Síntesi del procés de pulverimetal·lúrgia

Activitats (pulverimetal·lúrgia, pàgina 244)

22. Vídia: Aliatge constituït per un aglomerat de carburs de metalls rars (tungstè, tàntal, titani, molibdè, etc) amb cobalt o níquel com a lligant, després d'haver-lo obtingut per sinterització.

És un material molt dur i resistent al desgast. És emprat especialment en la fabricació de petites plaquetes que van fixades a l'eina d'una màquina eina, com ara en barrines, broques, etc.

Aquesta denominació prove de l'alemany widia que es un acrònim de Wie Diamont que literalment vol dir com el diamant.

23. És necessari aplicar les tècniques de la pulvimetal·úrgia quan no puguin ser aplicables els mètodes tradicionals degut a les propietats dels materials metàl·lics utilitzats.

4. La pulverimetal·lúrgia

4.1. Definició
La pulverimetal·lúrgia o metal·lúrgia de les pólvores és una tècnica que serveix per obtenir o donar forma a materials metàl·lics a partir de components que fonen a temperatures molt elevades. Aquests components tenen una extremada duresa o altres característiques especials que fan que no siguin aplicables processos d'obtenció o conformació tradicions.

Podem aplicar aquesta tècnica als casos següents.

• Fabricació d'objectes amb materials refractaris.
• Fabricació d'objectes amb materials molt purs i de composició d'alta precisió.
• Fabricació de peces amb materials difícils d'emmotllar, de forjar o mecanitzar.
  
• Fabricació a partir de carburs metàl·lics: eines de tall ràpid per a torns, fresadores, fileres...
  
• Fabricació de peces metàl·liques poroses per utilitzar com a filtres o com a coixinets aoutolubrificants.
  

La tècnica de la pulvimetal·lúrgia consta de tres fases: Obtenció de les pólvores, la compressió, i la sintetització.

4.2. Obtenció de les pólvores
Les pólvores que es fan servir per l'obtenció d'aquests materials són pólvores:

• De metalls purs:principalment ferro, coure, estany, alumini, níquel i titani, d'aliatges metàl·lics i d'altres compostos
• D'aliatges com llautons, bronzes, acers i acers inoxidables o pólvores pre-aliats
• D'altres compostos.

Per fabricar aquestes pólvores existeixen diferents procediments:
Per una banda hi ha els mecànics:

1. La polvorització: és molt útil amb el metalls fràgils, consisteix en moldre o llimar un metall i dur-lo a través d'un gas separant el metall del gas per mitjà d'un turbulent corrent.
2. L'atomització: El metall fos s'aboca a través d'un embut en una càmera d'atomització, fent-lo passar a través de dolls d'aigua polvoritzada.

Els processos físics i químics:

1. La reducció dels òxids: consisteix en obtenir partícules molt fines d'òxid del metall desitjat (ja que son més fràgils i fàcils d'esmicolar que el metall pur), posar-los en contacte amb gas reductor (per exemple l'hidrogen) a una temperatura inferior a la de fusió.
2. L'electròlisi: Es col·loquen barres o làmines com a ànodes en un tanc, s'hi fa passar corrent durant 48 hores i després dels càtodes s'obté un dipòsit de pólvores d'aproximada ment 2mm. Es retiren els càtodes i es graten els pólvores electrolítiques.
3. La descomposició tèrmica: Consisteix en posar els materials metàl·lics a temperatures molt elevades fins que es comenci a descompondre en els seus elements o compostos més simples i d'aquest se n'extreuen les pólvores.
4. La condensació: Es fa servir per metalls que poden bullir condensant el vapor en forma de pòlvores (magnesi, cadmi i cinc).

4.3 La compressió:
La compressió consisteix en introduir les pólvores en un motlle de la peça desitjada i amb unes premses hidràuliques se'ls aplica una pressió altíssima (pot arribar als 100.000 N/mm2), que produeix una unió entre els àtoms més superficials, anomenada difusió. Aquest procés pot ser comparat a una soldadura en fred.

4.4. La sintetització:

• Les peces són introduïdes a un forn per tal d'augmentar la seva cohesió i tenacitat. Els forns utilitzats tenen tres càmbres: la cambra de purga, la d'alta temperatura i la de refredament.

• Les temperatures de fusió són elevades però inferiors a la de fusió dels materials abans emprats.
• S'apliquen durant un temps comprès entre els 15 min i les 2 hores.

