BRPI0807180A2 - DIFFUSION ALLOY IRON POWDER - Google Patents
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Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PÓ DE FER- RO DE LIGA DE DIFUSÃO".Report of the Invention Patent for "DIFFUSION ALLOY FEROD POWDER".
CAMPO TÉCNICOTECHNICAL FIELD
A invenção refere-se a um pó de metal adequado para produzir balas livres de chumbo, em particular balas tendo uma densidade de apro- ximadamente 8 a 15 g/cm3.The invention relates to a metal powder suitable for producing lead free bullets, in particular bullets having a density of about 8 to 15 g / cm3.
ANTECEDENTESBACKGROUND
O efeito de envenenamento de contaminação por chumbo sobre o ambiente com ênfase sobre o solo e a água tem estado em foco durante as últimas décadas. Em muitos países curta munição contendo chumbo foi proibida.The poisoning effect of lead contamination on the environment with emphasis on soil and water has been in focus for the last decades. In many countries short lead-containing ammunition has been banned.
Devido a uma série de fatores tais como disponibilidade, preço e propriedades do material, o chumbo tem sido o material dominante para fa- bricação de bala e cápsula de disparo. A densidade do chumbo em tempera- 15 tura ambiente é 11,35 g/cm3, a qual é comparavelmente elevada em relação a muitos outros materiais. A densidade elevada permite que projéteis à base de chumbo mantenham uma maior energia cinética e padrão de vôo mais preciso sobre distâncias longas do que a materiais menos densos.Due to a number of factors such as material availability, price and properties, lead has been the dominant material for bullet and firing capsule manufacturing. The density of lead at room temperature is 11.35 g / cm3, which is comparatively high relative to many other materials. High density allows lead-based projectiles to maintain higher kinetic energy and more accurate flight pattern over longer distances than less dense materials.
Além disso, desde que projéteis de chumbo têm dominado o 20 mercado, seria uma vantagem se uma bala alternativa tivesse uma densida- de similar a projéteis de chumbo minimizando as diferenças nas trajetórias de longo alcance e no coice das armas de fogo ao disparar. Deste modo o atirador sabe onde mirar e o coice consistente com o disparo de um projétil de chumbo de modo que a "sensação" do disparo seja a mesma que a do 25 disparo de uma bala de chumbo.In addition, since lead projectiles have dominated the market, it would be an advantage if an alternative bullet had a similar density to lead projectiles by minimizing differences in long range trajectories and recoil of firearms. In this way the shooter knows where to aim and the recoil consistent with firing a lead projectile so that the "feel" of the firing is the same as that of firing a lead bullet.
Além disso, com referência a balas de caça, uma importante demanda é também que a bala deve expandir e causar lesão fatal ao pene- trar no animal selvagem. Esta condição é satisfeita com chumbo uma vez que este elemento é muito maleável e tem alto grau de deformabilidade.In addition, with regard to hunting bullets, an important demand is also that the bullet must expand and cause fatal injury to the wild animal. This condition is met with lead since this element is very malleable and has a high degree of deformability.
No entanto, para algumas aplicações como, por exemplo, caçaHowever, for some applications such as hunting
de ave, se desejaria minimizar a expansão da bala e portanto são usadas comumente balas com camisa metálica. Para disparo de competição a pre- * cisão é importante e a deformabilidade das balas não é necessária para este tipo de bala.If one wishes to minimize the expansion of the bullet, therefore, bullets with a metal jacket are commonly used. For competition firing accuracy is important and bullet deformability is not required for this type of bullet.
