Polvo de tungsteno:Tipos,Instalación,Selección

Polvo de tungsteno es un polvo fino de color gris fabricado con metal de tungsteno. Tiene propiedades únicas que lo hacen útil en muchas aplicaciones industriales y comerciales. Esta guía ofrece una visión completa del polvo de tungsteno, sus métodos de fabricación, aplicaciones, proveedores, costes y mucho más.

Descripción general del polvo de wolframio

El polvo de wolframio, también conocido como polvo de metal de wolframio o polvo de Wolframio, se refiere a partículas de tamaño micrométrico de wolframio elemental puro. Su aspecto es el de un polvo gris-negro pesado y arenoso al tacto.

El tungsteno tiene el punto de fusión más alto de todos los metales y es excepcionalmente denso y duro. Esto confiere al polvo de wolframio excelentes propiedades a altas temperaturas, así como resistencia al desgaste, dureza y durabilidad. Al mismo tiempo, puede alearse con otros metales o moldearse mediante técnicas pulvimetalúrgicas.

Algunas propiedades y características clave del polvo de wolframio son:

• Alta densidad - 19,3 g/cm3, casi el doble que el plomo
• Alto punto de fusión - 3422°C, el más alto de todos los metales
• Bajo coeficiente de dilatación térmica
• Excelente conductividad térmica y eléctrica
• Resistencia al desgaste, la erosión y el arco eléctrico
• Biocompatible y no tóxico en estado puro
• Color negro grisáceo con brillo metálico

El polvo de wolframio está disponible en diferentes tamaños de partícula, desde 1 micra hasta 150 micras. La forma de las partículas puede ser esférica, escamosa o irregular. Los polvos más finos proporcionan una mezcla más uniforme y una mejor densificación. Las partículas gruesas se prefieren para aplicaciones como las pesas de tungsteno.

El principal proceso de fabricación utilizado para producir polvo de wolframio es la reducción por hidrógeno de los óxidos de wolframio. Los polvos de tungsteno puros son de color gris plateado brillante, mientras que los impuros son marrones o negros.

Aplicaciones y usos del polvo de wolframio

El polvo de wolframio tiene diversos usos en los siguientes sectores principales:

Militar y Defensa

• Aleaciones de wolframio en penetradores de energía cinética, munición perforante, pesos en misiles y cohetes
• Bolas y dardos de carburo de volframio en munición antitanque
• Blindaje contra las radiaciones en los reactores nucleares

Automoción

• Filamentos de tungsteno en bombillas y lámparas
• Puntos de contacto y componentes eléctricos resistentes al arco eléctrico
• Rodamientos de bolas de carburo de tungsteno y otras piezas resistentes al desgaste
• Aleaciones de wolframio para componentes de motores como válvulas y turbocompresores
• Contrapesos y componentes de amortiguación de vibraciones

Fabricación

• Herramientas de corte, matrices, punzones de carburo de tungsteno
• Electrodos de wolframio para soldadura
• Se añade al acero para fabricar aceros rápidos para herramientas
• Componentes para contactos eléctricos y calentamiento por resistencia
• Botes de evaporación y crisoles metálicos

Electrónica

• Disipadores de calor y componentes de gestión térmica para semiconductores
• Barcos de deposición de vapor y elementos calefactores
• Puntas de emisión de campo, emisores de electrones y cátodos
• Contactos, conectores y cables conductores
• Blindaje contra las radiaciones

Sanidad

• Colimadores, filtros y blindajes de aleación densa de tungsteno para aparatos de rayos X y tratamientos de radiación contra el cáncer
• Polvo de wolframio mezclado con polímeros para fabricar compuestos densos para el blindaje contra las radiaciones
• Lastres para equipos médicos
• Componentes para implantes médicos como stents y tornillos óseos

Otras aplicaciones

• Contrapesos de aleación de tungsteno para aplicaciones como palos de golf, quillas de yates y palas de helicópteros.
• Pesas para equipos deportivos como dardos, bolas de bolos, cabezas de palos de golf
• Señuelos de pesca, señuelos de buceo
• Componentes de joyería
• El lastre en los vehículos de competición

Tipos de polvo de wolframio

El polvo de wolframio está disponible en diferentes grados clasificados en función del tamaño de las partículas, la forma, los niveles de pureza, la densidad del polvo y las aplicaciones previstas:

Especificaciones del polvo de wolframio

El polvo de tungsteno para usos industriales debe cumplir una serie de especificaciones físicas, químicas y morfológicas de acuerdo con normas internacionales como ISO, ASTM, DIN, JIS, GB y GOST:

Las características óptimas del polvo, como la distribución del tamaño de las partículas, la morfología, la densidad aparente y la densidad de penetración, dependen de los requisitos de prensado y sinterización del componente final. Las mezclas de polvo de tungsteno personalizadas se formulan para satisfacer las necesidades de cada aplicación.

