¿Contiene níquel el carburo de wolframio?

El carburo de wolframio puro no contiene níquel. El carburo de wolframio puro es un compuesto (WC) formado por átomos de wolframio (W) y átomos de carbono (C), con una estructura cristalina hexagonal simple. El compuesto en sí no contiene níquel ni otros elementos metálicos.

Carburo cementado (comúnmente conocido como productos de "carburo de wolframio"):
Suele contener níquel (o cobalto). La mayoría de las herramientas de "carburo de wolframio", brocas, piezas resistentes al desgaste, etc., de las que hablamos en la vida cotidiana se refieren en realidad al carburo cementado. El carburo cementado es un material compuesto formado por la sinterización de partículas duras de carburo de tungsteno como cuerpo principal con una fase aglutinante metálica a altas temperaturas.

El papel principal del níquel es actuar como fase aglutinante. El níquel (Ni) es uno de los metales ligantes más utilizados en el carburo cementado (el otro más común es el cobalto, Co). Su papel es crucial:

El papel del níquel en el carburo cementado (materiales compuestos a base de carburo de wolframio):

Unir partículas de carburo de tungsteno: Esta es la función más básica e importante del níquel. Durante el proceso de sinterización (normalmente a altas temperaturas superiores a 1455°C), el níquel se funde para formar una fase líquida. El níquel líquido puede humedecer la superficie de las partículas de carburo de wolframio y rellenar los huecos entre las partículas. Tras enfriarse y solidificarse, el níquel actúa como "pegamento" para unir firmemente las partículas de carburo de wolframio, duras pero quebradizas, formando una estructura general densa y resistente. Sin la fase aglutinante, el polvo suelto de carburo de wolframio no puede formar un material a granel con una resistencia práctica.

Proporciona dureza y resistencia al impacto: El carburo de wolframio puro es muy duro, pero también muy quebradizo. La red metálica continua o semicontinua formada por el níquel (u otras fases aglutinantes) proporciona al material la tenacidad, ductilidad y resistencia al impacto necesarias. Cuando el material se somete a fuerzas externas (como impactos o vibraciones), la fase metálica puede absorber la energía mediante deformación plástica, impidiendo la rápida propagación de grietas y evitando la fractura frágil catastrófica del material. Esto permite utilizar el carburo cementado en condiciones de trabajo con impacto y vibración (como herramientas de minería, matrices de estampación).

Afectación de la dureza y la resistencia al desgaste: El contenido y las propiedades de la fase aglutinante afectan directamente a la dureza y la resistencia al desgaste de la aleación:

Cuanto menor sea el contenido de la fase aglutinante, mayor será el contacto directo entre las partículas de carburo de wolframio, mayor será la dureza global de la aleación y mejor será la resistencia al desgaste (especialmente al desgaste abrasivo), pero disminuirá la tenacidad.

Cuanto mayor sea el contenido de la fase aglutinante, mejor será la tenacidad de la aleación, pero la dureza disminuirá.

Níquel frente a cobalto: Las aleaciones de fase ligante a base de níquel suelen tener una dureza y resistencia ligeramente inferiores a las aleaciones a base de cobalto, pero mejor tenacidad, resistencia a la corrosión y resistencia a la fatiga térmica. El níquel también tiene una buena humectabilidad con el carburo de wolframio, pero su resistencia suele ser ligeramente inferior a la del cobalto.

Proporcionar resistencia a la corrosión: El carburo cementado con una fase aglutinante a base de níquel tiene una resistencia a la corrosión significativamente mejor (resistencia a los ácidos, resistencia a los álcalis, resistencia a la niebla salina, etc.) que las aleaciones a base de cobalto. Esto se debe a que el propio níquel es más resistente a la corrosión que el cobalto. Esto hace que el carburo cementado a base de níquel se utilice ampliamente en componentes resistentes al desgaste en entornos corrosivos como la industria química, marina y alimentaria (como juntas de estanquidad de carburo de tungstenopiezas de la válvula de la bomba, boquillas).

Resistencia a la oxidación a altas temperaturas: El níquel puede formar una película protectora de óxido más estable a altas temperaturas, por lo que el carburo cementado a base de níquel suele tener mejor resistencia a la oxidación a altas temperaturas que las aleaciones a base de cobalto.

No magnético: El carburo cementado a base de níquel suele ser no magnético (o débilmente magnético), mientras que las aleaciones a base de cobalto son ferromagnéticas. Esto supone una ventaja en aplicaciones que requieren evitar el magnetismo (como algunos equipos electrónicos, equipos médicos).

Resumen:

El carburo de wolframio (WC) puro no contiene níquel.
Los productos de "carburo de wolframio" a los que solemos referirnos (como herramientas, brocas, piezas resistentes al desgaste) son en realidad carburo cementado, cuyos componentes principales son partículas de carburo de wolframio y una fase aglutinante metálica.
El níquel (Ni) es un metal de fase ligante muy importante en el carburo cementado. Las principales funciones del níquel en el carburo cementado son:
Unión de partículas duras de carburo de tungsteno para formar un conjunto denso.
Dotando al material de la dureza y resistencia al impacto necesarias.
Ofrece mayor resistencia a la corrosión que el cobalto.
Proporcionar una mejor oxidación resistencia en comparación con el cobalto.
Suele hacer que la aleación no sea magnética.
La elección de níquel o cobalto como fase aglutinante depende de los requisitos específicos de la aplicación final de carburo cementado (resistencia, dureza, tenacidad, resistencia a la corrosión, resistencia a la oxidación, coste, etc.). Las fases aglutinantes a base de níquel son especialmente indispensables en ocasiones con elevados requisitos de resistencia a la corrosión.

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