Portanto é desejável proporcionar uma bala mais ambientalmen- te amigável a qual tenha uma densidade similar ao chumbo. No entanto, e- 5 Iementos alternativos com alta densidade são escassos, e no momento so- mente são usados comercialmente tungstênio (W) e bismuto (Bi) para pro- dução de munição livre de chumbo com alta densidade. O tungstênio tem uma densidade de 19,8 g/cm3 e seus efeitos tóxicos do tungstênio são con- siderados comparavelmente limitados. Além disso seria vantajoso se os cus- 10 tos de balas semelhantes pudessem ser mantidos baixos. O preço para o tungstênio é muito dependente da pureza e do tamanho da partícula e estão disponíveis no mercado pós atomizados muito caros. No entanto, óxido de tungstênio (W03) o qual é um produto intermediário na produção do W, é comparavelmente econômico.Therefore it is desirable to provide a more environmentally friendly bullet which has a density similar to lead. However, high-density alternative elements are scarce, and currently only tungsten (W) and bismuth (Bi) are used commercially for the production of high-density lead-free ammunition. Tungsten has a density of 19.8 g / cm3 and its toxic effects on tungsten are considered comparably limited. Moreover, it would be advantageous if similar bullet costs could be kept low. The price for tungsten is very dependent on purity and particle size and is available on the market at very expensive atomized powders. However, tungsten oxide (W03) which is an intermediate product in the production of W is comparably economical.
15 A patente dos Estados Unidos N0 5.527.376 reivindica um projé-15 United States Patent No. 5,527,376 claims a project
til de armas pequenas ou de péletes de tiro compreendendo 40% em peso a 60% em peso de tungstênio e de 60% em peso a 40% em peso de ferro pre- parado sinterizando pós contendo tungstênio tendo tamanhos de partícula médios abaixo de cerca de 6 mícrons em uma temperatura suficiente para k 20 formar um material consistindo essencialmente em um composto intermetáli- co de tungstênio e ferro, um projétil compreendendo 40 a 60% em peso de W e 60 a 40% em peso de Fe, formado sinterizando pó contendo tungstênio.of small arms or firing pellets comprising 40 wt.% to 60 wt.% tungsten and 60 wt.% to 40 wt.% of prepared iron sintering tungsten-containing powders having average particle sizes below about 6 microns at a temperature sufficient for k 20 to form a material consisting essentially of an intermetallic tungsten and iron compound, a projectile comprising 40 to 60 wt% W and 60 to 40 wt% Fe, formed by sintering powder containing tungsten.
A patente dos Estados Unidos N0 5.950.064 apresenta um mé- todo para a fabricação de cargas livres de chumbo com uma densidade igual 25 ou maior à do chumbo. Ferrotungstênio (tipicamente 70% a 80%, em peso, de tungstênio e o restante ferro) e outras ligas de ferro-tungstênio são mais preferenciais devido a um custo relativamente baixo quando comparados com metais de tungstênio e outras ligas à base de tungstênio.United States Patent No. 5,950,064 discloses a method for the manufacture of lead free fillers having a density equal to or greater than that of lead. Ferrotungsten (typically 70% to 80% by weight of tungsten and the remaining iron) and other ferro-tungsten alloys are more preferable due to a relatively low cost compared to tungsten metals and other tungsten-based alloys.
A patente dos Estados Unidos N0 5.399.187 mostra uma bala Ii- 30 vre de chumbo, compreendendo: um composto compactado contendo um primeiro constituinte de alta densidade selecionado entre o grupo consistindo em tungstênio, carboneto de tungstênio, ferrotungstênio e misturas dos mesmos; e um segundo constituinte de menor densidade selecionado entre o grupo consistindo em estanho, zinco, alumínio, ferro, cobre, bismuto e mis- turas dos mesmos.United States Patent No. 5,399,187 shows a lead bullet comprising: a compacted compound containing a first high density constituent selected from the group consisting of tungsten, tungsten carbide, ferrotungsten and mixtures thereof; and a second lower density constituent selected from the group consisting of tin, zinc, aluminum, iron, copper, bismuth and mixtures thereof.
A patente dos Estados Unidos N0 6.823.798 descreve processos de fabricação para artigos que são formados a partir de composições de substância que incluem pós contendo tungstênio e no mínimo um aglutinan- te.United States Patent No. 6,823,798 describes manufacturing processes for articles that are formed from substance compositions including tungsten-containing powders and at least one binder.
