MXPA03010508A - Polvo de metal para el revestimiento termico de substratos. - Google Patents

Abstract

La invencion se refiere al uso de un polvo de metal de aleacion por difusion para el revestimiento termico de substratos; el polvo comprende particulas de polvo de base de hierro prealeadas, que tienen particulas de molibdeno aleadas por difusion a las particulas del polvo de base.

Description

POLVO DE METAL PARA EL REVESTIMIENTO TERMICO DE SUBSTRATOS CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se refiere a polvos térmicos de aspersión, a su producción y su uso, Específicamente la invención se refiere a polvos de aspersión para el revestimiento térmico de substratos de aluminio.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Se conocen previamente diferentes métodos para producir revestimientos sobre substratos de aluminio. Estos métodos se utilizan, por ejemplo, en bloques de motor de aluminio que tienen forros del cilindro que se forman mediante aspersión térmica. La patente de E.U.A No. 2,588,422 describe un bloque del motor de aluminio que tiene forros del cilindro, los cuales se forman con aspersión térmica. Estos forros se construyen en dos capas en la superficie no tratada del bloque del motor, la capa superior es una capa dura de corredera, como acero con aproximadamente 1 mm de espesor, y la capa inferior es una capa interna de molibdeno con aproximadamente 50 mieras de espesor. La capa interna, que contiene por lo menos 60% de molibdeno, no constituye una capa de corredera, pero es necesaria para unir a la capa de corredera dura con el bloque de aluminio. De preferencia, la capa interior se hace con molibdeno puro. La capa de corredera es una capa de un metal duro, como por ejemplo acero al carbón, bronce o acero Inoxidable, en donde el acero puede ser, por ejemplo, una aleación que contiene níquel, cromo, vanadio o molibdeno. En principio esta estructura de dos capas provee una buena capa de corredera, pero el costo del revestimiento doble es sustancial. En métodos recientes de aspersión térmica, los polvos de aspersión térmica se hacen con una mezcla de acero en polvo con molibdeno en polvo, como la que se describe en la patente de E.U.A No. 6 095 107. Sin embargo, el riesgo de la segregación debida a las diferencias de las propiedades entre el polvo de base de acero y el polvo de molibdeno triturado, es un problema que puede dar como resultado revestimientos no uniformes. Otra desventaja es que se necesitan cantidades comparativamente grandes de molibdeno, debido al efecto de segregación.

OBJETIVOS DE LA INVENCION Un objetivo principal de la presente invención es proveer un polvo de metal económico para el revestimiento térmico de substratos, especialmente para aluminio. Otro objetivo es proveer un polvo que no se segregue y en donde se pueda reducir la cantidad del costoso metal de aleación de molibdeno, en comparación con los métodos que se utilizan actualmente.

Otro objetivo es proveer un polvo térmico que tenga una alta eficiencia de posición y que proporcione una excelente calidad de revestimiento. Otro objetivo es proveer un polvo térmico que proporcione revestimientos con una porosidad y contenido de óxido adecuados, y en donde los poros estén predominantemente cerrados, aislados y que tengan una escala ventajosa de diámetros de poro.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Estos objetivos se obtienen con un polvo de metal que comprende un polvo de base de hierro prealeado, que tiene partículas de molibdeno, como trióxido de molibdeno reducido, aleado por difusión a las partículas del polvo de base.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION El tipo y el tamaño de partícula del polvo de base de hierro, se seleccionan tomando en cuenta las propiedades deseadas del revestimiento final y del substrato. Los polvos de base están de preferencia prealeados con elementos deseados en el revestimiento. También se puede incluir una parte menor del contenido de molibdeno en el polvo prealeado. Otros elementos que se pueden incluir en el polvo de base prealeado son C, Si, Mn, Cr, V y W. El polvo prealeado se puede preparar por atomización con agua o gas. Los tamaños de partícula del polvo de base son de menos de 500 µ??, de preferencia entre 25 y 210 pm para PTA y menos de 90 µ ?, de preferencia menos de 65 pm para HVOF o aspersión de plasma. De acuerdo con la presente invención, el polvo de base y el polvo de aleación, es decir la fuente del elemento de aleación, que de preferencia es trióxido de molibdeno, se mezclan de acuerdo con la formulación prescrita y la mezcla se calienta a una temperatura menor que el punto de fusión de la mezcla obtenida. La temperatura deberá ser lo suficientemente alta para asegurar una difusión adecuada del elemento aleado en el polvo de base de hierro, para formar un polvo parcialmente aleado o aleado por difusión. Por otro lado la temperatura deberá ser más baja que la temperatura que se requiere para completar la prealeación. Normalmente la temperatura es de entre 700° y 1000° C, de preferencia entre 750° y 900° C, y la reducción se realiza en una atmósfera de reducción, por ejemplo hidrógeno, durante un periodo de 30 minutos a 2 horas para la reducción de trióxido de molibdeno, que es la fuente preferida de molibdeno. Como una fuente alternativa de molibdeno se puede utilizar molibdeno metálico. En este contexto se puede mencionar que se conocen los polvos de metal que tienen molibdeno aleado por difusión a las partículas del polvo de base, a partir de, por ejemplo, las publicaciones de patente japonesas 8-209 202, 63-137102 y 3-264 642. Sin embargo estos polvos conocidos se utilizan dentro de la industria metalúrgica del polvo para producir productos sinterizados de varias formas y tamaños. Además, en contraste con los polvos de acuerdo con la presente invención, estos polvos conocidos con frecuencia no sólo tienen molibdeno, sino también cobre y/o níquel aleados por difusión a las partículas del polvo de base. En estos polvos conocidos el contenido de molibdeno aleado por difusión en generalmente bajo, mientras que en el polvo inventivo el revestimiento térmico del molibdeno aleado por difusión deberá ser alto para obtener un deslizamiento eficiente. Hasta ahora los resultados más interesantes se han obtenido con polvos que tienen un contenido de molibdeno aleado por difusión de más de aproximadamente 4% en peso. También deberá observarse que solamente el molibdeno es aleado por difusión a las partículas del polvo de base, en el polvo que se utiliza para la aspersión térmica de acuerdo con la presente invención. El límite superior de este molibdeno aleado por difusión se decide dependiendo de cuánto molibdeno puedan portar las partículas de base, que parece ser de aproximadamente 15% en peso, ver a continuación. El tamaño de partícula del polvo final de aspersión térmica es esencialmente el mismo que el del polvo de base prealeado, ya que las partículas de molibdeno que se obtienen cuando se reduce trióxido de molibdeno son muy pequeñas en comparación con las partículas del polvo de base. La cantidad de Mo que es aleado por difusión al polvo de base, deberá ser de por lo menos 2% en peso de la composición total de polvo. De preferencia la cantidad de Mo deberá ser de entre 2 y 15, más preferiblemente entre 3 y 10% en peso.

