Debido a su elevada dureza y escasa ductilidad, se elaboran piezas de este material en forma de polvo, añadiendo entre un 6 y un 10% de cobalto. Los granos del carburo de wolframio empleados en el proceso suelen tener diámetros de aproximadamente 0,5 a 1 micrometros. El polvo se prensa, y las piezas obtenidas se calientan bajo presión de 10 000 a 20 000 bar, hasta aproximadamente 1.600 °C, algo por debajo del punto de fusion del carburo. En estas condiciones, la masa se compacta por sinterizacion, actuando el cobalto como pegamento entre los granos del carburo.
El acabado final de las piezas sólo se puede realizar con métodos abrasivos. También es posible trabajarlo con máquinas de electroerosión de hilo o penetración.
El tipo de material formado de esta manera se conoce como cermets, de las siglas inglesas "ceramic metal".
El carburo de wolframio fue descubierto por el químico y Premio Nobel frances Henrii Moissan adaptó el horno eléctrico para experimentos científicos y descubrió varios carburos, entre ellos el de silicio o carborundum llamado en su honor moissanita.
En 1897, buscando conseguir diamante artificial, mezcló partículas metálicas de wolframio y de azúcar (por su contenido de carbono), calentando la mezcla a alta temperatura. El resultado fue una masa azul oscura de una gran dureza: el carburo de wolframio. Sin embargo aunque registró su descubrimiento e identificó los componentes, su extrema fragilidad lo hacía inoperante.
Durante la 1 guerra mundial se hicieron algunos experimentos en Alemania, sinterizando partículas de carburo de wolframio. Se prensaron en varias formas a alta presión y se trataron térmicamente. De nuevo el producto resultante fue demasiado frágil para procesarlo industrialmente.
No sería hasta el año 1923 cuando unos ingenieros de la fábrica berlinesa de bombillas OSRAM (licenciada por General Electrics) lograron sintetizar un producto a base de carburo de wolframio utilizando como aglomerante un 10% de cobalto. El cobalto dio tenacidad a la aleación resultante lo que permitía su uso industrial.
De ese modo, culminaron su búsqueda de varios años para producir un "metal duro como el diamante" (en aleman: Metall hart wie Diamant).
Esa búsqueda había comenzado 3 años antes. El ingeniero karl schroter, junto a su ayudante Baumhauer, se planteó sustituir los núcleos de diamante natural utilizados como montura en las trefilas que se usaban para el trefilado de los filamentos de bombillas; de wolframio blando pero muy muy abrasivo.
Este sistema de trefilado desarrollado por General Electric en 1907 (método del ingeniero william cooldige), había consagrado el uso del wolframio como el mejor metal disponible y el más económico, sustituyendo al rutenio y al osmio.
Sin embargo los núcleos de diamante eran un problema debido al alto coste de la materia prima y a la dificultad de encontrarla en la Alemania de la postguerra, sobre todo tras la pérdida de las colonias sudafricanas.
Por ello el éxito de este primer Metalduro fue inmediato. Aunque caro de producir, era mucho más económico que el diamante, y más tenaz. Su menor resistencia al desgaste quedaba compensada por su resistencia a la rotura.
Datos fisicoquímicos
- densidad: 14,95 g/cm3
- resistencia a la presión: 5300 - 7000 MPa
- modulo de elasticidad: 600 GPa
- coeficiente de expansión térmica: 4,5 - 5,6 x 10-6 K-1
- conductividad termica: 60 - 80 W m-1 K-1
- capacidad calórica: 200 - 480 J K-1 kg-1
- dureza segun vikers: 1550 kgf mm-2
Aplicaciones
El carburo de wolframio se emplea, sobre todo, en la elaboración de utensilios de corte para trabajar metales o el acero. También se construyen algunas piezas que requieren elevada resistencia térmica o mecánica, como cojinetes de ejes, etc.Frente a los metales duros tiene la ventaja de mantener su dureza incluso a elevadas temperaturas.
En los últimos años, también se han elaborado materiales parecidos a base de nitruro de titanio o carburo de titanio que, incluso, pueden tener una resistencia térmica más elevada.
Capas finísimas de estos materiales se utilizan para recubrir filos de corte aumentando su resistencia al desgaste(15-30%)
También se usa muy frecuentemente en matricería.
Su empleo en la fabricación moderna de todo tipo de máquinas y automóviles permite obtenerlos a un coste relativamente bajo.
Es un material estratégico. El gobierno estadounidense lo incluye dentro de los materiales de categoría vital junto a otros materiales y productos como el petroleo.
Esto significa que se hacen reservas de 6 meses las llamadas Stok Piles, con las cuales se quiere prever posibles fallos de suministro debido a fenómenos naturales o guerras.
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