A patente dos Estados Unidos N0 6.112.669 descreve um projé- til livre de chumbo preparado a partir de uma composição contendo cerca de 5 a 25% em peso de tungstênio e mais de cerca de 97% em peso de tungs- tênio mais ferro.United States Patent No. 6,112,669 describes a lead-free projectile prepared from a composition containing about 5 to 25 wt% tungsten and more than about 97 wt% tungsten plus iron.
A patente dos Estados Unidos N0 6.527.880 descreve um carga não-tóxica tendo uma composição de 20 a 70% de W, 10 a 70% de Ni e 0 a 55% de Fe.United States Patent No. 6,527,880 describes a non-toxic filler having a composition of 20 to 70% W, 10 to 70% Ni and 0 to 55% Fe.
A patente dos Estados Unidos N0 6.640.724 descreve um méto-United States Patent No. 6,640,724 describes a method of
do para fabricar um projétil frangível a partir de uma mistura de pós tendo uma composição que consiste essencialmente em até 35% de ferrotungstê- nio, até 3% de lubrificante, e o restante ferro. A mistura é compactada em uma pressão de entre cerca de 138 MPa e cerca de 827 MPa para formar 20 um sólido. O sólido é opcionalmente sinterizado em uma temperatura não maior do que cerca de 900°C.designed to make a frangible projectile from a powder mixture having a composition consisting essentially of up to 35% ferrotungsten, up to 3% lubricant, and the remaining iron. The mixture is compacted at a pressure of between about 138 MPa and about 827 MPa to form a solid. The solid is optionally sintered at a temperature no greater than about 900 ° C.
OBJETIVO DA INVENÇÃOPURPOSE OF THE INVENTION
Um objeto da invenção é proporcionar um pó à base de ferro e uma composição de pó a qual é adequada para fabricar munição livre de chumbo. Um objetivo adicional é proporcionar um projétil não-tóxico fabrica- do a partir do pó à base de ferro referido.An object of the invention is to provide an iron based powder and a powder composition which is suitable for making lead free ammunition. An additional objective is to provide a non-toxic projectile manufactured from said iron-based powder.
Vários objetivos adicionais da presente invenção, os quais po- dem ser atingidos individualmente ou em grupos de acordo com vários as- pectos da presente invenção, são:Several further objects of the present invention which may be achieved individually or in groups according to various aspects of the present invention are:
-que o projétil pode ser fabricado para ter uma densidade na fai--that the projectile can be manufactured to have a density in the
xa de aproximadamente 8 a 15 g/cm3, preferencialmente na faixa de aproxi- madamente 10 a 13 g/cm3, mais preferencialmente na faixa de aproximada- * mente 10,5 a 12 g/cm3, e ainda mais preferencialmente uma densidade de aproximadamente 11,3 a 11,8 g/cm3;approximately 8 to 15 g / cm3, preferably in the range of approximately 10 to 13 g / cm3, more preferably in the range of approximately 10.5 to 12 g / cm3, and most preferably a density of approximately 11.3 to 11.8 g / cm3;
-que o material do projétil é não-tóxico ou no mínimo menos tó- xico do que o chumbo para os animais selvagens e o ambiente;-that projectile material is non-toxic or at least less toxic than lead for wildlife and the environment;
5 -que o projétil pode ser tornado magnéticos para fins de leis de5 -that the projectile may be made magnetic for purposes of
caça;hunting;
-que o projétil terá menos probabilidade de fraturar ou desinte- grar no ímpacto-alvo;-that the projectile is less likely to fracture or disintegrate at the target impact;
-que o projétil terá menos probabilidade de expandir ou defor- 10 mar no impacto-alvo;- that the projectile is less likely to expand or deform on the target impact;
-que o projétil o qual, em virtude de propriedades ferromagnéti- cas, pode ser prontamente recuperado para reuso;-that projectile which, by virtue of ferromagnetic properties, can be readily recovered for reuse;
-que o projétil pode ser fabricado em custos comparavelmente-that the projectile can be manufactured at comparably costly
baixos;low;
15 -que o pó à base de ferro pode ser produzido em custos compa-15 -that iron-based powder can be produced at comparable costs.