Los distintos métodos para aplicar los polvos aleados por difusión sobre el substrato de base de metal, son procedimientos de forrado por aspersión o por soldadura, como aspersión de flama, aspersión de HVOF y plasma o PTA. La invención se ilustra adicionalmente por medio de, pero no limitada a, la siguiente preparación y ejemplo.

EJEMPLO Para el experimento del nuevo material para el revestimiento térmico basado en (Fe-3Cr-0.5 o) + 5% Mo con base de Fe atomizado con agua. Materiales de base que se utilizaron y análisis químico: (Fe-3Cr-0.5Mo)-trióxido de molibdeno Mo03-71 pm (tamaño de partícula promedio 3-7 µ?t?) basado en polvo de hierro atomizado con agua.

Procedimiento 92.46% del (Fe-3Cr-0, polvo de 5Mo) atomizado con agua y 7.54% de Mo03 se mezclaron juntos en un mezclador Lódige, y se llevó a cabo el recocido de la siguiente manera: temperatura: 820° C tiempo: 60 min atmósfera: atmósfera reducida (tipo H2, N2, C02 y mezclas de estos gases) Después del recocido la torta de polvo fue triturada y cribada a un tamaño de partícula de menos de 75 pm. Análisis granulométrico y composición química (mezcla de polvo después del recocido): El polvo obtenido se utilizó en un procedimiento de aspersión de plasma para revestir un substrato con base de Al. Se obtuvo un revestimiento inesperadamente homogéneo y excelente, con una cantidad mínima de Mo.

La figura 1 es una micrografía de este polvo que tiene molibdeno aleado por difusión a la superficie de las partículas del polvo de base. La figura 2 describe el revestimiento.

Claims (1)

1. NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES 1.- El uso de un polvo de metal para el revestimiento térmico de substratos, dicho polvo consiste esencialmente en partículas de polvo con base de hierro prealeadas que tienen partículas de molibdeno aleadas por difusión a las partículas de polvo de base, en donde las partículas de molibdeno se originan a partir de trióxido de molibdeno reducido, y en donde la cantidad de molibdeno aleado por difusión a las partículas del polvo de base es de más de 2, de preferencia de más de 3, y más preferiblemente de más de 4% en peso del polvo de metal. 2 - El uso como se reclama en la reivindicación 1 , en donde la cantidad de molibdeno aleado por difusión a las partículas del polvo de base es de entre 2 y 15, de preferencia entre 3 y 10%, y más preferiblemente entre 4 y 10% en peso del polvo de metal. 3.- Un polvo de metal para el revestimiento térmico de substratos, dicho polvo consiste esencialmente en partículas de polvo de base de hierro prealeadas, que tienen partículas de molibdeno aleadas por difusión a las partículas del polvo de base, en donde las partículas de molibdeno se originan a partir de trióxido de molibdeno reducido, y en donde la cantidad de molibdeno aleado por difusión a las partículas del polvo de base es de más del 4% en peso del polvo de metal. 4. - El polvo de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque la cantidad de molibdeno aleado por difusión a las partículas del polvo de base es de entre 4 y 0% en peso del polvo de metal. 5. - El polvo de conformidad con la reivindicación 3 6 4, caracterizado además porque el polvo de base prealeado es un polvo atomizado con gas. 6. - El polvo de conformidad con la reivindicación 3 ó 4, caracterizado además porque el polvo de base prealeado es un polvo atomizado con agua. 7.- El polvo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado además porque el polvo de base prealeado incluye por lo menos uno de los elementos seleccionados del grupo que consiste en carbono, silicio, manganeso, cromo, molibdeno, vanadio y tungsteno. 8.- El polvo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7, caracterizado además porque tiene un tamaño de partícula de menos de 500 µ??, de preferencia entre 25 y 210 µ??. 9. - El polvo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 8, caracterizado además porque tiene un tamaño de partícula de menos de 90 µ?t?, de preferencia de menos de 65 µ??. 10. - El polvo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 9, caracterizado además porque sirve para el revestimiento térmico de substratos de aluminio.