Polvo metálico de molibdeno

Polvo metálico de molibdeno es un material refractario valorado por sus propiedades a altas temperaturas que combinan fuerza, conductividad térmica y resistencia a la corrosión. Esta guía abarca los procesos de fabricación y las características del polvo de molibdeno, así como sus aleaciones y aplicaciones. También detalla las especificaciones del producto, precios, proveedores, ventajas frente a alternativas y recomendaciones de uso de expertos.

Visión general

Entre las propiedades esenciales del polvo de molibdeno metálico puro se incluyen:

• Excelente resistencia a altas temperaturas, hasta 2100°C
• Mantiene la resistencia a la tracción incluso a altas temperaturas
• Coeficiente de dilatación térmica muy bajo
• Conductividad térmica y eléctrica
• Resiste la erosión y la corrosión
• Permite materiales constructivos ligeros

La demanda de polvos de molibdeno crece en estructuras sometidas a cargas térmicas, como escudos térmicos, toberas de cohetes, filamentos y refuerzos compuestos, donde las condiciones extremas superan a las aleaciones tradicionales. Este informe analiza los métodos de producción, los factores de coste, las áreas de aplicación y las directrices de procesamiento de los polvos de molibdeno.

Composición y características

Polvo metálico de molibdeno comprende un único elemento metálico puro:

Características destacadas:

• Lustre blanco plateado cuando está recién pulverizado
• Dúctil con alta resistencia al choque térmico
• Capacidad de fabricación con forma casi de red
• Puede alearse con carbono, silicio o boro
• Resiste a los ácidos y a la corrosión alcalina
• Mantiene la resistencia mecánica a pesar de las temperaturas

Estas útiles combinaciones de propiedades químicas, físicas y mecánicas estimulan las aplicaciones. Pero su disponibilidad se vio limitada hasta la década pasada por las dificultades para producir polvo metálico de molibdeno puro de forma asequible.

Métodos de producción

Los avances permiten ahora la producción comercial de polvos metálicos de molibdeno mediante:

• Los procesos de electrólisis e hidrógeno permiten una gran pureza
• Los métodos de reducción ofrecen un menor coste para la mayoría de las aplicaciones
• La esferoidización por plasma posterior al proceso mejora las propiedades del polvo

Las iniciativas en curso se centran en procesos secos más eficientes que eliminen la hidrometalurgia para mejorar la economía de cara a su adopción generalizada.

Aplicaciones de materiales refractarios

Las propiedades únicas del polvo metálico de molibdeno se adaptan a exigencias extremas:

Componentes estructurales de alta temperatura

• Toberas de cohetes, piezas de misiles
• Elementos del reactor de fusión nuclear
• Hogares y herrajes para hornos
• Filamentos de tubos de vacío

Gestión térmica

• Placas de disipación de calor con matriz cerámica
• Revestimientos por pulverización térmica en tuberías y herramientas

Mezclas compuestas

• Refuerzos de aleación reforzados por dispersión
• Cermets sinterizados por plasma de chispa

Contactos eléctricos

• Electrodos de conmutación de vacío
• Contactos de relé resistentes a la erosión por arco

Pastas de metalización

• Circuitos impresos de película gruesa conductora
• Agente de unión en fase líquida transitoria Unión por difusión

Así pues, el polvo de molibdeno supera su nicho de peso en aplicaciones de valor añadido más que en volúmenes de productos básicos puros.

Especificaciones del producto

El polvo metálico de molibdeno está disponible comercialmente en variaciones estandarizadas o personalizadas:

Distribución granulométrica - Emparejar el método de procesamiento del cliente, la resistencia a la tracción frente a los objetivos de ductilidad.

Grados de pureza - 99,9% suficiente para la mayoría de las aplicaciones. Una mayor pureza aumenta el coste.

Acondicionamiento - La mezcla, la lubricación en seco y la desecación mejoran las propiedades de empaquetado y flujo del polvo.

La personalización de las características del polvo para aplicaciones específicas es posible, pero requiere MOQs.

Precios del polvo metálico de molibdeno

Al tratarse de un polvo especializado que se produce en pequeños lotes para sectores muy especializados, sus costes tienden a ser más elevados que los de los metales corrientes:

Las purezas de grado de investigación superiores a 99,95% atraen fuertes primas por paquetes de 1 gramo a un precio de ~$200+ por gramo.

Los costes de material dominan en las piezas pequeñas sinterizadas o impresas por AM, por lo que las aplicaciones deben justificar los valores. Permite combinaciones de ligereza, aislamiento y conductividad inalcanzables de otro modo.

Comparación con otras alternativas

El molibdeno compite con metales especiales y compuestos que buscan propiedades a altas temperaturas:

Molibdeno Pros

• Resistencia inigualable a la tracción a altas temperaturas de hasta 2100°C
• La menor densidad permite estructuras ligeras de alta temperatura
• Resiste la corrosión del metal fundido durante el procesamiento extremo

Desafíos

• Dificultad para densificar completamente el polvo hasta su forma completa
• Pueden surgir intermetálicos frágiles que comprometan la ductilidad
• El punto de fusión muy elevado dificulta la aleación y la unión
• Hay que mejorar los aspectos económicos de la producción de polvo

Con las continuas mejoras en los procesos de polvo, el molibdeno domina los nichos de servicio extremos. La mezcla con carbono/boro facilita la sinterización y las adiciones de aleación personalizan las propiedades en función de los requisitos de temperatura.

Investigación y desarrollo

Las mejoras emergentes del polvo de molibdeno incluyen:

Producción

• Vías electrolíticas con sales fundidas
• Tostado/reducción de molibdenita de menor energía
• Esferoidización de plasma por microondas

Diseño de aleación

• Compuestos de HEA con wolframio/tántalo
• Adiciones de sinterización en fase líquida como Cu/Ni
• Mecanismos de refuerzo dependientes de la velocidad

Consolidación

• Sinterización por plasma de chispa instantánea
• Estructuras reticulares con optimización topológica
• Encuadernación por chorro de tinta verde

Aplicaciones

• Sustitución de placas electrolíticas de baterías de estado sólido
• Prototipos de propulsores de cohetes impresos en 3D
• Casquillo de junta de vidrio resistente a la fluencia Casquillos

Resumen

Las propiedades refractarias poco comunes del molibdeno, como la resistencia a altas temperaturas, la conducción térmica, la resistencia a la corrosión y la ductilidad, permiten fabricar componentes y compuestos ligeros e innovadores que ofrecen avances de rendimiento en aplicaciones de gestión térmica extrema en fusión nuclear, viajes espaciales y procesos industriales. Las recientes mejoras en pulvimetalurgia permiten ahora complementar las formas tradicionales de molibdeno en molino con métodos de fabricación aditiva. La adaptación del tamaño y la morfología de las partículas a los enfoques de densificación deseados permite fabricar formas antes inviables. Aunque es relativamente más caro que los metales convencionales, el molibdeno supera con creces a sus competidores en nichos térmicos especializados.

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