ravelmente baixos; erelatively low; and
-que o(s) elemento(s) de liga no pó à base de ferro são disper- sados uniformemente.-that the alloying element (s) in the iron-based powder are evenly dispersed.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO k 20 No mínimo um dos objetivos mencionados acima são resolvidosSUMMARY OF THE INVENTION k 20 At least one of the objectives mentioned above is solved.
proporcionando um pó de ferro atomizado de liga de difusão tendo tungstê- nio ligado às superfícies das partículas de pó, cujo pó de ferro de liga de di- fusão compreende 30 a 60% em peso de tungstênio, o restante essencial- mente somente ferro e impurezas inevitáveis.providing a diffused alloy atomized iron powder having tungsten bonded to the surfaces of the powder particles, whose diffusion alloy iron powder comprises 30 to 60% by weight of tungsten, the remainder essentially iron and unavoidable impurities.
Foi demonstrado que o pó de liga de difusão da invenção é a-The diffusion alloy powder of the invention has been shown to be
dequado para produzir balas livres de chumbo, em particular quando o pó de liga de difusão é misturado com grafita em uma quantidade de 1 a 4% em peso de C.suitable for producing lead free bullets, in particular when the diffusion alloy powder is mixed with graphite in an amount of 1 to 4% by weight of C.
Portanto é proposta uma composição de pó metalúrgico, cuja 30 composição compreende: no mínimo 90 por cento em peso do pó de ferro de liga de difusão da invenção e cerca de 0,05 a cerca de 2 por cento em peso de um lubrificante e opcionalmente cerca de 0,05 a cerca de 2 por cento em peso de um aglutinante. Preferencialmente a composição compreende adi- cionalmente 1 a 4% em peso de C sob a forma de Grafita.Therefore a metallurgical powder composition is proposed, the composition of which comprises: at least 90 weight percent of the diffusion alloy iron powder of the invention and about 0.05 to about 2 weight percent of a lubricant and optionally about 0.05 to about 2 weight percent of a binder. Preferably the composition further comprises 1 to 4% by weight of C in the form of graphite.
Adicionalmente um processo para produzir um pó de ferro ato- mizado de liga de difusão o qual compreende: 30 a 60% em peso de tungs- 5 tênio, o restante essencialmente somente ferro e impurezas inevitáveis, o processo referido compreende; a) misturar um óxido de tungstênio e um pó de ferro atomizado, b) e recozer a mistura da etapa a) sob uma atmosfera redutora por meio da qual o óxido de tungstênio é reduzido e tungstênio é ligado às superfícies das partículas de pó de ferro do pó de ferro.Additionally a process for producing a diffused alloy atomized iron powder which comprises: 30 to 60% by weight of tungsten, the remainder essentially only iron and unavoidable impurities, said process comprises; a) mix a tungsten oxide and an atomized iron powder, b) anneal the mixture from step a) under a reducing atmosphere whereby tungsten oxide is reduced and tungsten is bonded to the surfaces of the iron powder particles of iron dust.
Preferencialmente na etapa b) do processo para produzir o póPreferably in step b) of the process for producing the powder
de ferro de liga de difusão; o recozimento é realizado em uma temperatura de no mínimo 800°C, mais preferencialmente no mínimo 900°C e em uma temperatura abaixo de 1500°C, mais preferencialmente abaixo de 1200°C. O recozimento é realizado preferencialmente durante no mínimo 30 minutos,iron alloy diffusion; Annealing is performed at a temperature of at least 800 ° C, more preferably at least 900 ° C and at a temperature below 1500 ° C, more preferably below 1200 ° C. Annealing is preferably performed for at least 30 minutes,
mais preferencialmente no mínimo 45 minutos.more preferably at least 45 minutes.
Preferencialmente na etapa b) do processo para produzir o pó de ferro de liga de difusão; a atmosfera reduzida compreende essencialmen- te hidrogênio.Preferably in step b) of the process for producing the diffusion alloy iron powder; the reduced atmosphere essentially comprises hydrogen.
