Carburo de wolframio

 
Carburo de wolframio
Α-WC-polyhedral.png
α-carburo de tungsteno en la the unit cell
Nombre IUPAC
Carburo de tungsteno
General
Fórmula estructural Imagen de la estructura
Fórmula molecular C 
Identificadores
Número CAS 11130-73-7[1]
Número RTECS YO7350000, YO7525000, YO7700000
ChemSpider 2006424
PubChem 2724274
Propiedades físicas
Apariencia Sólido lustroso gris-negrusco
Densidad 1560[2] kg/ m3; Expresión errónea: carácter de puntuación «» desconocido g/ cm3
Punto de ebullición 6000 K (5727 °C)
Propiedades químicas
Solubilidad en agua Insoluble
Termoquímica
S0gas, 1 bar 32.1 J·mol-1· K
Capacidad calorífica (C) 39.8 J/(mol·K)[3]
Valores en el SI y en condiciones estándar
(25 °C y 1 atm), salvo que se indique lo contrario.
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El carburo de wolframio o carburo de tungsteno es un compuesto formado por wolframio y carbono. Es un compuesto intersticial con composición química de W3C hasta W6C, perteneciente al grupo de los carburos. Se utiliza fundamentalmente, debido a su elevada dureza, en la fabricación de maquinarias y utensilios para trabajar el acero. De esta característica también recibe el nombre de «vidia» (en alemán widia, como abreviatura de wie diamant (‘como el diamante’).

Debido a su elevada dureza y escasa ductilidad, se elaboran piezas de este material en forma de polvo, añadiendo entre un 6 y un 10 % de cobalto. Los granos del carburo de wolframio empleados en el proceso suelen tener diámetros de aproximadamente 0,5 a 1  micrómetros. El polvo se prensa, y las piezas obtenidas se calientan a una presión de 10 000 a 20 000  bares, aproximadamente a 1600 °C (algo por debajo del punto de fusión del carburo). En estas condiciones, la masa se compacta por sinterización, actuando el cobalto como pegamento entre los granos del carburo.

El acabado final de las piezas sólo se puede realizar con métodos abrasivos. También es posible mecanizarlo con máquinas de electroerosión de hilo o penetración.

El tipo de material formado de esta manera se conoce como cermets, de las siglas inglesas ceramic metal.

Historia

El carburo de wolframio fue descubierto por el químico y Premio Nobel francés Henri Moissan. Moissan adaptó el horno eléctrico para experimentos científicos y descubrió varios carburos, entre ellos el de silicio o carborundum (llamado en su honor moissanita). En 1897, buscando conseguir diamantes artificiales, mezcló partículas metálicas de wolframio y de azúcar (por su contenido de carbono), calentando la mezcla a alta temperatura. El resultado fue una masa azul oscura de una gran dureza: el carburo de wolframio. Sin embargo su extrema fragilidad lo hacía inoperante, si bien no obstante registró su descubrimiento e identificó los componentes.

Durante la Primera Guerra Mundial se hicieron algunos experimentos en Alemania, sinterizando partículas de carburo de wolframio. Se prensaron en varias formas a alta presión y se trataron térmicamente. De nuevo el producto resultante fue demasiado frágil para procesarlo industrialmente.

En 1907, la empresa estadounidense General Electric había conseguido, gracias al trabajo del ingeniero William Coolidge, desarrollar filamentos de wolframio, lo que permitió sustituir al rutenio y al osmio en la fabricación de bombillas de luz. Pero el wolframio resultó ser muy abrasivo, por lo que para el trefilado de los filamentos de bombillas se debía emplear diamante natural en las trefilas. Sin embargo los núcleos de diamante tenían el incoveniente del alto coste de la materia prima y la dificultad de encontrarlos en la Alemania de la postguerra, tras la pérdida de las colonias sudafricanas. Por ello, alrededor de 1920, el ingeniero Karl Schröter junto a su ayudante Baumhauer, comenzaron la búsqueda de un sustituto; aunque no sería hasta el año 1923 cuando unos ingenieros de la fábrica berlinesa de bombillas OSRAM (licenciada por General Electric) lograron sintetizar un producto a base de carburo de wolframio utilizando como aglomerante un 10 % de cobalto. El cobalto proporcionó tenacidad a la aleación resultante, lo que permitía su uso industrial, y con ello se alcanzó el objetivo de producir un "metal duro como el diamante" (en alemán Metall hart wie Diamant). Este proceso fue aplicado a otros carburos base de la industria de carburos cementados.

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