ES2677394T3 - Procedimiento de fabricación de una pieza que comprende aluminio - Google Patents

Procedimiento de fabricación de una pieza que comprende aluminio Download PDF

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Vincent Fournee
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SA Ateliers Cini
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Abstract

Procedimiento de fabricación de una pieza que comprende aluminio, caracterizado por que comprende una etapa de sinterización selectiva por láser de una mezcla que comprende: - un polvo de polímero, - un polvo de una aleación de aluminio casi-cristalina, y - un polvo de un compuesto de refuerzo que forma un ángulo de contacto con una gota de polímero depositada en su superficie inferior a 90° y que presenta una conductividad térmica a 20°C inferior a 100 W/m.K, no excediendo la suma del peso de la aleación y del peso del compuesto de refuerzo el 80% del peso total de la mezcla.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento de fabricacion de una pieza que comprende aluminio
La presente invencion se refiere a un procedimiento de fabricacion de piezas funcionales que comprenden aluminio, en particular a un procedimiento de fabricacion rapida de piezas funcionales compuestas que comprenden aluminio. Tiene tambien por objeto las piezas obtenidas con la ayuda del procedimiento.
Se conoce, para obtener unas piezas funcionales rigidas que presentan un aspecto metalico de aluminio moldeado, someter una mezcla de polvos de aluminio cristalino y de una matriz de poliamida a un procedimiento de sinterizacion selectiva por laser. Tales piezas se comercializan, por ejemplo, bajo la denominacion DuraForm® AF por la compania 3D SYSTEMS o tambien bajo la denominacion ALUMIDE® por la compania EOS.
Cuando la mezcla se sinteriza bajo la accion del laser, las piezas tienen el inconveniente de presentar un grado de porosidad elevado, y por lo tanto no sellarse bajo presion. Es asi necesario, si se desea obtener una estanqueidad satisfactoria, recubrir el material de una capa de revestimiento estanco, tipicamente de una capa de resina, lo que hace al procedimiento de fabricacion de las piezas mas largo y mas complejo.
Para remediar estos inconvenientes, se ha propuesto en el documento FR 2 950 826 un procedimiento que comprende una etapa de sinterizacion selectiva por laser de una mezcla que comprende un polvo de polimero y un polvo de una aleacion de aluminio casi-cristalina.
Por otro lado, el documento EP 1 468 812 A1 describe una mezcla de polvo de sinterizacion para el prototipado rapido.
La invencion pretende mejorar las propiedades de dureza y de resistencia al desgaste de las piezas funcionales obtenidas por este procedimiento, y hacer estas piezas menos fragiles.
La invencion propone asi un procedimiento que permite obtener rapidamente unas piezas funcionales de forma compleja que presentan un aspecto metalico y que poseen una muy buena estanqueidad, presentando dichas piezas ademas una fragilidad reducida y muy buenas propiedades de dureza y de resistencia al desgaste.
La presente invencion tiene asi por objeto un procedimiento de fabricacion de una pieza que comprende aluminio.
El procedimiento segun la invencion comprende una etapa de sinterizacion selectiva por laser de una mezcla que comprende:
- un polvo de polimero,
- un polvo de una aleacion de aluminio casi-cristalina, y
- un polvo de un compuesto de refuerzo que forma un angulo de contacto con una gota de polimero colocada en su superficie inferior a 90° y que presenta una conductividad termica a 20°C inferior a 100 W/m.K,
no excediendo la suma del peso de la aleacion y del peso del compuesto de refuerzo el 80% del peso total de la mezcla.
El peso de la aleacion es preferentemente inferior o igual al 50% de la suma del peso de aleacion y del peso del compuesto de refuerzo. La cantidad de polvo del compuesto de refuerzo se selecciona asi de manera que la fraccion volumica del compuesto de refuerzo, despues de la etapa de sinterizacion, no exceda del 30% del volumen total de la pieza.
El angulo de contacto es inferior a 90°, y preferentemente inferior a 40°.
La conductividad termica a 20°C del compuesto de refuerzo es inferior a 100 W/m.K, y preferentemente inferior a 60 W/m.K.
