Desarrollo de los procesos de moldeo por inyección y extrusión de polvos para la obtención de piezas de aceros inoxidables dúplex y ferríticos

En la presente Tesis Doctoral se ha desarrollado el proceso de moldeo por inyección de polvos (pIM) para la obtención de piezas de acero inoxidable dúplex con aplicaciones en ortodoncia. Por otro lado, se ha desarrollado el proceso de moldeo por extrusión de polvos (PEM) para la obtención de láminas y tubos porosos de acero inoxidable ferrítico con aplicaciones en pilas de combustible de óxido sólido (SOFCs). En primer lugar, se prepararon y caracterizaron térmica y reológicamente las mezclas polietileno de alta densidad/cera parafma para seleccionar la formulación más adecuada para su empleo como sistema ligante en los procesos de inyección y extrusión termoplástica. Con el sistema ligante desarrollado se prepararon mezclas polvo-sistema ligante (feedstocks) con diferentes cantidades de polvo metálico. El acero inoxidable dúplex se obtuvo mediante la premezcla de los polvos ferrítico (430L) y austenítico (316L) de partida en una relación 50/50. El estudio reológico de los feedstocks permitió determinar la idoneidad de las mezclas para los distintos procesos, mostrando todas ellas un comportamiento pseudoplástico. Asimismo, se realizó un estudio del efecto del tamaño de partícula del polvo en las propiedades reológicas del feedstock. En el caso del moldeo por inyección de polvos de la premezcla de aceros inoxidables, se determinó una carga óptima de polvo del 68% vol. para continuar con el proceso. Los parámetros de inyección se optimizaron para obtener piezas en verde libres de defectos. En base al análisis termogravimétrico del sistema ligante, se desarrolló el ciclo térmico de eliminación para obtener piezas en marrón con una resistencia mecánica que permitiese su manipulación en etapas sucesivas. También se llevó a cabo el análisis microestructural de las muestras tras la sinterización, así como la evaluación de las propiedades finales. Se alcanzaron densidades del 97% respecto de la teórica tras la sinterización en bajo vacío a 1250ºC. De esta forma, se obtuvieron piezas de acero dúplex mediante PIM a partir de la premezcla de polvos ferrítico y austenítico. Igualmente se han obtenido por primera vez brackets dentales de acero inoxidable dúplex mediante moldeo por microinyección de polvos (µPIM). En el caso del moldeo por extrusión de polvos, se obtuvieron láminas y tubos en verde de acero inoxidable ferrítico mediante el procesado del polvo 430L con un sistema ligante termoplástico. La eliminación del sistema ligante se llevó a cabo mediante el ciclo térmico desarrollado previamente en el caso del moldeo por inyección. La sinterización se hizo en bajo vacío a distintas temperaturas y se determinó el grado de porosidad alcanzado. Las láminas y tubos porosos de acero inoxidable ferrítico se caracterizaron para su empleo como soportes de electrodo en SOFCs. Finalmente, sobre las láminas se llevó a cabo la deposición del ánodo de Ni-YSZ mediante spin coating y se evaluó la respuesta electroquímica del conjunto obteniéndose resultados satisfactorios