a gas.

El material del que está hecho el crisol de infiltración (3) se selecciona de manera preferente del siguiente grupo: acero comercial, grafito, cerámica de alta densidad del tipo A1203 o Si02. Además, dicho material puede estar modificado superficialmente para evitar cualquier reacción química con el metal infiltrante. The material from which the infiltration crucible (3) is made is preferably selected from the following group: commercial steel, graphite, high density ceramic of type A1203 or Si02. In addition, said material may be superficially modified to avoid any chemical reaction with the infiltrating metal.

El material del que está hecho el crisol de saturación (5) se selecciona de manera preferente del siguiente grupo: acero comercial , grafito, cerámica de alta densidad del tipo A1203 o Si02. Además, dicho material puede estar modificado superficialmente para evitar cualquier reacción química con el metal infiltrante. The material from which the saturation crucible (5) is made is preferably selected from the following group: commercial steel, graphite, high density ceramic of type A1203 or Si02. In addition, said material may be superficially modified to avoid any chemical reaction with the infiltrating metal.

El material del que está hecha la capucha de aislamiento térmico, en caso de utilizarse cubriendo al crisol de saturación (5), se selecciona de manera preferente del siguiente grupo: cerámica de alta o baja densidad del tipo A1203 o Si02, cerámica de base A1203 o Si02 de textura porosa y de alta capacidad de mecanizado. The material from which the thermal insulation hood is made, if used covering the saturation crucible (5), is preferably selected from the following group: high or low density ceramic type A1203 or Si02, base ceramic A1203 or Si02 of porous texture and high machining capacity.

Los metales líquidos de alta presión de vapor High pressure liquid vapor metals

(Pv ), siendo ésta superior a 10-3 mm Hg se seleccionan de manera preferente del siguiente grupo de metales puros o aleaciones que los pueden contener: Sr, Ca, Pb, Zn, Mg, Mn y Cr. (Pv), this being greater than 10-3 mm Hg, they are preferably selected from the following group of pure metals or alloys that may contain them: Sr, Ca, Pb, Zn, Mg, Mn and Cr.

El crisol de infiltración (3) es, en una realización, de base preferentemente plana. El crisol de saturación (5) es, en la misma u otra realización, de base preferentemente plana o semiesférica. Asimismo, este crisol de saturación (5) tiene un contorno preferentemente adaptable en ±O.lmm al crisol de infiltración The infiltration crucible (3) is, in one embodiment, preferably flat base. The saturation crucible (5) is, in the same or another embodiment, preferably flat or hemispherical base. Also, this saturation crucible (5) has a contour preferably adaptable in ± O.lmm to the infiltration crucible

(3) . (3) .

El procedimiento de utilización del dispositivo The device usage procedure

(1) (one)
comprende las siguientes etapas: understands the following stages:

a. disposición to. provision
de la preforma porosa (2) en el from the preform porous (2) in he

interior inside
del crisol de infiltración (3), y del metal of the melting pot from infiltration (3), Y of the metal

líquido liquid
infiltrante en su parte superior por encima de infiltrant in its part higher by over from

dicha preforma porosa said porous preform
(2), (2),

b. disposición del crisol de saturación (5) invertido cubriendo el crisol de infiltración (3) con la función de crear una cámara de saturación cerrada (6) b. arrangement of the saturation crucible (5) inverted covering the infiltration crucible (3) with the function of creating a closed saturation chamber (6)

para lograr la saturación del to achieve saturation of
vapor metálico, metallic steam,

c. aplicación C. application
de vacío a dicho dispositivo (1) from empty to saying device (one)

hasta until
un valor por debajo de 50 mbar, a value below fifty mbar

d. aumento d. increase
de la temperatura del dispositivo (1) from the temperature of the device (one)

hasta al up to
menos la temperatura de fusión del metal, less the temperature of fusion of metal,

e.aumento de la presión interior de la cámara de saturación cerrada (6) del dispositivo (1) mediante la aplicación de gas presurizado a la máquina de infiltración donde esté instalado el dispositivo (1) para forzar al metal líquido a infiltrar en el interior de la preforma porosa (2), E. Increase the internal pressure of the closed saturation chamber (6) of the device (1) by applying pressurized gas to the infiltration machine where the device (1) is installed to force the liquid metal to infiltrate inside of the porous preform (2),

f.solidificación del metal líquido. f. solidification of liquid metal.

Entre las etapas c y d se añade otra etapa que consiste en la aplicación de un gas inerte en la cámara de saturación cerrada (6) hasta una presión inferior a la de infiltración del medio poroso con objeto de evitar la posterior evaporación del metal por efecto del vacío. Between the stages c and d, another stage is added, which consists in the application of an inert gas in the closed saturation chamber (6) to a pressure lower than that of infiltration of the porous medium in order to avoid the subsequent evaporation of the metal due to the vacuum .