La sinterizacion selectiva por laser, tambien denominada Selective Laser Sintering (SLS) en ingles, es un procedimiento que permite el conformado de una pieza por aportacion sucesiva de materia en forma de polvo.
Este procedimiento utiliza un laser para transformar un material en forma de polvos, que comprende una mezcla de polvos metalicos y de polvo de polimero, en un objeto solido por sinterizacion selectiva sin presion exterior.
Se sabe que la sinterizacion selectiva por laser permite realizar unas piezas sin limites de forma, con una gran precision (± 0,2 mm), pero con un grado de porosidad importante.
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Cuando el procedimiento se realiza a partir de una mezcla de polvos que comprenden una cantidad limitada de aleacion de aluminio casi-cristalina, la pieza obtenida presente un grado muy reducido de porosidad, y por lo tanto una estanqueidad mas elevada que cuando el procedimiento se realiza a partir de polvo de aluminio cristalino. Utilizando una aleacion de aluminio casi-cristalina, la pieza obtenida presenta propiedades mecanicas, en particular de desgaste, de friccion y de dureza, mejoradas.
La solicitante ha descubierto ademas, de manera sorprendente, que anadiendo un compuesto que presenta las propiedades descritas anteriormente de angulo de contacto y de conductividad termica, la pieza obtenida conservaba las propiedades de estanqueidad de las piezas obtenidas mediante el procedimiento del documento FR 2 950 826, presentando al mismo tiempo una fragilidad menor y una duracion y una resistencia al desgaste mejoradas. Ademas, la mejora de las propiedades se obtiene con una fraccion volumica de polvos de aleacion de aluminio casi-cristalina y de compuesto de refuerzo inferior al necesario cuando el polvo de aleacion de aluminio casi-cristalina se utiliza solo.
El angulo de contacto se puede medir mediante cualquier tecnica conocida por el experto en la materia, y en particular mediante el procedimiento denominado “de la gota depositada”.
Este metodo consiste en depositar una gota de liquido de aproximadamente 0,4 ml sobre la superficie del material a estudiar, y en medir el angulo de contacto 0 entre el liquido y el solido. Este angulo corresponde al angulo entre la tangente y la gota en el punto de contacto y la superficie del material (vease la figura 1). De manera general, la forma de una gota en la superficie de un solido se rige por tres parametros:
* la energia interfacial solido/liquido (Ysl)
* la energia interfacial solido/vapor (Ysv)
* la energia interfacial liquido/vapor (Ylv)
Estas tres magnitudes se relacionan con el angulo de contacto 0 por la ley de Young (figura 1):
Ysv = Ysi + Ylv-COS 9 En esta relation, las energias interfaciales Ysv, Ysl e Ylv se expresan en mJ.m-2 y el angulo de contacto en grados.
Por si solo, el angulo de contacto 0 da una indicacion sobre la humectabilidad del material. En efecto, la medicion de 0 permite deducir el caracter no humectante (gran angulo, baja energia interfacial) o humectante (pequeno angulo, gran energia interfacial) de la superficie. Cuanto mas reducido sea este angulo, mas mojara la superficie el liquido. A la inversa, la no humectabilidad completa se obtendra con un angulo de 180° (es decir una esfera de liquido en contacto con el sustrato).
El protocolo utilizado para preparar la superficie de las muestras antes de efectuar las mediciones del angulo de contacto se ilustra en la figura 2.
La superficie de las muestras A se pule al agua con papel abrasivo SiC al grado 4000 (que corresponde a un tamano medio de granos inferior a 8 mm). Las muestras A se limpian despues en un tanque de ultrasonidos y despues se aclaran con metanol y se secan con un secador electrico. Antes y despues de cada serie de medidas, se escurren con un papel optico y despues se dejan al aire libre. Para evitar contaminar las muestras A con las manos, estas se manipulan con la ayuda de una pinza metalica.