Normas de diseño e ingeniería

Los componentes pulvimetalúrgicos de tungsteno se diseñan conforme a diversas normas internacionales que regulan la composición, la fabricación, las pruebas de control de calidad y las aplicaciones:

Los fabricantes de componentes y polvos garantizan el cumplimiento de las normas aplicables en materia de química, microestructura, propiedades mecánicas, ensayos no destructivos, garantía de calidad, etc.

Fabricación y producción

El polvo metálico de wolframio se produce principalmente mediante la reducción por hidrógeno de óxidos de wolframio:

Polvo de óxido de tungsteno + Hidrógeno → Polvo de tungsteno + Vapor de agua.

Se trata de un proceso exotérmico que se realiza a 700-1000°C en una atmósfera de hidrógeno dentro de hornos de reducción especializados.

Los pasos clave en la producción de polvo de tungsteno son:

1. Minería y extracción - Los minerales de wolframio, como la wolframita y la scheelita, se extraen, trituran, muelen y concentran mediante flotación por espuma para producir paratungstato de amonio (APT).
2. Conversión en óxidos - El APT se descompone térmicamente en trióxido de wolframio (WO3) que se muele hasta obtener un polvo fino de color amarillo/marrón.
3. Reducción de hidrógeno - El polvo de WO3 se somete a reducción con hidrógeno gaseoso seco dentro de un horno de empuje, de cinta o giratorio a temperaturas de hasta 1000°C.
4. Fresado y clasificación - El polvo de wolframio reducido se muele en molinos de bolas, se clasifica en diferentes tamaños de partícula y se somete a un procesamiento posterior.
5. Mezcla y compactación - Los polvos se mezclan, se lubrican, se compactan en preformas "verdes" y se sinterizan en componentes acabados.

Las calidades de gran pureza pueden someterse a una desgasificación adicional con hidrógeno o al vacío para reducir los niveles de impurezas. Los polvos conformados y tratados superficialmente se fabrican mediante técnicas especializadas. La morfología del polvo, la distribución de tamaños, la pureza y la química se controlan minuciosamente para satisfacer las necesidades de cada aplicación.

Proveedores y precios

Algunos de los principales proveedores mundiales de polvo de wolframio son:

El precio del polvo de wolframio depende de factores como:

• Pureza - Rangos desde US$50/kg para tungsteno 97% hasta más de $1000/kg para polvos ultrafinos 99,995%
• Tamaño de las partículas - Ultrafino bajo US$100/kg, polvo micronizado US$30-60/kg, grados gruesos más baratos
• Cantidad - Precios más bajos para cantidades a granel en toneladas
• Propiedades del polvo - Esféricos y de alta densidad preferidos para prensar cuestan más
• Consistencia del producto - Las marcas mundiales consolidadas tienen precios más altos

Precios:

• De gama baja: $30-$50 por kg
• Calidad media: $50-$150 por kg
• Alta pureza/rendimiento: $150-$1000 por kg

Póngase en contacto con los principales proveedores para obtener presupuestos exactos basados en sus especificaciones y volúmenes de compra.

Cómo seleccionar proveedores de polvo de wolframio

Estos son algunos consejos para elegir fabricantes y proveedores fiables de polvo de tungsteno:

• Revise las credenciales de la empresa, incluidos los años que lleva en el mercado, su reputación y sus clientes.
• Asegurarse de que pueden personalizar las características del polvo para satisfacer sus requisitos
• Busque calidad constante, pruebas rigurosas y certificación ISO 9001
• Evaluar su capacidad de producción y su aptitud para aumentar el suministro en caso necesario.
• Considere la ubicación y la logística para una entrega eficiente en sus instalaciones
• Solicite muestras para comprobar la calidad del polvo antes de realizar compras a gran escala
• Comparar los precios de distintos proveedores para comprobar la rentabilidad
• Garantizar una gran pureza y fiabilidad del producto y la uniformidad entre lotes
• Compruebe los plazos de entrega y la disponibilidad de existencias para evitar roturas de stock
• Evalúe la flexibilidad para pequeños pedidos de prueba o para atender solicitudes urgentes
• Considerar servicios de valor añadido como mezclas, análisis químicos y envasado personalizado.

Guía de instalación y funcionamiento

Almacenamiento y manipulación

• Almacenar el polvo de tungsteno en recipientes limpios, secos y sellados, lejos de la humedad, las chispas y las llamas.
• Utilizar gas inerte si se almacena durante más de 6 meses
• Limitar la exposición al aire para minimizar la oxidación
• Proporcionar sistemas adecuados de ventilación y captación de polvo
• Evitar la contaminación por suciedad, aceites u otras partículas de polvo
• Manipulación con palas y herramientas limpias; uso de EPI como mascarillas, guantes y gafas protectoras.
• Evitar la acumulación de polvo en las superficies para minimizar los riesgos de explosión de polvo

