La pulvimetalurgia o metalurgia de polvos es un proceso de fabricación que, partiendo de polvos finos y tras su compactación para darles una forma determinada, se calientan en una atmósfera controlada para la obtención de la pieza.

1. Metalurgia de PolvosMetalurgia de Polvos
Joser J. Polo T.
V-18.286.317
Caracas, 2018

2. ¿Cómo trabajar estos
metales?
ELEMENTO
TEMP. DE
FUSIÓN
(ºC)
Tungsteno 3410
Renio 3180
Osmio 3000
Tantalio 2996

3. Metalurgia de polvos
• 3000 AC: los egipcios producían utensilios de hierro
a partir de hierro esponja.
• Tribus primitivas de África transformaban el hierro
esponja en polvo, lo clasificaban y lo trabajaban.
• Edad Media: se usaban polvos de oro, plata, cobre
para ornamentos.
• 1829: se logró platino a partir de esponja del metal.
• Edison utiliza un filamento de osmio, tantalio y
tungsteno.
Reseña histórica

4. Definición de
polvos metálicos
 Es un sólido finamente dividido con dimensión
menores a 1mm.
 Su comportamiento es intermedio entre un sólido y un
liquido.
 Son compresibles como los gases, pero su compresión
es irreversible.

5. Proceso de obtención
 1. La mezcla: Se deben mezclar los polvos metálicos con sus
respectivas adiciones, creando una mezcla homogénea de
ingredientes.
 2. El compactado: Se compacta la mezcla (presión elevada)
obteniendo así la forma y el tamaño deseado de la pieza.
Este compactado sólo requiere la suficiente cohesión para ser
manejado con seguridad y transportado a la siguiente etapa
(aglomerado verde).
Una vez obtenidos los polvos metálicos se
puede resumir en tres etapas principales:

6. Proceso de obtención
 3. El sinterizado: Se ingresan las piezas (aglomerado verde) a
un horno con temperatura controlada e atmósfera inerte que no
exceda el punto de fundición del metal base.
 Se logra así la resistencia mecánca requerida y otras propiedades
deseadas.

7. Prensado

8. Obtención de polvos
 Hay una gran variedad de procesos para producir polvos de
metales.
 Existe una relación entre un método específico de producción de
polvos y las propiedades deseadas de los productos de metalurgia
de polvos.
 Métodos más importantes: - Atomización
- Reducción de óxidos
- Depositación electrolítica

9. Atomización
 En este proceso, Se pasa el metal líquido por una boquilla en cuanto
un flujo (gas: aire, N, Ar o liquido: agua) separa el metal en pequeñas
gotas que luego son congeladas rápidamente antes de que entren en
contacto entre ellas o con una superficie sólida.
 Variando diferentes parámetros del proceso se puede controlar el
tamaño de las partículas.

10. Atomización
 En principio la técnica es aplicable para todos los metales que se
puedan fundir pero es comercialmente utilizada para la producción
de polvos de Hierro, Cobre, Aceros, Bronce, Aluminio, Plomo y Zinc.

11. Atomización

12. Atomización
 Su principal ventaja es su flexibilidad:
produciendo polvos de diferentes
finuras y uniformes.
 Comercialmente utilizado para metales
con bajo ponto de fusión

13. Reducción de óxidos
 Este proceso ha sido, por mucho tiempo el más utilizado
para la producción de polvo de hierro.
 Es un método conveniente, económico y flexible para
producir polvos.
 Se reducen los óxidos metálicos a polvos metálicos
poniéndolos en contacto con un gas reductor a una
temperatura inferior a la de fusión.
 La materia prima seleccionada es aplastada y mezclada
con carbón y llevada a un horno en donde reacciona.
 Después se aplasta nuevamente, se separan los materiales
no metálicos y se tamiza para producir el polvo.

14. Reducción de óxidos
 Debido a que no se hace ninguna refinación, la pureza del polvo es
totalmente dependiente de la pureza de la materia prima.
 Las partículas producidas por este método son de estructura tipo
esponja irregulares y porosas, ideales para moldear.
 Es económico, el más usado y el único procedimiento para obtener W
y Mo. Tambien se usa para producir: Fe, Ni, Co y Cu

15. Depositación electrolítica
 Escogiendo las condiciones apropiadas - posición y fuerza del
electrolito, corriente, densidad, temperatura, etc., muchos
metales pueden convertirse en polvos metálicos.
 Se usa por lo general para producir polvo de Cobre, pero también
se puede utilizar para la producción de polvo de Cromo y
Manganeso.