4.5. Avantatges i inconvenients:

Avantatges:

• Aquest procés perment l'obtenció de peces a temperatures bastant baixes, la qual cosa fa que hi hagi un estalvi d'energia.
• S'obtenen les peces directament amb la seva forma definitiva per tant, el procés és bastant ràpid.
• Hi ha un notable estalvi de materies primes i productes ja que s'aprofita la totalitat del material.
• De mitjana té un temps de fabricació curt i uns preus reduïts.
• S'obtenen peces imposibles d'aconseguir per altres mètodes.

Inconvenients:

• Les matrius de compactació (motlles) tenen un cost bastant elevat.
• Obtenim unes característiques mecàniques inferiors degut a la porositat dels materials.

Activitats metalls

ex.1 Quina diferencia fonamental existeix entre l'enrequiment i l'afinament?Que en l'enriquiment es tracta d'augmentar en una barreja la proporció d'un dels seus components, en canvi, en l'afinament s'augmenta la puresa del metall ja tractat.

ex.2 Quin tractament reben els minerals formats principalment per òxids? I els que estan formats per altres compostos químics com els sulfurs?
Els que estan formats per òxids son tractats per la reducció i el que estan formats per altres compostos químics, per torrefacció o calcinació.

ex.3




ex.4
a) Més dens: el plom
b) Més lleuger: el magnesi
c) Millor conductor de la calor: el coure
d) Millor conductor elèctric: el plom
e) Més dur: el titani
f) Més tou: el plom
g) Més rígid: el plom

1. Obtenció dels metalls

1. Els metalls són un grup d'elements químics que presenten quasi totes les propietats físiques següents: estat sòlid a temperatura normal, excepte el mercuri que és líquid; opacitat, excepte en capes molt fines; bons conductors elèctrics i tèrmics; brillants, una vegada polits, i estructura cristal·lina en estat sòlid.

Obtenció dels metalls

Quasi tots els metalls son materials que s'obtenen a partir de minerals que formen part de la roques.
L'extracció del mineral es fa en mines de cel obert, si la capa de mineral esta a poca profunditat. Al contrari, si el jaciment o filó es profund, l'excavació es du a terme davall terra i rep el nom de mina subterrania. En ambdos tipues d'explotacions es fa us d'explosius, axcavadores, trepants i una altra maquinaria, a fi d'arrancar el mineral de la roca.

-La majoria de processos metal·lurgics tenen algunes accions en comú com: l'enrequiment dels minerals, la reducció (separació química) i l'afinament (augment de la puresa.)

1. L'enrequiment del mineral consisteix en preparar el producte obtingut a la mina per a l'aplicació de les accions posteriors. Els processos d'enrequiment són:

1.1 La trituració: consisteix en la reducció per mitjans mecànics de la grandària de les roques.

1.2 La concentració: consisteix en la separació de la mena i la ganga per mitjans físics.

2. Reducció: consisteis en la separació de la màxima quantitat de metall de la resta d'elements químics amb els quals es troba combinat tot formant els compostos.

3. Afinament: quan els metalls no tenen la puresa necessària per a les diferents aplicacions industrials se li aplica el procés d'afinament que consisteix en eliminar les impureses per tal d'obtenir-ho amb la màxima puresa. Es pot fer per mitjans tèrmics i electrolítics:

3.1 Afinament tèrmic: es realitza en forns aplicant oxigen, aire o alguns productes químics.

3.2 Afinament electrolític: consisteix en situar el coure en forma de plaques a l'interior d'un tanc que conte una dissolució de sulfat de coure àcid i fer-li circular un corrent elèctric continu durant uns 15 dies. El coure pur es va dipositan en les plaques dipositades en el pol negatiu i les impures van quedant dipositades al fons del recipient.

Preguntes (Coure, Alumini i Altres metalls d’aplicació industrial):

1. Preguntes sobre el coure i els seus aliatges:

· Avantatges i inconvenients que ofereixen els llautons respecte el coure pur:

Millora les propietats mecàniques del coure com la reducció del punt d’ebullició, però redueix la conductivitat, tant elèctrica com tèrmica.

· Avantatges i inconvenients que ofereixen els bronzes respecte el coure pur:

Millora les propietats de fusió i emmotllament, però redueix la conductivitat tant elèctrica com tèrmica.

2. Preguntes sobre el alumini i els seus aliatges:

· Propietats principals del alumini:

És un material lleuger, bon conductor, molt dúctil, mal·leable i tou en estat pur tot i que presenta acritud. També és resistent a la corrosió provocada per la temperatura i fon a baixa temperatura.

3. Altres metalls d’aplicació industrial.

· Per a què s’utilitza el plom en la indústria?

S’utilitza per a revestiments interiors de dipòsits en la indústria química i com a barrera de protecció de sorolls, vibracions, raigs X i raigs Y.