Las mediciones se realizan, por ejemplo, con la ayuda de un aparato comercializado bajo la denominacion Digidrop Contacto Angle Meter por la compania GBX Scientific Instrument, y que esta situado en una sala climatizada. Este aparato esta equipado de una fuente luminosa B, de una jeringa C controlada manualmente para formar la gota a depositar, de un porta-muestras cuyo desplazamiento (horizontal y vertical) se realiza tambien de manera manual, y de una camara video D que permite obtener la imagen del conjunto gota-jeringa-muestra en una pantalla de ordenador E. Antes de las mediciones, se realiza un enfoque con la camara D en el sitio en el que se depositara una gota F. La medicion del angulo 0 se realiza de modo automatico por medio de un analisis dinamico de la imagen.
La mezcla de polvos puede estar constituida de polvo de polimero, de polvo de aleacion de aluminio casi-cristalina y de polvo de compuesto de refuerzo.
La mezcla puede asimismo comprender unos adyuvantes. Se puede realizar, por ejemplo, un tratamiento de funcionalizacion de la superficie de las particulas con aminosilano a fin de mejorar la adherencia entre la matriz de polimero y la aleacion y/o el compuesto de refuerzo.
El compuesto de refuerzo se puede seleccionar entre las ceramicas y las aleaciones metalicas.
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En el caso en el que el compuesto de refuerzo es una ceramica, este puede seleccionarse entre los boruros, los carburos, los oxidos, los nitruros y sus mezclas.
En el caso en el que el compuesto de refuerzo es una aleacion metalica, esta se puede seleccionar entre los aceros inoxidables (a base de hierro), las aleaciones de titanio (a base de titanio), los bronces (a base de cobre), las superaleaciones (en particular a base de niquel, cobalto o hierro) y sus mezclas. El termino “a base de” significa “que comprende mas del 50% en peso de”.
El compuesto de refuerzo puede seleccionarse muy particularmente entre B4C (carburo de boro), WC/Co (carburo de tungsteno/cobalto), TiB2 (diboruro de titanio), TiO2 (dioxido de titanio), los compuestos a base de AbO3 (por ejemplo alumina, rubi, zafiro), los compuestos a base de SiO2 (por ejemplo silice, cuarzo, vidrio), ZrO2 (circonio), NB (nitruro de boro), Si3N4 (nitruro de silicio), los aceros inoxidables (por ejemplo Fe72Cri8Nii0; Fe70Cr25Al5), las aleaciones titanio/aluminio/vanadio (por ejemplo de tipo TA6V (como Tig0Al6V4)), las aleaciones a base de cobre (por ejemplo bronce Cug4Sn6 o Cu8gSn11; Cu55Ni45), las superaleaciones a base de niquel, cobalto o hierro, como por ejemplo las aleaciones comercializadas bajo la denominacion Inconel® por la compania Special Metals Corporation. El compuesto de refuerzo puede tambien ser una mezcla de estos diferentes compuestos.
La pieza obtenida mediante el procedimiento de la invencion es un material compuesto que comprende, en particular, una matriz de polimero, una aleacion metalica compleja eventualmente multifasica, y un compuesto de refuerzo.
La aleacion de aluminio casi-cristalina puede ser una aleacion metalica compleja que comprende un porcentaje atomico de aluminio superior al 50%.
El procedimiento de la invencion se realiza a partir de un polvo de una aleacion de aluminio casi-cristalina. En el presente texto, “aleacion casi-cristalina” designa una aleacion que comprende una o varias fases casi-cristalinas que son o bien unas fases casi-cristalinas en el sentido estricto, o bien unas fases aproximantes. Las fases casi- cristalinas en el sentido estricto son fases que presentan unas simetrias de rotacion normalmente incompatibles con la simetria de translacion, es decir simetrias de eje de rotacion del orden de 5, 8, 10 o 12, siendo estas simetrias reveladas por las tecnicas de difraccion. A titulo de ejemplo, se puede citar la fase icosaedrica de grupo puntual m3 5 y la fase decagonal de grupo puntual 10/mmm.
