Cobalto Storia



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Hard metals


L’uso forse più strategico del cobalto è quello come matrice per “metalli duri”, quelli che gli anglofoni chiamano “cemented carbides”.

Infatti con questo termine si indicano quei materiali consistenti di polveri di carburi metallici (generalmente WC) in una matrice ricca di cobalto.

Questo tipo di materiale trova larghissimo impiego nella lavorazione di acciai e di altre leghe ad elevate proprietà meccaniche, come ugello negli estrusori , ed in tutte quelle applicazioni in cui si necessita di un materiale ad alta rigidezza e resistente ad usura. Senza i progressi fatti dalla ricerca in questo settore, sarebbero molto inferiori le possibilità di lavorare meccanicamente componenti in metallo, ma nonostante tutto non si è riusciti a sostituire il cobalto in maniera così flessibile come “binder”.

Nonostante vi siano diversi metodi di produzione, generalmente si procede come segue.


Produzione


Mettendo a reagire assieme della polvere di carbonio con polvere di tungsteno nelle giuste proporzioni (6.13% in peso di C) a circa 1500°C, si ottiene WC (carburo di tungsteno). Il controllo delle condizioni di reazione, poi, conduce all’ottenimento di una polvere con pezzatura di circa 1m.Queste particelle assieme a quelle di cobalto metallico vengono sotto poste al processo di “ball milling” che ha lo scopo di ridurre le dimensioni delle particelle e garantire un adeguato mescolamento. A questo punto se le dimensioni del prodotto finale sono limitate le polveri mescolate vengono pressate a freddo nei loro stampi; per dimensioni invece più consistenti, le polveri vengono pressate a caldo alla temperatura di sinterizzazione (circa 1300°C). A questo punto le parti consolidate vengono sinterizzate in atmosfera riducente ad una temperatura che varia a seconda dai 1300 ai 1600°C. Si forma, quindi, una fase liquida (il cobalto solubilizza parzialmente il tungsteno e il carbonio), associata ad una riduzione di porosità e ad un ritiro volumetrico quantificabile in 20%. In condizioni di raffreddamento la maggior parte degli elementi solubilizzati riprecipita, ma la fase ricca di cobalto grazie agli elementi residui presenti ne risulta rinforzata e stabilizzata in forma cubica.

Il merito del cobalto è proprio questo: sviluppa la formazione di questa fase a bassa temperatura di fusione che bagna le particelle di carburo in modo tale che le forze superficiali agiscano in maniera da densificare il compatto, e la dissoluzione di parte del WC rinforza il “binder”.


Gradi


Esistono, ad ogni modo diversi “gradi” di materiale che si differenziano fondamentalmente per il contenuto di cobalto e per la dimensione dei carburi.

A titolo esemplificativo, ne tratteremo alcuni.






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