En el procedimiento descrito, el calentamiento a vacío logra la evaporación de los metales altamente volátiles. Puesto que el metal se encuentra en el interior de la cámara de saturación cerrada (6) generada por ambos crisoles, crisol de infiltración (3) Y crisol de saturación (5), la atmósfera del medio se enriquecerá rápidamente en vapor del metal hasta que se alcance un equilibrio, deteniéndose de este modo la evaporación del metal. Dado que el espacio libre en la cámara de saturación cerrada (6) es controlable y generalmente muy limitado, la saturación en vapor metálico se alcanzará antes de que las pérdidas de metal sean significativas. In the described process, vacuum heating achieves the evaporation of highly volatile metals. Since the metal is inside the closed saturation chamber (6) generated by both crucibles, infiltration crucible (3) and saturation crucible (5), the atmosphere of the medium will rapidly enrich the metal vapor until a balance is reached, thus stopping the evaporation of the metal. Since the free space in the closed saturation chamber (6) is controllable and generally very limited, metal vapor saturation will be achieved before the metal losses are significant.

El hecho de que el dispositivo permita trabajar en vacío aporta múltiples ventajas en el caso de que se trabaje con metales con elevada afinidad por el oxígeno The fact that the device allows to work in a vacuum provides multiple advantages in the case of working with metals with high affinity for oxygen

en estado líquido, ya que la presión parcial de oxígeno en la cámara de saturación cerrada (6) de infiltración se reduce tanto que la oxidación deja de ser un problema para muchos metales. in a liquid state, since the partial pressure of oxygen in the closed saturation chamber (6) of infiltration is reduced so much that oxidation is no longer a problem for many metals.

Estos óxidos suelen ser compuestos de elevado punto de fusión. En estos casos, la presencia de una cámara de saturación cerrada (6) es de gran ayuda porque así como para el vapor metálico ésta actúa de trampa These oxides are usually high melting compounds. In these cases, the presence of a closed saturation chamber (6) is of great help because as well as for the metallic vapor it acts as a trap

10 caliente impidiendo su deposición y posterior evaporación, para estos óxidos, con alto punto de fusión, actúa de trampa fría, depositándose consecuentemente en las paredes interiores del crisol de saturación (5) invertido. 10 hot preventing its deposition and subsequent evaporation, for these oxides, with a high melting point, acts as a cold trap, consequently deposited on the inner walls of the inverted saturation crucible (5).

15 Una consecuencia sumamente positiva es que, en cualquier caso, el dispositivo permite la obtención de un material compuesto libre de óxidos. 15 An extremely positive consequence is that, in any case, the device allows obtaining a composite material free of oxides.

20 Finalmente, un efecto práctico de gran relevancia es que este dispositivo evita por completo que el metal se deposite en las diferentes partes de la máquina de infiltración donde esté instalado. 20 Finally, a practical effect of great relevance is that this device completely prevents the metal from depositing in the different parts of the infiltration machine where it is installed.

Claims (11)