Procesamiento y funcionamiento

• Lubricar el polvo con estearatos o ceras antes de compactarlo.
• Para el prensado, utilice matrices de acero para herramientas o de carburo de tungsteno lubricadas con estearato de zinc.
• Compacte el polvo con movimientos suaves de la prensa a una presión óptima
• Para la sinterización, utilice hornos de hidrógeno o de vacío y perfiles de calentamiento controlados
• Siga las temperaturas y tiempos de sinterización recomendados según el grado del polvo
• Enfriar lentamente las piezas sinterizadas dentro del horno en atmósfera inerte
• En caso necesario, se pueden utilizar otras medidas, como la infiltración, el tratamiento térmico o el HIP.
• Observar las precauciones de seguridad al manipular el polvo y utilizar el equipo

Mantenimiento

• Inspeccionar periódicamente los contenedores de polvo y las zonas de almacenamiento para detectar daños o fugas.
• Limpie inmediatamente los derrames de polvo para evitar la acumulación de finos
• Elimine el polvo de tungsteno usado y los residuos de forma segura como residuos industriales peligrosos
• Limpiar regularmente los troqueles, punzones y demás utillaje de las prensas de polvo.
• Lubricar y mantener las prensas según las instrucciones del fabricante.
• Siga los programas recomendados para el mantenimiento y recalibrado del horno.

Ventajas e inconvenientes del uso de polvo de wolframio

Ventajas:

• Excelentes propiedades a altas temperaturas gracias a su elevado punto de fusión
• Resistencia al desgaste y a la corrosión para una larga vida útil de los componentes
• Su gran densidad le confiere peso e inercia
• Biocompatible y no tóxico en estado puro
• Buena conductividad térmica y eléctrica.
• Bajo coeficiente de dilatación térmica
• Puede alearse para optimizar propiedades como la dureza
• La pulvimetalurgia permite fabricar componentes complejos con forma de red
• Reciclable para recuperar el wolframio

Desventajas:

• Caro en comparación con otros polvos metálicos
• Oferta mundial limitada y producción concentrada en China
• Frágil sin modificar, requiere aleación o sinterización
• Difícil de mecanizar en estado totalmente sinterizado
• El alto punto de fusión hace que su fabricación requiera mucha energía
• Menor ductilidad y resistencia al impacto que el acero
• Propenso a la oxidación a temperaturas elevadas
• Susceptibles de contaminación durante el procesado

PREGUNTAS FRECUENTES

P: ¿Cuáles son los diferentes grados de polvo de tungsteno disponibles?

R: Los principales grados se clasifican en función del tamaño de las partículas (ultrafino, fino, medio, grueso), la pureza (99,9% a 99,995%), la forma del polvo (esférico, irregular, escamoso) y el uso final (uso general, prensado, soldadura, etc.).

P: ¿Qué tamaño de partícula es mejor para el prensado y la sinterización?

R: Una mezcla bimodal de polvo más fino (1-10 micras) y más grueso (10-40 micras) es óptima, ya que mejora la fluidez del polvo y la densidad en verde. También puede utilizarse polvo ultrafino.

P: ¿Cuáles son los efectos de las impurezas en el polvo de wolframio?

R: Las impurezas como el carbono, el oxígeno, el cobre y el hierro pueden degradar las propiedades. Los grados de pureza ultra alta tienen menos impurezas para aplicaciones exigentes.

P: ¿Cómo se compacta y sinteriza el polvo de wolframio?

R: El polvo se prensa a altas presiones en una matriz hasta obtener un compacto verde, y después se sinteriza a temperaturas cercanas a los 2.000 °C en atmósferas de hidrógeno o vacío.

P: ¿Qué elementos de aleación pueden añadirse al polvo de wolframio?

R: El wolframio se alea con elementos como níquel, hierro, cobalto, cobre y renio para mejorar su resistencia, ductilidad y otras propiedades.

P: ¿Cuáles son las prácticas de almacenamiento recomendadas para el polvo de wolframio?

R: Almacenar en recipientes herméticos en un lugar limpio, seco y protegido de la humedad y la contaminación. Limitar la exposición al aire. Utilizar gas inerte para almacenamiento a largo plazo superior a 6 meses.

P: ¿Cómo se recicla y reutiliza el polvo de wolframio?

R: El polvo de chatarra y el tungsteno sólido pueden reciclarse mediante trituración, molienda, mezcla y recompresión en nuevos productos. No se produce ninguna degradación de las propiedades.

P: ¿Cuáles son las principales aplicaciones de las aleaciones pesadas de wolframio?

R: Componentes militares y de defensa, como penetradores de energía cinética, blindaje contra radiaciones, contrapesos, pesos de lastre, amortiguación de vibraciones en aplicaciones aeroespaciales y de automoción, etc.

P: ¿Cuáles son las ventajas de utilizar tungsteno frente a uranio empobrecido?

R: El tungsteno no es radiactivo, es más seguro de manipular, menos controvertido y más fácil de obtener que el uranio empobrecido, al tiempo que ofrece una densidad similar.

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