Adicionalmente um método para produzir uma bala compreen-Additionally a method for producing a bullet comprising
dendo:giving:
a) proporcionar uma composição metalúrgica de pó incluin- do 1) um lubrificante, 2) um pó de ferro de liga de difusão compreendendo 30 a 60% em peso de W e no mínimo 40% em peso de Fe, e 3) 1 a 4% em peso de C sob a forma de grafita,a) providing a metallurgical powder composition including 1) a lubricant, 2) a diffusion alloy iron powder comprising 30 to 60 wt% W and at least 40 wt% Fe, and 3) 1 to 4% by weight of C as graphite,
b) formar uma estrutura verde a partir da composição meta-(b) form a green structure from the metallic composition
lúrgica de pó; epowder powder; and
c) sinterizar a estrutura verde em uma atmosfera redutora ou neutra, em uma pressão atmosférica ou abaixo, e em uma temperatura acima de 1100°C.c) sintering the green structure in a reducing or neutral atmosphere, at or below atmospheric pressure, and at a temperature above 1100 ° C.
Preferencialmente na etapa b) do método para produzir a bala; aPreferably in step b) of the method for producing the bullet; The
estrutura verde é formada por compactação a frio da mistura, onde preferen- cialmente a pressão de compactação está dentro da faixa de 500 a 1500 MPa, mais preferencialmente no mínimo 800 Mpa, e onde preferencialmente a temperatura durante a compactação é abaixo de 100°C.The green structure is formed by cold compaction of the mixture, where preferably the compaction pressure is within the range of 500 to 1500 MPa, more preferably at least 800 Mpa, and where preferably the temperature during compaction is below 100 ° C. .
Alternativamente na etapa b) do método para produzir a bala, a estrutura verde é formada por compactação a quente da mistura, onde prefe- 5 rencialmente a pressão de compactação está dentro da faixa de 500 a 1500 MPa, preferencialmente no mínimo 800 Mpa, e onde preferencialmente a temperatura durante a compactação está dentro da faixa de 100 a 200°C.Alternatively in step b) of the method for producing the bullet, the green structure is formed by hot compaction of the mixture, where preferably the compaction pressure is within the range of 500 to 1500 MPa, preferably at least 800 Mpa, and where preferably the temperature during compaction is within the range of 100 to 200 ° C.
Preferencialmente na etapa c) do método para produzir a bala, a temperatura de sinterização é na faixa de 1100°C a 1400°C.Preferably in step c) of the method for producing the bullet, the sintering temperature is in the range of 1100 ° C to 1400 ° C.
10 A densidade sinterizada da bala, produzida de acordo com a ba-10 The sintered density of the bullet, produced according to the
la, preferencialmente tem uma densidade de no mínimo 10 g/cm3, mais pre- ferencialmente no mínimo 11 g/cm3. As balas referidas são adequadas como balas de espingarda de caça e balas de caça.1a preferably has a density of at least 10 g / cm3, more preferably at least 11 g / cm3. The said bullets are suitable as hunting rifle bullets and hunting bullets.
A bala pode ser revestida com uma camisa do grupo consistindo 15 em estanho, zinco, cobre, bronze e plástico.The bullet may be coated with a jacket of the group consisting of tin, zinc, copper, bronze and plastic.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOSBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
A figura 1 é uma ilustração metalográfica mostrando a estru- tura sinterizada de uma liga de W/FE/C de acordo com a presente invenção, a figura 2 é uma ilustração metalográfica mostrando as par- ^ 20 tículas de W embutidas na matriz de Fe-C de uma liga de W/FE/C de acordo com a presente invenção, eFigure 1 is a metallographic illustration showing the sintered structure of a W / FE / C alloy according to the present invention; Figure 2 is a metallographic illustration showing the W particles embedded in the Fe matrix. -C of a W / FE / C alloy according to the present invention, and
a figura 3 é uma ilustração metalográfica mostrando a estru- tura sinterizada de uma bala fabricada a partir de um pó de liga de difusão da invenção.Figure 3 is a metallographic illustration showing the sintered structure of a bullet made from a diffusion alloy powder of the invention.
