Events / Annual Meeting / Participations

Diseño de la micro-nanoestructura cermets empleando tecnologías coloidales y pulvimetalúrgicas

Los metales duros son materiales compuestos metalocerámicos que en gran medida deben sus altas prestaciones a su diseño microestructural. En estos materiales, la fase de refuerzo es comúnmente una cerámica no oxídica embebida en una matriz metálica (generalmente de Fe, Co y/o Ni). Los metales duros más comúnmente empleados en la industria son los carburos cementados (base WC/Co), sin embargo, debido al alto coste del material y a la toxicidad del Co, en la última década se ha intensificado la búsqueda de nuevas composiciones que cumplan los requisitos industriales. En este sentido, la motivación del presente trabajo es el desarrollo de rutas alternativas de procesamiento de cermets base Ti(C,N) con matrices FeNi, excelentes candidatos para a sustitución de los carburos cementados, debido a su elevada dureza, estabilidad térmica y resistencia al desgaste.

En trabajos previos se ha demostrado que el mezclado y homogeneización de polvos comerciales de Ti(C,N) y metales base hierro en suspensión, permite diseñar materiales compuestos con una distribución homogénea de las fases, tanto en forma de gránulos para su procesamiento pulvimetalúrgico [1], como en forma de piezas conformadas por técnicas coloidales (como el colado en molde poroso o la gelificación) [2]. Sin embargo, el procesamiento coloidal también permite la síntesis in situ de partículas metálicas nanométricas, como paso previo al conformado. En esta línea de trabajo, presentamos la síntesis in situ de nanopartículas de Ni(OH)2 y Fe(OH)3 en suspensiones de Ti(C,N), como fases nanométricas secundarias, que permiten el diseño ad-hoc de gránulos y micro-nanoestructuras homogéneas de Ti(C,N)/FeNi. Por lo tanto, el reto final no solo es propiciar la síntesis de las nano fases, sino también conformar las suspensiones. Para ello se han preparado suspensiones estables de polvo de Ti(C,N) comercial en disoluciones acuosas de los precursores metálicos: se han determinado las condiciones óptimas de síntesis de ambos hidróxidos y se ha adecuado su reología para su atomización y posterior prensado uniaxial, y para su conformado por colado en molde poroso. Las diferentes etapas de procesamiento se han optimizado en función de la reología de las suspensiones y las densidades de los materiales en verde, y una vez sinterizados a 1450ºC en vacío.

[1] Gordo, E., Alvaredo, P., Escribano, J.A., Ferrari, B,. Sanchez-Herencia A.J. (2014). Combination of Colloidal Techniques and Powder Metallurgy Porcessing Fe-Ti(C,N) Cermets
[2] Escribano, J. A., Ferrari, B., Alvaredo Olmos, P., Gordo Odériz, E., & Sánchez-Herencia, A. J. (2013). Colloidal processing of Fe-based metalceramic composites with high content of ceramic reinforcement.