Las fases aproximantes o compuestos aproximantes son unos cristales verdaderos en la medida en la que su estructura cristalografica sigue siendo compatible con la simetria de translacion, pero que presentan, en el cliche de difraccion de electrones, unas figuras de difraccion cuya simetria es similar a una simetria del orden de 5, 8, 10 o 12. Son fases caracterizadas por una celda elemental que contiene varias decenas, incluso varios centenares de atomos, y cuyo orden local presenta unas disposiciones de simetrias casi icosaedrica o decagonal similar a las fases casi-cristalinas semejantes.
Entre estas fases, se puede citar a titulo de ejemplo la fase ortorrombica O1, caracteristica por una aleacion que tiene la composicion atomica Al^Cu^Fe^Crs, cuyos parametros de celda en nm son: a0(1) = 2,366, b0(1) = 1,267, c0(1) = 3,252. Esta fase ortorrombica O1 se denomina aproximante de la fase decagonal. La naturaleza de las dos fases se puede identificar por microscopia electronica de transmision.
Se puede tambien citar la fase romboedrica de parametros aR = 3,208 nm, a = 36°, presente en las aleaciones de composicion atomica similares a Al64Cu24Fe12. Esta fase es una fase aproximante de la fase icosaedrica.
Se pueden citar tambien unas fases O2 y O3 ortorrombicas de parametros respectivos en nm a0(2) = 3,83; b0(2) = 0,41; c0(2) = 5,26 asi como ao(3) = 3,25; bo(S) = 0,41; co(3) = 9,8, presentes en una aleacion de composicion atomica Al63Cu17>5Co17>5Si2 o tambien la fase ortorrombica O4 de parametros en nm a0(4) = 1,46; b0(4) = 1,23; c0(4) = 1,24, que se forma en la aleacion cuya composicion atomica es Al63Cu8Fe12Cr17.
Se puede citar tambien una fase C, de estructura cubica, observada muy frecuentemente en coexistencia con las fases aproximantes o casi-cristalinas verdaderas. Esta fase, que se forma en algunas aleaciones Al-Cu-Fe y Al-Cu- Fe-Cr, consiste en una estructura, por efecto de orden quimico de los elementos de aleacion con respecto a los sitios de aluminio, de una fase de estructura de tipo Cs-Cl y de parametro de red a1 = 0,297 nm. Un diagrama de difraccion de esta fase cubica se ha publicado para una muestra de fase cubica pura y de composicion atomica Al65Cu20Fe15 en numero de atomos.
Se puede citar tambien una fase H de estructura hexagonal que deriva directamente de la fase C como lo demuestran las relaciones de epitaxia observadas por microscopia electronica entre cristales de las fases C y H y
las relaciones simples que relacionan los parametros de las redes cristalinas, a saber 9h
,cH = 3^3ajl
aproximado) y
(al 4,5%
(al 2,5% aproximado). Esta fase es isotipica de una fase hexagonal, designada
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OAlMn, descubierta en aleaciones Al-Mn que contienen el 40% en peso de Mn.
La fase cubica, sus superestructuras y las fases que derivan de ella, constituyen una clase de fases aproximantes de las fases casi-cristalinas de composiciones similares.
Las aleaciones casi-cristalinas del sistema Al-Cu-Fe y del sistema Al-Fe-Co-Cr son particularmente apropiadas para la realizacion del procedimiento de la presente invencion. Se pueden citar en particular las aleaciones que tienen una de las composiciones atomicas siguientes: A^C^s^Fe^^, Al5gCu25,5Fei2,5B3, AlyiCugjFee.yCriQ^, y Al7i,3Fe8,iCoi2,8Cr7,8. Estas aleaciones se comercializan por la compania Saint-Gobain. En particular, la aleacion Al5gCu25.5Fe12.4B3 se comercializa bajo la denominacion Cristome Fi, la aleacion Al7iCug,7Fe8,7Cri0,6 se comercializa bajo la denominacion Cristome Ai, y la aleacion Al7i,3Fe8,iCoi2,8Cr7,8 se comercializa bajo la denominacion Cristome BTi. Estas aleaciones complejas tienen por ventaja poseer unas propiedades tribologicas (friccion y desgaste), de superficie (baja energia de superficie), mecanicas (dureza, limite de elasticidad y modulo de Young), de conductividad termica y electrica (resistividad elevada), diferentes de las de las aleaciones de aluminio cristalinas.
