Fabricación de herramientas de metal duro a partir de polvos de tamaño nanométrico y ultrafino

Résumé

En la presente tesis se ha estudiado la fabricación de "cermets" de carburo de wolframio y cobalto (WC-Co) a partir de polvos de WC con tamaños promedio entre 30 y 600 nm. El procesamiento previo a la sinterización de las mezclas de polvos de WC-Co es fundamental para conseguir una microestructura homogénea libre de porosidad. La ruta convencional produce poros de gran tamaño tras sinterizar. Estos defectos son débidos a la presencia de aglomerados del ligante orgánico y a su distribución heterogénea. El aumento de la energía de molienda (uso del molino planetario) y el secado bajo presión permite eliminar este tipo de defectos asegurando una mezcla más homogénea. El proceso de presinterizado (necesario para la fabricación de piezas con geometría complicada) también requiere cambios sustanciales cuando se aplica a mezclas de polvos de WC ultrafinos. Durante la etapa de sinterización, la cinética de densificación de las mezclas WC-Co obtenidas a partir de polvos ultrafinos se caracteriza por bruscas aceleraciones y deceleraciones a temperaturas por debajo del "liquidus". Este atípico comportamiento es más notorio en presencia de inhibidores y cuanto menor es el tamaño de partícula de WC, y podría deberse a la combinación de fenómenos de contracción local (más rápidos cuanto menor es el tamaño de partícula de WC) seguidos de reordenamiento de aglomerados para rellenar la porosidad circundante. La eliminación completa de la porosidad ha requerido el desarrollo de dos vías alternativas de consolidación basadas en la aplicación de presión isostática en caliente (HIP); HIP encapsulado en vidrio (GEHIP) y HIP tras sinterización en vacío (Sinter + HIP). La reducción del tamaño de partícula del polvo de WC de 0.4 a 0.2 micras supone un aumento sustancial de la dureza tras Sinter+HIP entre 0.8 y 1 GPa. Las pruebas de fresado realizadas sobre acero han permitido comparar el comportamiento de los