ESPA ˜NA
B22F 1/00
C10M 111/00
F16C 33/12
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TRADUCCION DE PATENTE EUROPEA
T3
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86 N´umero de solicitud europea: 97202689.2 k
86 Fecha de presentaci´on: 02.09.1997 k
87 N´umero de publicaci´on de la solicitud: 0 900 856 k
87 Fecha de publicaci´on de la solicitud: 10.03.1999
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54 T´ıtulo: Uso de acero inoxidable sinterizado que contiene sulfuro de manganeso en cojinetes de alta
temperatura.
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73Titular/es: Federal-Mogul Deva GmbH
Schulstrasse 20
35260 Stadtallendorf, DE
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45 Fecha de la publicaci´on de la menci´on BOPI:
16.05.2003
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72 Inventor/es: Fox, Katharine Margaret;
Roos, Udo y Schwarze, Hubert
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45 Fecha de la publicaci´on del folleto de patente:
16.05.2003
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74 Agente: Carpintero L´opez, Francisco
Aviso:
En el plazo de nueve meses a contar desde la fecha de publicaci´on en el Bolet´ın europeo de patentes, de la menci´on de concesi´on de la patente europea, cualquier persona podr´a oponerse ante la Oficina Europea de Patentes a la patente concedida. La oposici´on deber´a formularse por escrito y estar motivada; s´olo se considerar´a como formulada una vez que se haya realizado el pago de la tasa de oposici´on (art. 99.1 del Convenio sobre concesi´on de Patentes Europeas).ES
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5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 DESCRIPCION
Uso de acero inoxidable sinterizado que contiene sulfuro de manganeso en cojinetes de alta tempera-tura.
La presente invenci´on se refiere al uso de material basado en acero inoxidable sinterizado.
Las partes de metal en polvo conocidas que se fabrican en procesos de prensado y sinterizaci´on
tradi-cionales no est´an bien adaptadas para su uso en aplicaciones de alta temperatura.
El documento JP-A-61067759 describe un material basado en acero sinterizado para los asientos de
v´alvula que contienen entre un 0,5 % y un 2,0 % en peso de sulfuro de manganeso. No existe ninguna
temperatura concreta a la que se haya comprobado la resistencia al desgaste. No existe ning´un indicio
en relaci´on con la resistencia al desgaste a alta temperatura y la respuesta a la tensi´on de carga fuerte
como el transporte de lingotes.
El documento JP-A-6145916 describe un material basado en acero sinterizado que contiene entre un 0,5 % y un 5,0 % en peso de sulfuro de manganeso. El material se utiliza, por ejemplo, como material de
asiento de v´alvula. La resistencia al desgaste se midi´o a 200◦C y a 300◦C. Se se˜nala que es aconsejable
m´as de un 5 % de sulfuro de manganeso, ya que se reduce la dureza y resistencia del material tras la
sinterizaci´on.
La publicaci´on de Bolton, J.D. y Grant, A.J.: “Heat treatment response of sintered M3/2 high speed
steel composites containing additions of manganese sulphide, niobium carbide and titanium carbide”,
POWDER MET:, Vol. 39, n◦ 1, 1996, p´aginas 27-35, XP000587286 describe un acero de alta velocidad
sinterizado que contiene sulfuro de manganeso. El acero de alta velocidad es muy duro (unos 900 Hv).
La resistencia al desgaste no se comprob´o experimentalmente, sobre todo, no en altas temperaturas. En
un ejemplo, se se˜nal´o que el contenido de sulfuro de manganeso era del 5 %.
Seg´un la presente invenci´on, se utiliza un material basado en acero inoxidable sinterizado que contiene
entre un 2,5 % y un 30 % en peso de sulfuro de manganeso como una superficie de apoyo a lo largo de la
cual se desplaza un transportador de lingotes a trav´es de un horno de recocido en atm´osfera controlada a
gran temperatura. La superficie de apoyo debe soportar la carga del transportador a altas temperaturas,
por ejemplo a 650◦C al templar los lingotes de aluminio aleado.
La presente invenci´on tiene como ventaja que ofrece materiales basados en acero inoxidable sinterizado
bajo carga con caracter´ısticas de desgaste mejoradas a altas temperaturas.
Preferiblemente, el material tambi´en contiene entre un 1 % y un 7 % en peso de carburo de titanio.
Preferiblemente, el acero inoxidable es 316L con la siguiente composici´on: 0,03 % de C, 2 % de Mn,
1 % de Si, 16-18 % de Cr, 10-14 % de Ni, 0,045 % de P, 0,03 % de S y el resto de Fe.
Preferiblemente, el polvo de acero inoxidable tiene un tama˜no de part´ıcula menor de 150µm.
Preferiblemente, el polvo de sulfuro de manganeso tiene un tama˜no de part´ıcula menor de 50µm.
Dicho material se puede fabricar mediante un procedimiento que incluye los siguientes pasos: hacer una mezcla de polvo de acero inoxidable y polvo de sulfuro de manganeso, en la que el sulfuro de manga-neso constituya entre el 2,5 % y el 30 % en peso de la mezcla, presionar la mezcla y sinterizar la mezcla.
Preferiblemente, la mezcla se sinteriza a 1.150◦C durante una hora, preferentemente en una atm´osfera
de amon´ıaco de craqueo. De forma alternativa, la mezcla puede ser sinterizada durante un m´aximo de 2
horas en una atm´osfera vac´ıa. Otra posibilidad es sinterizar la mezcla en una atm´osfera de hidr´
ogeno/ni-tr´ogeno (H2/N2).
Preferiblemente, la mezcla incluye tambi´en entre un 1 % y un 7 % en peso de carburo de titanio.