El polimero puede seleccionare, por ejemplo, entre los polimeros organicos termoplasticos tales como las poliamidas (por ejemplo de tipo Nailon 6, Nailon ii, Nailon i2), los copolimeros de amida (por ejemplo el Nailon 6-i2), los poliacetatos, los polietilenos, asi como la polieteretercetona, designada por las siglas PEEK (PolyEtherEtherKetone en ingles).
Los polimeros preferidos son las poliamidas y la polieteretercetona.
Para una mejor obtencion del aspecto metalico, la mezcla puede contener del i al 30% en peso de aleacion de aluminio casi-cristalina, mas particularmente del i0 al 20%.
La fraccion volumica de la aleacion de aluminio casi-cristalina se podra calcular facilmente por el experto en la materia a partir de la masa y de la masa volumica de los diferentes constituyentes de la mezcla.
La mezcla puede contener del 20 al 98% en peso de polimero, mas particularmente del 35 al 70%.
Para obtener mejores propiedades mecanicas, la mezcla puede contener del i al 50% en peso de compuesto de refuerzo, mas particularmente del i0 al 45%.
En la mezcla de polvos utilizada para la realizacion del procedimiento, las particulas de aleaciones tienen preferentemente una granulometria media inferior a 120 pm, mas particularmente comprendida entre i0 y 75 pm, y las particulas de polimero tienen preferentemente una granulometria media comprendida entre 1 y 90 pm, mas particularmente entre 40 y 75 pm.
Las particulas de compuesto de refuerzo tienen preferentemente una granulometria media inferior a 125 pm, mas particularmente inferior a 90 pm, y aun mas particularmente comprendida entre 10 y 75 pm.
Las particulas de aleacion de aluminio casi-cristalina y de compuesto de refuerzo pueden tener mas generalmente una granulometria media comprendida entre 1 y 120 pm, y las particulas de polimero pueden tener una granulometria media comprendida entre 1 y 120 pm.
La sinterizacion selectiva por laser es preferentemente asistida por ordenador.
En un modo de realizacion particular, la mezcla de polvos se calienta hasta una temperatura inferior en algunos grados Celsius a la temperatura de fusion del polimero, por ejemplo hasta una temperatura inferior de 1 a 10°C a la temperatura de fusion del polimero. La energia necesaria para la fusion se aporta despues por el laser.
La invencion tiene tambien por objeto una pieza que comprende aluminio obtenida por un procedimiento descrito anteriormente. Las piezas obtenidas pueden presentar un grado de porosidad volumica inferior al 5% y en particular inferior al 3%, y mas particularmente inferior al 1%.
De manera equivalente, la densidad aparente igual a la relacion masa/volumen de la pieza puede ser superior o igual al 95% de la densidad teorica de la pieza, y en particular superior o igual al 97% de la densidad teorica de la pieza, y mas particularmente superior o igual al 99% de la densidad teorica de la pieza.
El procedimiento de la invencion es particularmente util para la fabricacion rapida de piezas ligeras de densidad aparente comprendidas entre 1 y 3 g/cm3 y sin limites de forma. La sinterizacion selectiva por laser permite una elaboracion facil y no toxica de piezas que tienen la forma compleja deseada. La utilizacion de una aleacion de aluminio casi-cristalina y de un compuesto de refuerzo permite la elaboracion de piezas que presentan una estanqueidad superior a la de las piezas obtenidas con el aluminio cristalino.
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Las piezas obtenidas presentan ademas unas propiedades mecanicas destacables, y en particular unas propiedades de desgaste, friccion y dureza que son mejores que las de las piezas obtenidas con el aluminio cristalino.
Otras caracteristicas y ventajas de la presente invencion apareceran mas claramente a partir de la lectura de los ejemplos siguientes, a los que no esta no obstante limitada, realizandose la descripcion en referencia a los dibujos anexos, en los que:
- las figuras 1 y 2, ya descritas, son utiles para la comprension de la invencion, y
- la figura 3 ilustra esquematicamente un dispositivo que permite realizar el procedimiento segun la invencion.