25 PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL25 EXPERIMENTAL PROCEDURE
Foram preparados três pós de ferro de liga de difusão - referi- dos, no presente pedido, como DA 1, DA 2 e DA 3. Isto foi feito misturando 227 gramas de W03, da empresa H.C. Starck, e 120 gramas de diferentes pós de ferro, pó de ferro 1, pó de ferro 2 e pó de ferro 3 - a numeração dos 30 pós de ferro correspondendo à numeração dos pós de ferro de liga de difu- são. Isto é, DA 1 foi preparado a partir do pó de ferro 1 e assim por diante. Os pós de ferro são mostrados na Tabela 1 e os pós de liga de difusão são mostrados na Tabela 2.Three diffusion alloy iron powders were prepared - referred to in this application as DA 1, DA 2 and DA 3. This was done by mixing 227 grams of HC Starck's W03 and 120 grams of different iron powders. iron, iron powder 1, iron powder 2 and iron powder 3 - the numbering of the 30 iron powders corresponding to the numbering of the diffusion alloy iron powders. That is, DA 1 was prepared from iron powder 1 and so on. Iron powders are shown in Table 1 and diffusion alloy powders are shown in Table 2.
O pó de W03 da H.C. Starck tinha as seguintes propriedades:% em peso de WOS = 99,9, AD 4,8 g/cm3, dg0 = 29 μιτι e dso = 12 pm.H.C. Starck's W03 powder had the following properties: WOS wt% = 99.9, AD 4.8 g / cm3, dg0 = 29 μιτι and dso = 12 pm.
Tabela 1Table 1
Pó Composição D50 D90 Comentários química Pó de ferro pó 1 Fe >99% em 34 45 Atomizado a água. reco¬ peso zido Pó de ferro 2 Fe >99% em 38 63 Pó bruto não recozido, peso esponjoso Pó de ferro pó 3 Fe >99% em 33 55 Pó bruto não recozido, peso atomizado a água Respectivamente mistura de pó de ferro 1, 2 e 3 e W03 ondePowder Composition D50 D90 Chemical Comments Iron Powder 1 Fe> 99% at 34 45 Atomized to water. reco¬ weight zido Iron powder 2 Fe> 99% at 38 63 Uncooked raw powder, spongy Weight iron powder 3 Fe> 99% at 33 55 Uncoated raw powder, water atomized weight Respectively iron powder mixture 1 , 2 and 3 and W03 where
tratadas com calor em uma fornalha contínua durante 60 minutos em uma temperatura de 1000°C, a atmosfera sendo 100% de Hidrogênio. Durante este tratamento térmico, as partículas finas do pó de W03 se ligam às partí- culas de pó de ferro mais grossas. Depois de esfriar as tortas macias resul- 10 tantes foram moídas, e aproximadamente 300 gramas dos pós de liga de difusão, DA 1, 2 e 3, foram obtidos respectivamente. Análise química mos- trou que os pós de liga de difusão resultantes DA 1, 2 e 3 compreendiam 40% em peso de Fe, 60% em peso de W e impurezas inevitáveis.Heat treated in a continuous furnace for 60 minutes at a temperature of 1000 ° C, the atmosphere being 100% Hydrogen. During this heat treatment, the fine dust particles of W03 bind to the coarser iron dust particles. After cooling the resulting soft pies were ground, and approximately 300 grams of the diffusion alloy powders, DA 1, 2 and 3, respectively, were obtained. Chemical analysis showed that the resulting diffusion alloy powders DA 1, 2 and 3 comprised 40 wt% Fe, 60 wt% W and unavoidable impurities.
