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El carburo de tungsteno es un compuesto cerámico formado por tungsteno y carbono. Pertenece al grupo de los carburos con composición química de W3C hasta W6C. Se utiliza, sobre todo y debido a su elevada dureza, en la fabricación de maquinarias y utensilios pensados para trabajar el acero. De esta característica también recibe su otro nombre —Widia— como abreviación del alemán "Wie Diamant" ("como el diamante").
Debido a su elevada dureza y escasa ductilidad se elaboran piezas de este material en forma de polvo añadiendo el 6 - 10 % de cobalto. Los granos del carburo de tungsteno empleados en el proceso suelen tener diámetros de aproximadamente 0,5 - 1 micrómetros. El polvo se prensa y las piezas obtenidas se calientan bajo presión de 10000 - 20000 bares hasta aproximadamente 1.600 ºC, 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 dar con métodos abrasivos. También es posible trabajarlo 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".
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 diamante artificial 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 hacia inoperante.
Durante la I 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 para conseguir su fusión atómica. De nuevo el producto resultante fue demasiado frágil para procesarlo industrialmente.
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 dio tenacidad a la aleación resultante manteniendo un punto de fusión alto.
De ese modo, culminaron su búsqueda de varios años para producir un "metal duro como el diamante" (en alemán: Hart Metall Wie Diamant).
Esa búsqueda había comenzado 3 años antes. El ingeniero Karl Schröter junto a su ayudante Baumhauer se plantearon sustituir los núcleos de diamante natural utilizados como monturas en las hileras usadas en el trefilado de los filamentos de bombillas (de volframio blando y muy abrasivo).
Este sistema de trefilado desarrollado por General Electric en 1907 (método del ingeniero William Coolidge), consagró el uso del wolframio como el mejor metal disponible y el más económico sustituyendo al rutenio y al osmio.
Sin embargo los núcleos de diamante eran un problema debido al alto coste de la materia prima y a la dificultad de encontrarla en la Alemania de la postguerra, sobre todo tras la pérdida de las colonias sudafricanas.
Por ello el éxito de este primer Metalduro fue inmediato. Aunque caro de producir era mucho más económico que el diamante y más tenaz. Su menor resistencia al desgaste quedaba compensada por su resistencia a la rotura.
El fabricante de acero Krupp, proveedor de Osram, se mostró de inmediato interesado en el descubrimiento y compró en 1925 los derechos de producción.
Krupp quiso desarrollar el invento aplicándolo también como material de corte. En recuerdo de la motivación de sus descubridores patentó este nuevo material con el nombre acrónimo WIDIA(Wie Diamant) Pero antes tuvo que librar una batalla legal con la empresa alemana Walter de Tubingen que había desarrollado un material similar llamado DINYT.
Hubo un acuerdo entre Krupp y Walter. Este último renunciaba a sus derechos sobre el nuevo material. A cambio Krupp se comprometía a no fabricar herramientas de fresado durante 40 años.
Las primeras herramientas de corte se vieron en la Feria de Leizpig en 1927.Para economizar el material las herramientas se construían con el mango de acero y en el extremo se soldaba el filo de Metalduro.
Su inventor fue Walter Dahwil,Ingeniero Jefe de Desarrollo en el nuevo departamento de Krupp y servía para tornear piezas de fundición gris.
Paralelamente General Electric desarrollo su propio Metalduro.En 1925 bajo la dirección de Samuel Hoyt se creó un departamento en Michigan llamado Carbolloy con objeto de producir este material a un coste menor. Hoyt consiguió reducirlo a la cuarta parte en menos de 5 años.
El material perdió entonces su aura de metal exótico y empezó a ser considerado por todos los ingenieros para desarrollar nuevas aplicaciones.
Durante los años 30 Krupp y General Electric acordaron un monopolio que excluía la competencia. Krupp no interfería en los negocios americanos de GE y GE no entraba en el mercado europeo. Durante unos años se mantuvo un precio artificialmente alto que reportó grandes ganancias a ambas compañías.
A pesar de ello en Europa empezaron a florecer competidores que se dedicaron a fabricar variedades con distintas aleaciones e ingredientes.
Paul Schwarkopf fundador de Plansee, acerería austriaca, en 1923 agregó un nuevo ingrediente al WC en 1929. Este elemento, el Carburo de Titanio, proporcionaba una gran resistencia a la abrasión que producían las virutas largas de los aceros al rozar con la superficie de desprendimiento de las herramientas de tornear.
Magnus Tigerschiold, Jefe de Ingeniería de Materiales de la acereria sueca Fagersta conocedor del nuevo material y su tecnología creyo necesario aceptar el reto lanzado hacia unos años por el gigante del acero alemán. Junto a la crisis del 29 el nuevo material era un gran riesgo para el negocio tradicional de Fagertsta. Ademas de acero de construcción producía acero rápido y extrarrápido para fabricación de herramientas de corte. En 1932 lanzaron su propio Metalduro con la marca SECO-del latín “Yo Corto”-
Philip McKenna, fundador de Kennametal Inc en 1937 soslayo el cartel Widia-Carboloy patentando una nueva calidad de Metalduro para trabajar aceros. Las acusaciones de colaboracionismo con la Alemania Nazi contra General Electric, favorecieron una gran prosperidad a Kennametal durante la Segunda Guerra Mundial, convirtiéndose en el primer proveedor del ejercito USA suministrando munición y blindajes de Metalduro para los tanques Sherman.
Datos fisicoquímicos [editar]
Aplicaciones [editar]
El carburo de tungsteno se emplea, sobre todo, en la elaboración de utensilios de corte para trabajar metales o el acero. También se construyen algunas piezas que requieren elevada resistencia térmica o mecánica, como cojinetes de ejes, etc.
Frente a los metales duros tiene la ventaja de mantener su dureza incluso a elevadas temperaturas.
En los últimos años también se han elaborado materiales parecidos a base de nitruro de titanio o carburo de titanio que, incluso, pueden tener una resistencia térmica más elevada.
Detalles: usado muy frecuentemente en matricería.
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