Ejemplo 1: aleacion de aluminio casi-cristalina sola
Preparacion del polvo
Se ha preparado un polvo compuesto que comprende al menos dos naturalezas de polvos diferentes (polimero y aleacion metalica compleja). Cada tipo de polvo se pesa con precision a fin de obtener una fraccion volumica de aleacion metalica compleja en la pieza compuesta final del 30%. Los polvos se mezclan preferentemente de manera homogenea con la ayuda de un turbulador, lo que permitira obtener unas piezas que presentan unas propiedades mecanicas y de estanqueidad homogeneas. Aproximadamente se necesitan de diez a quince minutos para mezclar 20 kg de polvos.
Fabricacion de las piezas de material compuesto
Se han preparado varias piezas compuestas sometiendo a una sinterizacion selectiva por laser la mezcla de polvos constituida por el 65% en peso de un polvo de una aleacion AlCuFeB que tiene una granulometria comprendida entre 10 y 75 pm y el 35% en peso de un polvo de poliamida que es un polvo de Nailon 12 que tiene una granulometria media de 60 pm. La aleacion AlCuFeB es una aleacion casi-cristalina de composicion atomica nominal Al5gCu25,5Fe12,5B3, comercializada bajo la denominacion Cristome F1 por la compania Saint-Gobain. Esta aleacion esta constituida de la fase de estructura compleja (icosaedrica i) isoestructural a la fase i-Al62Cu25,5Fe12,5 y de una fase cubica isoestructural a la fase p-Al50(CuFe)50.
La sinterizacion selectiva por laser se puede realizar con la ayuda de un dispositivo 1 tal como se ilustra en la figura 3.
El dispositivo 1 de sinterizacion selectiva por laser comprende un deposito 2 de alimentacion de polvo en el que se coloca la mezcla, un rodillo 3 de aportacion y de distribucion de polvo, asi como un laser 4.
El laser 4 es, por ejemplo, un laser CO2, de potencia de 35 W. El haz laser se dirige por medio de un espejo 5 hacia la zona de polvo que se desea sinterizar, bajo una atmosfera, preferentemente neutra, por ejemplo bajo atmosfera de nitrogeno.
El procedimiento utiliza una plataforma de fabricacion calentada a una temperatura proxima de la temperatura de fusion del polimero. El laser traza la forma capa por capa y proporciona localmente, en cada estrato sucesivo de la mezcla inicial de polvos, la energia termica suficiente para llevar el polimero a una temperatura que provoca su fusion. Los polvos no sinterizados aseguran naturalmente el soporte de las capas siguientes. La plataforma de trabajo movil desciende del grosor de una capa, asegurandose el desplazamiento de la pieza vertical por un piston 6. Una nueva capa de polvo se extiende despues por el rodillo 3 y el ciclo vuelve a empezar para constituir la pieza capa por capa desde abajo hacia arriba. En lugar del rodillo 3, se podria tambien utilizar otro sistema mecanico como, por ejemplo, un raspador.
Propiedades de las piezas obtenidas
Las piezas obtenidas despues de la sinterizacion presentan una contraccion homogenea de 2 ± 0,2% segun los ejes horizontales x e y, y de 1,3 ± 0,2% segun el eje vertical z. La densidad aparente medida por la relacion masa/volumen de la pieza es siempre superior o igual al 99% de la densidad teorica, lo que implica un grado de porosidad volumica inferior al 1%. Las piezas obtenidas son estancas bajo una presion minima de 8 bares, de la temperatura ambiente hasta 100°C. La ganancia de volumen de desgaste aportada con respecto a la matriz de poliamida reforzada por aluminio cristalino es de aproximadamente el 70%. El coeficiente de friccion medido con la ayuda de un tribometro de tipo peon sobre disco (carga 10N, velocidad de deslizamiento 16 cm/s, diametro de la huella 1 cm) muestra una ganancia del orden del 30%. La dureza Shore D media es de 79±1.