REIVINDICACIONES
l.-Dispositivo l.-Device
(1) para la infiltración de pre (one) for the infiltration from pre
formas shapes
porosas con metales líquidos de alta presión de porous with metals liquids from high Pressure from
vapor, steam,
siendo ésta superior a 10-3 mm Hg, que comprende being is higher to 10-3 mm Hg, that understands
distintos elementos: una preforma porosa (2), un crisol de infiltración (3) que alberga a su vez dicha preforma porosa (2) y el metal líquido (4) que será infiltrado en la misma produciéndose la infiltración mediante gas presurizado caracterizado porque comprende un crisol de saturación (5) dispuesto de tal forma que queda invertido respecto al crisol de infiltración (3) cubriéndolo y formando así una cámara de saturación cerrada (6). different elements: a porous preform (2), an infiltration crucible (3) which in turn houses said porous preform (2) and the liquid metal (4) that will be infiltrated therein causing infiltration by pressurized gas characterized in that it comprises a saturation crucible (5) arranged in such a way that it is inverted with respect to the infiltration crucible (3) covering it and thus forming a closed saturation chamber (6).
2. 2.
-Dispositivo según la reivindicación 1 en el que cubriendo al crisol de saturación (5) se dispone una capucha de aislamiento térmico. -Device according to claim 1 wherein covering the saturation crucible (5) a thermal insulation hood is provided.
3. 3.
-Dispositivo según las reivindicaciones anteriores en el que el material del que está hecho el crisol de infiltración (3) está seleccionado del siguiente grupo: acero comercial, grafito, cerámica de alta densidad del tipo A1203 o Si02. -Device according to the preceding claims in which the material from which the infiltration crucible (3) is made is selected from the following group: commercial steel, graphite, high density ceramic of the type A1203 or Si02.
4. Four.
-Dispositivo según las reivindicaciones anteriores en el que el material del que está hecho el crisol de saturación (5) está seleccionado del siguiente grupo: acero comercial, grafito, cerámica de alta densidad del tipo A1203 o Si02. -Device according to the preceding claims in which the material of which the saturation crucible is made (5) is selected from the following group: commercial steel, graphite, high density ceramic of the type A1203 or Si02.
5. 5.
-Dispositivo según las reivindicaciones anteriores en el que el material de que está hecha la capucha de aislamiento térmico está seleccionado del siguiente grupo: cerámica de alta o baja densidad del tipo A1203 o Si02, cerámica de base A1203 o Si02 de textu-Device according to the preceding claims in which the material of which the thermal insulation hood is made is selected from the following group: high or low density ceramic of type A1203 or Si02, base ceramic A1203 or Si02 of textu
ra porosa y de alta capacidad de mecanizado. Porous and high machining capacity.
6. 6.
-Dispositivo según las reivindicaciones anteriores en el que los metales líquidos de alta presión de -Device according to the preceding claims wherein the high pressure liquid metals of
7. 7.
-Dispositivo según las reivindicaciones anteriores en el que el crisol de infiltración (3) es de base plana. -Device according to the preceding claims in which the infiltration crucible (3) is flat based.
8. 8.
-Dispositivo según las reivindicaciones anteriores en el que el crisol de saturación (5) es de base plana o semiesférica. -Device according to the preceding claims wherein the saturation crucible (5) is flat or hemispherical base.
9. 9.
-Dispositivo según las reivindicaciones anteriores en el que el crisol de saturación (5) tiene un contorno preferentemente adaptable en ±O. 1mm al crisol de infiltración (3). -Device according to the preceding claims in which the saturation crucible (5) has a contour preferably adaptable in ± O. 1mm to the infiltration crucible (3).
vapor steam
se seleccionan del siguiente grupo de metales be select of the next group from metals
puros cigars
o aleaciones que los pueden contener: Sr, Ca, Pb, or alloys that the they can contain: Mr, AC, Pb,
Zn, Zn,
Mg, Mn y Cr. Mg, Mn Y Cr.
10.-Procedimiento de utilización del dispositivo 10.-Device use procedure (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque comprende las siguientes etapas: (1) according to any of the preceding claims characterized in that it comprises the following steps:
a. to.
disposición de la preforma porosa (2) en el interior del crisol de infiltración (3), y del metal líquido infiltrante (4) en su parte superior por encima de dicha preforma porosa arrangement of the porous preform (2) inside the infiltration crucible (3), and the infiltrating liquid metal (4) in its upper part above said porous preform
(2) , (2) ,
b. b.
disposición del crisol de saturación (5) invertido cubriendo el crisol de infiltración arrangement of the saturation crucible (5) inverted covering the infiltration crucible
(3) con la función de crear una cámara de saturación cerrada (6) para lograr la saturación del vapor metálico, (3) with the function of creating a closed saturation chamber (6) to achieve saturation of metallic vapor,
c. C.
aplicación de vacío a dicho dispositivo (1) vacuum application to said device (1)
hasta un valor por debajo de 50 mbar, up to a value below 50 mbar, d. aumento de la temperatura del dispositivo (1) hasta al menos la temperatura de fusión del metal, d. increase of the temperature of the device (1) to at least the melting temperature of the metal, 5 e. aumento de la presión interior de la cámara de saturación cerrada (6) del dispositivo (1) mediante la aplicación de gas presurizado a la máquina de infiltración donde esté instalado el dispositivo (1) para forzar al metal líqui5 e. increase of the internal pressure of the closed saturation chamber (6) of the device (1) by applying pressurized gas to the infiltration machine where the device (1) is installed to force the liquid metal 10 do a infiltrar en el interior de la preforma porosa (2), 10 c to infiltrate inside the porous preform (2), f. solidificación del metal líquido. F. solidification of the liquid metal.
11.-Procedimiento, según la reivindicación 10 en 11.-Procedure according to claim 10 in 15 el que entre las etapas c y d se añade otra etapa que consiste en la aplicación de un gas inerte en la cámara de saturación cerrada (6) hasta una presión inferior a la de infiltración del medio poroso con objeto de evitar la posterior evaporación del metal por efecto del vacío. 15 which between the stages c and d is added another stage consisting in the application of an inert gas in the closed saturation chamber (6) to a pressure lower than the infiltration of the porous medium in order to avoid the subsequent evaporation of the metal by vacuum effect. 1~ 3  1 ~ 3 Fig.1 Fig. 1
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