O termo 'metal refratário' é usado para descrever um grupo de elementos de metal que têm pontos de fusão excepcionalmente altos e são resistentes ao desgaste, corrosão, e deformação.
Os usos industriais do termo metal refratário geralmente se referem a cinco elementos comumente usados:
- Molibdênio (Mo)
- Nióbio (Nb)
- Rênio (Re)
- Tântalo (Ta)
- Tungstênio (W)
No entanto, definições mais amplas também incluíram os metais menos comumente usados:
- Cromo (Cr)
- Hafnium (Hf)
- Iridium (Ir)
- Ósmio (Os)
- Ródio (Rh)
- Rutênio (Ru)
- Titânio (Ti)
- Vanádio (V)
- Zircônio (Zr)
As características
A característica de identificação dos metais refratários é sua resistência ao calor. Todos os cinco metais refratários industriais têm pontos de fusão superiores a 3632 ° F (2000 ° C).
A resistência dos metais refratários em altas temperaturas, em combinação com sua dureza, os torna ideais para ferramentas de corte e perfuração.
Os metais refratários também são muito resistentes ao choque térmico, o que significa que o aquecimento e o resfriamento repetidos não causarão facilmente expansão, tensão e rachaduras.
Todos os metais têm altas densidades (são pesados), bem como boas propriedades elétricas e de condução de calor.
Outra propriedade importante é sua resistência à fluência, a tendência dos metais de se deformarem lentamente sob a influência da tensão.
Devido à sua capacidade de formar uma camada protetora, os metais refratários também são resistentes à corrosão, embora oxidem prontamente em altas temperaturas.
Metais refratários e metalurgia do pó
Devido aos seus altos pontos de fusão e dureza, os metais refratários são mais frequentemente processados na forma de pó e nunca fabricados por fundição.
Os pós metálicos são fabricados em tamanhos e formas específicos e, em seguida, misturados para criar a mistura certa de propriedades, antes de serem compactados e sinterizados.
A sinterização envolve o aquecimento do pó metálico (dentro de um molde) por um longo período de tempo. Sob o calor, as partículas de pó começam a se unir, formando uma peça sólida.
A sinterização pode ligar metais a temperaturas mais baixas do que seu ponto de fusão, uma vantagem significativa ao trabalhar com metais refratários.
Pós de carboneto
Um dos primeiros usos para muitos metais refratários surgiu no início do século 20 com o desenvolvimento de carbonetos cimentados.
Widia, o primeiro carboneto de tungstênio disponível comercialmente, foi desenvolvido pela Osram Company (Alemanha) e comercializado em 1926. Isso levou a mais testes com metais igualmente duros e resistentes ao desgaste, levando ao desenvolvimento de carbonetos sinterizados modernos.
Os produtos de materiais de carboneto freqüentemente se beneficiam de misturas de pós diferentes. Este processo de mistura permite a introdução de propriedades benéficas de diferentes metais, produzindo materiais superiores ao que poderia ser criado por um metal individual. Por exemplo, o pó Widia original era composto por 5-15% de cobalto.
Nota: Veja mais sobre propriedades de metal refratário na tabela na parte inferior da página.
Formulários
Ligas e carbonetos refratários à base de metal são usados em praticamente todas as principais indústrias, incluindo eletrônica, aeroespacial, automotiva, química, mineração, tecnologia nuclear, processamento de metal e próteses.