Ejemplo 2: aluminio solo
Se ha reproducido el modo de realizacion del ejemplo 1, pero utilizando una mezcla de polvos constituida por el 52% en peso de un polvo de aleacion de aluminio cristalino (aluminio de serie 1000) y el 48% en peso de un polvo de
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poliamida que es un polvo de Nailon 12.
Las piezas obtenidas despues de la sinterizacion presentan una contraccion homogenea de 2 ± 0,2% segun los ejes x e y, y de 1,3 ± 0,2% segun el eje z. La densidad medida es siempre inferior o igual al 80% de la densidad teorica, lo que implica un grado de porosidad volumica superior al 20%. Las piezas no son estancas sin impregnacion de resina en la superficie. Las propiedades tribologicas de abrasion-desgaste y de friccion son mediocres. La dureza Shore D media es de 72±2.
Ejemplo 3: composicion utilizada en el procedimiento segun la invencion, con AlCuFeb y un compuesto de refuerzo
Se ha reproducido el modo de realizacion del ejemplo 1, pero utilizando una mezcla de polvos constituida de polvo de AlCuFeB y de polvo de TiO2. Cada tipo de polvo se pesa con precision a fin de obtener una fraccion volumica de aleacion metalica compleja del 5% y una fraccion volumica de TiO2 del 15% en la pieza compuesta final. La mezcla de polvos esta constituida por el 30% en peso de un polvo de la aleacion AlCuFeB del ejemplo 1 y el 70% en peso de TiO2. Esta primera mezcla de polvos se anade despues y luego se mezcla con un polvo de poliamida que es un polvo de Nailon 12, representando la primera mezcla de polvos el 50% en peso de la mezcla total.
Las piezas obtenidas despues de la sinterizacion presentan una contraccion homogenea de 2 ± 0,2% segun los ejes x e y, y de 1,3 ± 0,2% segun los ejes z. La densidad medida es siempre superior o igual al 98% de la densidad teorica, lo que implica un grado de porosidad volumica inferior al 2%. Las piezas obtenidas son estancas y de aspecto metalico. Son menos fragiles y sus propiedades de desgaste y de dureza se mejoran con respecto a las de las piezas de los ejemplos 1 y 2.
Ejemplo 4: composicion utilizada en el procedimiento segun la invencion, con AlCuFeCr y un compuesto de refuerzo
Se ha reproducido el modo de realizacion del ejemplo 1, pero utilizando una mezcla de polvos constituida de polvo de AlCuFeCr y de polvo de TiO2. Cada tipo de polvo se pesa con precision a fin de obtener una fraccion volumica de aleacion metalica compleja del 2,5% y una fraccion volumica de TiO2 del 12,5% en la pieza compuesta final. La mezcla de polvos esta constituida por el 16,5% en peso de un polvo de la aleacion AlCuFeCr y el 83,5% en peso de TiO2. Esta primera mezcla de polvos se anade despues y luego se mezcla con un polvo de poliamida que es un polvo de Nailon 12, representando la primera mezcla de polvos el 41% en peso de la mezcla total.
La aleacion AlCuFeCr es una aleacion metalica compleja de composicion atomica nominal Al71Cu9Fe10Cr10. Esta aleacion esta constituida de la fase aproximante ortorrombica O1-Al65Cu20Fe10Cr5 y de una fase cuadratica isoestructural a la fase w-Al70Cu20Fe10.
Las piezas obtenidas despues de la sinterizacion presentan una contraccion homogenea de 2 ± 0,2% segun los ejes x e y, y de 1,3 ± 0,2% segun el eje z. La densidad medida es siempre superior o igual al 98% de la densidad teorica, lo que implica un grado de porosidad volumica inferior al 2%. Las piezas obtenidas son estancas y de aspecto metalico. Las propiedades de desgaste y de dureza se mejoran con respecto a las de las piezas de los ejemplos 1 y 2.