16. Depositación electrolítica
 Dos de las mayores cualidades de
este proceso son la alta pureza y la
alta densidad alcanzada en los
polvos.
 La forma del polvo es dendrítica,
ideal para el moldeo.

17. Características de los polvos
 El resultado final alcanzado después del sinterizado están altamente
ligados con las características del polvo tales como:
- tamaño de las partícula y distribución del tamaño
- condición de la superficie
- forma de las partículas
- densidad aparente
 Además de la composición química y la pureza.

18. Tamaño de las partículas
 Se clasifica por el tamaño de tamiz que pasa el polvo.
 El polvo 200 pasa por la malla 200
 Se promedia el tamaño por análisis con microscopio

19. Elección del tamaño
 En general se requiere un polvo más fino sobre
uno más grueso, los polvos de metales más
finos tienen menores tamaños de polvos y
mayores áreas de contacto para sinterizar.

20. Condición de superficie
 La característica de la superficie influirá en las fuerzas
de fricción entre las partículas durante el
compactado.

21. Forma de las partículas
 La forma de la partícula influye en las características de
empaquetamiento.
 Las partículas esféricas tienen un excelente sinterizado y dan
características uniformes en el producto final.
 Las irregulares son mejores para el moldeo.

22. Forma de las partículas
a)Acicular
b)Angular
c) Dendrítica
d)Fibrosa
e) Placas
f) Granular
g)Irregular
h)Nodular
i) Esferoidal

23. Densidad aparente
 Es el peso de una cantidad de polvo sin apretar necesario para
llenar un volumen dado
 Es de las propiedades más importantes de los polvos; esto se debe a
que la dureza alcanzada en el compactado depende
directamente de la Densidad Aparente.
 A su vez esta característica depende de la forma y de la porosidad
promedio de las partículas.

24. Proceso de fabricación
 Una vez se tiene el polvo empieza el proceso de fabricación de la
pieza deseada.
 Este proceso está compuesto por básicamente tres etapas:
-1) la mezcla
-2) el compactado
-3) la sinterización.
Cada una de estas etapas contribuye en las características finales
de la pieza.

25. 1) Mezcla
 La combinación y el mezclado son esenciales para la uniformidad del
producto terminado.
 En esta etapa se debe alcanzar una mezcla homogénea de los
materiales y añadir el lubricante.
 La principal función del lubricante son: - reducir la
fricción entre el polvo metálico y las superficies de las
herramientas utilizadas en el proceso.
- reducir la fricción durante la compactación.

26. 2) Compactado
 La mezcla es introducida en un molde de acero y presionada(150-
900 Mpa).
 El compactado es una etapa muy importante ya que la forma y
las propiedades mecánicas finales de la pieza están fuertemente
relacionadas con la densidad al presionar.

27. Compactado
 El polvo metálico adquiere la forma del molde y cerca de las
dimensiones finales, además adquiere una resistencia en verde
que permite la manipulación de la pieza dentro de la planta.
 Los polvos metálicos bajo presión no se comportan como líquidos,
la presión no es transmitida uniformemente por el molde y hay
virtualmente cero flujo lateral.

28. Técnicas del Compactado
CON PRESIÓN
• Troquel
• Isostático
• Forjado y extruido
• Continuo
SIN PRESIÓN
•Deslizamiento
•Gravedad
•Continuo

29. Troquel
 Es el más utilizado
 Primero se llena el
troquel, luego se
presiona y se expulsa
 Utiliza presiones de 20 a
50 ton/pulg2
Compactado con presión

30. Troquel
Compactado con presión
DistribuciónDistribución
densidaddensidad

31. Isostático
 La presión se aplica simultáneamente
en todas las direcciones
simultáneamente.
 Se coloca el polvo en un molde de
hule y se sumerge en un baño líquido
dentro de un recipiente a presión.
 Utilizado más para materiales cerámicos
que para metales.
Compactado con presión

32. Forjado y extrusión
 Se “enlata” el polvo en un recipiente metálico y luego se forja o
extrae.
 Ambas técnicas por lo general no requieren de la etapa de
sinterizado.
Compactado con presión

33. Continuo
 Se utiliza para elaborar
cuerpos de forma simple
(varillas, láminas o tubos).
 Se hace pasar el polvo a
través de rodillos que son
ajustables.
Compactado con presión

34. Deslizamiento
 Se hace una suspensión
de polvo en un líquido y
luego se coloca en un
molde que absorbe el
fluido.
 La pieza se seca y
sinteriza.
Compactado sin presión