S´olo a modo de ejemplo, se describir´a a continuaci´on la presente invenci´on, haciendo referencia al
siguiente ejemplo ilustrativo.
Se prepar´o una mezcla de polvo basado en acero inoxidable mezclando un 80 % en peso de polvo de
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ten´ıa un tama˜no de part´ıcula menor de 150 µm. El polvo de sulfuro de manganeso ten´ıa un tama˜no de
part´ıcula menor de 20µm. Los polvos se mezclaron por completo utilizando una mezcladora de rotaci´on.
A continuaci´on, se presion´o la mezcla de polvo en fr´ıo hasta formar polvos compactos. Posteriormente,
se sinterizaron los polvos compactos a 1.150◦C durante una hora en un vac´ıo.
Los art´ıculos sinterizados resultantes fueron examinados para determinar su microestructura ´optica.
La estructura mostraba part´ıculas de sulfuro de manganeso encerradas entre part´ıculas de acero inoxida-ble.
Se llevaron a cabo mediciones f´ısicas y pruebas mec´anicas en el material presionado y sinterizado. Los
resultados se muestran en las tablas I, II y III que se incluyen a continuaci´on.
TABLA I 316L + 20 % MnS 316L + 20 % WS2 Densidad sinterizada g/cm3 6,33 6,80 Dureza HB 138 134 Resistencia a la tracci´on N/mm2 173 148 Resistencia a la compresi´on N/mm2 >764 >764
La densidad sinterizada del ejemplo ilustrativo representa el 96 % de la densidad te´orica m´axima del
producto.
Se prepar´o un ejemplo comparativo seg´un el m´etodo del ejemplo ilustrativo, con la excepci´on de que
el polvo de bisulfuro de tungsteno fue sustituido por el polvo de sulfuro de manganeso. La densidad
sinterizada del ejemplo comparativo representa el 87 % de la densidad te´orica m´axima del producto.
Las muestras del ejemplo comparativo y del ejemplo ilustrativo se comprobaron moviendo adelante y
atr´as una carga fija (0,7 N/mm2) sobre las muestras, a una velocidad (0,05 m/s), distancia (40 mm) y
temperatura (550◦C) fijas. En la tabla II, se compara el ejemplo ilustrativo con el ejemplo comparativo.
La tabla III muestra el efecto de aumentar el n´umero de impactos y cambiar el material de contracara.
TABLA II
316L + WS2 316L + MnS
Ciclos de trabajo 30480 30292
Distancia de deslizamiento total (km) 2,438 2,423
Material de contracara A A
Dureza Brinell del material de contracara 194 HB 194 HB
Coeficiente de fricci´on 0,41-0,46 0,41-0,49
Desgaste (µm) 310 0
´Indice de desgaste (µm/km) 127 0
El material de contracara A inclu´ıa un acero con una composici´on de 0,2 % de C, 12 % de Ni, 20 % de
Cr y el resto de Fe.
Por tanto, en la Tabla II se puede observar que el ejemplo ilustrativo presenta bastante menos desgaste que el ejemplo comparativo con esa misma carga y temperatura.
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 TABLA III 316L + 316L + 316L + 20 % MnS 20 % MnS 20 % MnS Carrera doble 30292 49184 48500
Distancia de deslizamiento total (km) 2,423 3,920 3,880
Material de contracara A A B
Dureza Brinell del material de contracara 194 HB 194 HB 156 HB
Coeficiente de fricci´on 0,41-0,49 0,51-0,56 0,51-0,57
Desgaste (µm) 0 15 24
´Indice de desgaste (µm/km) 0 4 6
El material de contracara B inclu´ıa un acero con una composici´on de 0,12 % de C, 6,5 % de Cr, 0,8 %
de Al y el resto de Fe.
En consecuencia, en la Tabla III, se puede observar que, aumentando la distancia de deslizamiento
total un poco m´as del 60 %, se conseguir´a un ´ındice de desgaste detectable (4 µm/km). El ´ındice de
desgaste puede aumentar m´as por el uso de un material de contracara diferente (en este caso hasta 6
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 REIVINDICACIONES
1. Uso de material basado en acero inoxidable sinterizado que contiene entre un 2,5 % y un 30 % en peso de sulfuro de manganeso como superficie de apoyo a lo largo de la cual se desplaza un transportador
de lingotes a trav´es de un horno de recocido en atm´osfera controlada a alta temperatura.
2. Uso seg´un la reivindicaci´on 1 en el que el material incluye un 20 % en peso de sulfuro de manganeso.
3. Uso seg´un la reivindicaci´on 1 ´o 2 en el que el acero inoxidable tiene una composici´on de 0,03 % de
C, 2 % de Mn, 1 % de Si, 16-18 % de Cr, 10-14 % de Ni, 0,045 % de P, 0,03 % de S y el resto de Fe.
4. Uso seg´un una de las reivindicaciones 1 a 3 en el que el material tambi´en comprende entre un 1 %
y un 7 % en peso de carburo de titanio.
NOTA INFORMATIVA:Conforme a la reserva del art. 167.2 del Convenio de Patentes Europeas (CPE) y a la Disposici´on Transitoria del RD 2424/1986, de 10 de octubre, relativo a la aplicaci´on del Convenio de Patente Europea, las patentes europeas que designen a Espa˜na y solicitadas antes del 7-10-1992, no producir´an ning´un efecto en Espa˜na en la medida en que confieran protecci´on a productos qu´ımicos y farmac´euticos como tales.
Esta informaci´on no prejuzga que la patente est´e o no inclu´ıda en la mencionada reserva.