Ejemplo 5: AlCuFeCr y un compuesto de refuerzo de conductividad termica superior a 100 W/m.K
Se ha reproducido el modo de realizacion del ejemplo 1, pero utilizando una mezcla de polvos constituida de polvo AlCuFeCr y de polvo de aleacion de aluminio del ejemplo 2. Cada tipo de polvo se pesa con precision a fin de obtener una fraccion volumica de aleacion metalica compleja del 2,5% y una fraccion volumica de aluminio cristalina del 12,5% en la pieza compuesta final. La mezcla de polvos esta constituida por el 22,7% en peso de un polvo de la aleacion AlCuFeCr y el 77,3% en peso de aluminio. Esta primera mezcla de polvos se anade despues y luego se mezcla con un polvo de poliamida que es un polvo de Nailon 12, representando la primera mezcla de polvos el 34% en peso de la mezcla total.
Las piezas obtenidas despues de la sinterizacion presentan una contraccion homogenea de 2 ± 0,2% segun los ejes x e y, y de 1,3 ± 0,2% segun el eje z. Las piezas son de aspecto metalico pero no son estancas son impregnacion de resina en la superficie. Las propiedades tribologicas de abrasion-desgaste son mediocres.

Claims (13)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento de fabricacion de una pieza que comprende aluminio, caracterizado por que comprende una etapa de sinterizacion selectiva por laser de una mezcla que comprende:
    - un polvo de polimero,
    - un polvo de una aleacion de aluminio casi-cristalina, y
    - un polvo de un compuesto de refuerzo que forma un angulo de contacto con una gota de polimero depositada en su superficie inferior a 90° y que presenta una conductividad termica a 20°C inferior a 100 W/m.K,
    no excediendo la suma del peso de la aleacion y del peso del compuesto de refuerzo el 80% del peso total de la mezcla.
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que el compuesto de refuerzo se selecciona entre las ceramicas y las aleaciones metalicas.
  3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 2, caracterizado por que el compuesto de refuerzo es una ceramica seleccionada entre los boruros, los carburos, los oxidos, los nitruros y sus mezclas.
  4. 4. Procedimiento segun la reivindicacion 2, caracterizado por que el compuesto de refuerzo es una aleacion metalica seleccionada entre los aceros inoxidables, las aleaciones de titanio, los bronces, las superaleaciones y sus mezclas.
  5. 5. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado por que el compuesto de refuerzo se selecciona entre B4C, WC/Co, TiB2, TiO2, los compuestos a base de Al2O3, los compuestos a base de SiO2, ZrO2, BN, Si3N4, Fe72Cr18Ni10, Fe70Cr25Al5, las aleaciones titanio/aluminio/vanadio, las aleaciones a base de cobre, y las superaleaciones a base de niquel, cobalto o hierro.
  6. 6. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que la aleacion de aluminio casi- cristalina es una aleacion metalica compleja que comprende un porcentaje atomico de aluminio superior al 50%.
  7. 7. Procedimiento segun la reivindicacion 6, caracterizado por que la aleacion de aluminio casi-cristalina se selecciona entre Al62Cu25,5Fe12>5, Al59Cu25,5Fe12,5B3, Al71Cu9,7Fe8,7Cr10,6 y Al71,3Fe8,1Co12,8Cr7,8.
  8. 8. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que el polimero es un polimero organico termoplastico seleccionado entre las poliamidas, los copolimeros de amida, los poliacetatos, los polietilenos, la polieteretercetona.
  9. 9. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por que la mezcla contiene del 1 al 30% en peso de aleacion de aluminio casi-cristalina.
  10. 10. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que la mezcla contiene del 20 al 98% en peso de polimero.
  11. 11. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que la mezcla contiene del 1 al 50% en peso de compuesto de refuerzo.
  12. 12. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por que las particulas de aleacion de aluminio casi-cristalina y de compuesto de refuerzo tienen una granulometria media comprendida entre 1 y 120 pm, y las particulas de polimero tienen una granulometria media comprendida entre 1 y 120 pm.
  13. 13. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado por que la mezcla de polvos se calienta hasta una temperatura inferior de 1 a 10°C a la temperatura de fusion del polimero, y despues por que la energia necesaria para la fusion esta aportada por el laser.
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