A seguinte lista de usos finais para metais refratários foi compilada pela Refractory Metals Association:
Metal de tungstênio
- Filamentos de lâmpadas incandescentes, fluorescentes e automotivas
- Ânodos e alvos para tubos de raios-x
- Suportes de semicondutores
- Eletrodos para soldagem a arco de gás inerte
- Cátodos de alta capacidade
- Eletrodos para xenon são lâmpadas
- Sistemas de ignição automotiva
- Bocais de foguete
- Emissores de tubo eletrônico
- Cadinhos de processamento de urânio
- Elementos de aquecimento e escudos de radiação
- Elementos de liga em aços e superligas
- Reforço em compósitos de matriz de metal
- Catalisadores em processos químicos e petroquímicos
- Lubrificantes
Molibdênio
- Adições de liga em ferros, aços, aços inoxidáveis, aços ferramenta e superligas à base de níquel
- Eixos de rebolo de alta precisão
- Metalização de spray
- Matrizes de fundição
- Componentes de mísseis e motores de foguetes
- Eletrodos e hastes de agitação na fabricação de vidro
- Elementos de aquecimento de fornos elétricos, barcos, escudos térmicos e forro silencioso
- Bombas de refino de zinco, canais, válvulas, agitadores e poços termopares
- Produção de haste de controle de reator nuclear
- Trocar eletrodos
- Suporta e suporte para transistores e retificadores
- Filamentos e cabos de suporte para farol automotivo
- Coletores de tubo de vácuo
- Saias-foguete, cones e escudos térmicos
- Componentes de mísseis
- Supercondutores
- Equipamento de processo químico
- Escudos térmicos em fornos a vácuo de alta temperatura
- Aditivos de liga em ligas ferrosas e supercondutores
Carboneto de Tungstênio Cimentado
- Carboneto de Tungstênio Cimentado
- Ferramentas de corte para usinagem de metal
- Equipamento de engenharia nuclear
- Ferramentas de mineração e perfuração de petróleo
- Formando matrizes
- Rolos formadores de metal
- Guias de linha
Tungstênio Heavy Metal
- Buchas
- Sedes de válvula
- Lâminas para cortar materiais duros e abrasivos
- Canetas esferográficas
- Serras e brocas de alvenaria
- Metal pesado
- Escudos de radiação
- Contrapesos de aeronaves
- Contrapesos de relógio de corda automática
- Mecanismos de balanceamento de câmeras aéreas
- Pesos de equilíbrio da pá do rotor do helicóptero
- Inserções de peso do clube de ouro
- Corpos de dardo
- Fusíveis de armamento
- Amortecimento de vibração
- Artilharia militar
- Pelotas de espingarda
Tântalo
- Capacitores eletrolíticos
- Trocadores de calor
- Aquecedores baioneta
- Poços de termômetro
- Filamentos de tubo de vácuo
- Equipamento de processo químico
- Componentes de fornos de alta temperatura
- Cadinhos para o manuseio de metal fundido e ligas
- Ferramentas de corte
- Componentes de motor aeroespacial
- Implantes cirúrgicos
- Aditivo de liga em superligas
Propriedades Físicas de Metais Refratários
| Tipo | Unidade | Mo | Ta | Nb | W | Rh | Zr |
| Pureza Comercial Típica | 99.95% | 99.9% | 99.9% | 99.95% | 99.0% | 99.0% | |
| Densidade | cm / cc | 10.22 | 16.6 | 8.57 | 19.3 | 21.03 | 6.53 |
| lbs / in2 | 0.369 | 0.60 | 0.310 | 0.697 | 0.760 | 0.236 | |
| Ponto de fusão | Celcius | 2623 | 3017 | 2477 | 3422 | 3180 | 1852 |
| ° F | 4753.4 | 5463 | 5463 | 6191.6 | 5756 | 3370 | |
| Ponto de ebulição | Celcius | 4612 | 5425 | 4744 | 5644 | 5627 | 4377 |
| ° F | 8355 | 9797 | 8571 | 10,211 | 10,160.6 | 7911 | |
| Dureza Típica | DPH (vickers) | 230 | 200 | 130 | 310 | -- | 150 |
| Condutividade térmica (@ 20 ° C) | cal / cm2/cm°C/sec | -- | 0.13 | 0.126 | 0.397 | 0.17 | -- |
| Coeficiente de expansão térmica | ° C x 10 -6 | 4.9 | 6.5 | 7.1 | 4.3 | 6.6 | -- |
| Resistividade elétrica | Micro-ohm-cm | 5.7 | 13.5 | 14.1 | 5.5 | 19.1 | 40 |
| Condutividade elétrica | % IACS | 34 | 13.9 | 13.2 | 31 | 9.3 | -- |
| Resistência à tração (KSI) | Ambiente | 120-200 | 35-70 | 30-50 | 100-500 | 200 | -- |
| 500 ° C | 35-85 | 25-45 | 20-40 | 100-300 | 134 | -- | |
| 1000 ° C | 20-30 | 13-17 | 5-15 | 50-75 | 68 | -- | |
| Alongamento mínimo (medidor de 1 polegada) | Ambiente | 45 | 27 | 15 | 59 | 67 | -- |
| Módulos de elasticidade | 500 ° C | 41 | 25 | 13 | 55 | 55 | |
| 1000 ° C | 39 | 22 | 11.5 | 50 | -- | -- |
Fonte: http://www.edfagan.com