Tabela 2Table 2
Pó Pó de base W Fe D50 D90 DA 1 Pó de ferro 1 60% em peso 40% em peso 34 46 DA 2 Pó de ferro 2 60% em peso 40% em peso 36 64 DA 3 Pó de ferro 3 60% em peso 40% em peso 33 55 Uma série de composições foram testadas. Para cada composi-Powder Base powder W Fe D50 D90 DA 1 Iron powder 1 60% by weight 40% by weight 34 46 DA 2 Iron powder 2 60% by weight 40% by weight 36 64 DA 3 Iron powder 3 60% by weight 40 wt% 33 55 A number of compositions have been tested. For each composition
ção foram produzidas amostras de teste enchendo uma fôrma (10 mm de diâmetro e 2 mm de espessura) com as composições de pós metalúrgicos mostradas na Tabela 3. Estas amostras foram então compactadas em uma pressão de compactação de 1000 Mpa seguida por sinterização em uma 20 atmosfera de 100% de Hidrogênio durante 1 hora e em uma temperatura de 1325°C. Para cada composição a densidade verde e a densidade sinteriza- da foram medidas como médias de suas amostras de teste correspondentes. O objetivo foi criar algum tipo de sinterização de fase líquida e os aditivos FeSi1 FeB1 C e níquel de carbonil foram avaliados conforme visto na TabelaTest samples were produced by filling a mold (10 mm in diameter and 2 mm in thickness) with the metallurgical powders compositions shown in Table 3. These samples were then compacted at a compaction pressure of 1000 Mpa followed by sintering at 20 ° C. 100% hydrogen atmosphere for 1 hour and at a temperature of 1325 ° C. For each composition the green density and sintered density were measured as means of their corresponding test samples. The goal was to create some kind of liquid phase sintering and FeSi1 FeB1 C and carbonyl nickel additives were evaluated as seen in Table
3.3
‘abela 3 Composição Compac¬ Densidade Condição de Densidade tação verde sinterização sinterizada [MPa] [g/cm3] A: 1000 8,47 1325 °C, 1 h, 11,7 1 % em peso de Ke- H2 nolube®, 2% em pe¬ so de C-UF1 bal. DA 1 B: 1000 8,84 1325 °C, 1 h, 8,72 1 % em peso de Ke- H2 nolube®, 1 % em pe¬ so de níquel de car¬ bonil, bal. DA 1 C: 1000 8,16 1325 °C, 1 h, 9,17 1 % em peso de Ke- H2 nolube®, 15% em peso de FeB, bal. DA 1 D: 1000 7,74 1325 °C, 1h, 10,1 1 % em peso de Ke- H2 nolube®, 12% em peso de FeSi, bal. DA 1 E: 1000 8,42 1325 °C, 1h, 11,4 1 % em peso de Ke- H2 nolube®, 2% em pe¬ so de C-UF, bal. DA 2 F: 1000 8,47 1325 °C, 1 h, 11,6 1 % em peso de Ke- H2 nolube®, 2% em pe¬ so de C-UF, bal. DA 3 Conforme pode ser visto na Tabela 3 os melhores resultados fo- ram obtidos para a composição A, E e F - todas sendo misturadas com 2% em peso de C sob a forma de Grafita (grau UF). A maior densidade de sinte- rização foi obtida para a composição A1 no entanto a composição EeF se- guiram de perto. Estes resultados mostram claramente que um pó de ferro tendo tungstênio ligado às superfícies das partículas de pó de ferro pode atingir uma densidade de bala similar às balas de chumbo e seria portanto uma alternativa adequada para produzir balas livres de chumbo - em particular 5 ao msiturar grafita à composição metalúurgica de pó de modo a facilitar a sinterização em fase líquida.'abela 3 Composition Compac¬ Density Density Condition green tint sintered sintering [MPa] [g / cm3] H: 1000 8.47 1325 ° C, 1 h, 11.7 1 wt% Ke-H2 nolube®, 2 % by weight of C-UF1 bal. DA 1B: 1000 8.84 1325 ° C, 1 hr, 8.72 1 wt.% Ke-H2 nolube®, 1 wt.% Nickel carbon, bal. DA 1 C: 1000 8.16 1325 ° C, 1 h, 9.17 1 wt% Ke-H2 nolube®, 15 wt% FeB, bal. DA 1 D: 1000 7.74 1325 ° C, 1h, 10.11 wt% Ke-H2 nolube®, 12 wt% FeSi, bal. DA 1 E: 1000 8.42 1325 ° C, 1h, 11.4 1 wt% Ke-H2 nolube®, 2 wt% C-UF, flask. DA 2 F: 1000 8.47 1325 ° C, 1 hr, 11.61 wt% Ke-H2 nolube®, 2 wt% C-UF, flask. DA 3 As can be seen from Table 3 the best results were obtained for composition A, E and F - all being mixed with 2% by weight of C as Graphite (UF grade). The highest synthesizing density was obtained for composition A1 but composition EeF followed closely. These results clearly show that an iron powder having tungsten attached to the surfaces of the iron powder particles can achieve a bullet density similar to lead bullets and would therefore be a suitable alternative for producing lead-free bullets - in particular when milling graphite. metallurgical powder composition to facilitate liquid phase sintering.
A figura 1 e a figura 2 mostram ilustrações metaIográficas para a composição A. Na figura 1 pode ser visto que a porosidade é mais pronunci- ada no centro da amostra e a figura 2 mostra como as partículas de W estão embudias na matriz de Fe-C.Figure 1 and Figure 2 show metaIographic illustrations for composition A. In Figure 1 it can be seen that the porosity is more pronounced in the center of the sample and Figure 2 shows how the W particles are embedded in the Fe-matrix. Ç.
É óbvio que otimizando o processo de produção o teor de tungs- tênio pode ser adicionalmente reduzido - para uma densidade sinterizada de 11,8 g/cm3 o teor de tungstênio teórico é aproximadamente 30% em peso. Adicionalmente, é provável que otimizando o processo a temperatura de sin- 15 terização também possa ser reduzida, preferencialmente abaixo de 1250°C enquanto ainda mantendo sinterização em fase líquida.It is obvious that by optimizing the production process the tungsten content can be further reduced - at a sintered density of 11.8 g / cm3 the theoretical tungsten content is approximately 30% by weight. Additionally, it is likely that by optimizing the process the synchronization temperature may also be reduced, preferably below 1250 ° C while still maintaining liquid phase sintering.
Portanto, de acordo com a presente invenção um projétil produ- zido a partir do pó da invenção pode ter uma densidade na faixa de aproxi- madamente 8 a 15 g/cm3, preferencialmente na faixa de aproximadamente 20 10 a 13 g/cm3, mais preferencialmente na faixa de aproximadamente 10,5 a 12 g/cm3, e ainda mais preferencialmente uma densidade de aproximada- mente 11,3 a 11,8 g/cm3. No entanto, deve ser entendido que o projétil da invenção pode ter uma densidade fora destas faixas ilustrativas e dentro de subgrupos adicionais destas faixas.Therefore, according to the present invention a projectile made from the powder of the invention may have a density in the range of approximately 8 to 15 g / cm3, preferably in the range of approximately 20 to 13 g / cm3, more. preferably in the range of approximately 10.5 to 12 g / cm3, and even more preferably a density of approximately 11.3 to 11.8 g / cm3. However, it should be understood that the projectile of the invention may have a density outside these illustrative bands and within additional subgroups of these bands.
A figura 3 mostra ilustrações metalográficas de uma bala produ-Figure 3 shows metallographic illustrations of a bullet produced by
zida a partir da composição A da Tabela 3. A porosidade reduz a tendência para ricochetes bem como melhora a aderência do lubrificante posto sobre a superfície.from composition A of Table 3. Porosity reduces the tendency to bounce as well as improves the adhesion of the lubricant placed on the surface.
Adicionalmente, se os projéteis forem encamisados, pode ser feita compactação na camisa e sinterizados na mesma. Alternativamente, os projéteis podem ser compactados e sinterizados antes de serem inseridos dentro das camisas. Se os projéteis são revestidos, seriam revestidos depois compactação e sinterização.Additionally, if the projectiles are jacketed, compacting can be done on the jacket and sintered on it. Alternatively, projectiles may be compacted and sintered before being inserted into the liners. If projectiles are coated, they would then be compacted and sintered.
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