35. Gravedad y Continua
 Gravedad: el troquel se llena y luego se sinteriza, dando una pieza
porosa.
 Continua: se emplea para producir laminas porosas para electrodos
de batería (Níquel-cadmio) recargables.
Se aplica el polvo en forma de suspensión espesa sobre una rejilla o
lámina y luego se sinteriza.
Compactado sin presión

36. 3) Sinterizado
 La etapa de la sinterización es clave para el proceso de la metalurgia
de polvos.
 Sinterizado: Es el TT de un polvo o compactado metálico a una
temperatura inferior a la temperatura de fusión de la base de la
mezcla. Tiene el propósito de incrementar las resistencias de la pieza
creando enlaces fuertes entre las partículas.

37. 3) Sinterizado
 Las piezas compactadas se someten a un tratamiento térmico, en
hornos de atmósfera controlada, consiguiendo una cristalización
en estado sólido denominada sinterización,
 Durante este proceso de sinterización las piezas compactadas
adquieren sus propiedades físicas y sufren unas ligeras alteraciones
dimensionales las cuales ya son previstas en los cálculos de las
mismas.

38. Atmósfera Controlada
 Ayudar a eliminar el lubricante
 Evitar la oxidación en la zona de enfriamiento.
 Evitar la descarburación.
 Mantener una cierta presión positiva a la salida del horno.
 Asegurar un purgado seguro. Impide entradas de aire.
 Asegurar un resultado uniforme en la sinterización.

39. Sinterizado
 Ocurre una difusión atómica (proceso de enlace de
cuerpos sólidos) y las partes unidas durante el
proceso de compactación se fortalecen y crecen
hasta formar una pieza uniforme.

40. Sinterizado
 Se utilizan temperaturas menor que la de fusión y una atmósfera
controlada.
 Para proceso normales se alimentan las piezas al horno en una
malla de alambres. Este alambre está hecho de una aleación
Níkel/Cromo (80/20%) que permite temperaturas hasta de
11500*C.
 Para temperaturas superiores se pueden usar Carburos de Silicio
que pueden operar a temperaturas hasta 13500*C.

41. Sinterizado
 Temperaturas de Sinterizado:
Hierro / Acero 1100 – 1300ºC
Aleaciones de aluminio 590 – 620ºC
Cobre 750 – 1000ºC
Latón 850 – 950ºC
Bronce 740 – 780ºC
Metales Duros 1200 – 1600ºC

42. Aplicaciones
 Se producen materiales refractarios, metales compuestos, porosos y
combinaciones de metales con no metales.
 Es el único medio para producir molibdeno y tantalio.
 Se puede combinar materiales duros en una matriz metálica (ej:
carburo cementado)
 Combinación metal-no metal en materiales antifricción (cobre-
grafito-sílice)
 Cojinetes autolubricantes (polvo de bronce con porosidad
controlada)

43. Metalurgia de polvos
 Las propiedades mecánicas alcanzadas en estas piezas son a veces
inalcanzables por cualquier tipo de fabricación.
 Genera beneficios importantes tanto en lo económico (costos de
piezas y mantenimiento) como en funcionamiento de la máquina que
tenga la pieza fabricada por este método.
 Habría que entrar a hacer un análisis profundo de costos, de
producción y de mercado.
 Es una buena oportunidad para la investigación y desarrollo.
Conclusiones

44. Ventajas Económicas
 Precios muy competitivos en relación a otros métodos
de fabricación.
· Inversiones reducidas al evitarse la utilización de
otras máquinas de segundas operaciones u
operaciones de acabado.
· Aprovechamiento prácticamente del 100% de la
materia prima.
· Alto grado de ahorro energético.
· Tecnología no contaminante.

45. Calibrado
 Cuando las exigencias dimensionales y de acabado
superficial son elevadas, las piezas son sometidas a la
operación de calibrado.
 El calibrado se realiza en piezas de alta precision que
confieren un acabado superficial superior al de las
superficies rectificadas y unas tolerancias
dimensionales extremas.

46. Impregnación de aceite
 En función de las exigencias de la pieza, el proceso
puede complementarse con la impregnación en
aceite (casquillos autolubricados), procedimiento que
se requiere para prevenir y proteger a las piezas
contra la oxidación y la suciedad.
 Al momento de utilizarlas con una pequeña limpieza
se encontrarán intactas en sus propiedades y
presentación

47. Filtros
Gran variedad de formas.
Alto control del tamaño y
forma de los poros.
 Filtros para: polímeros,
agua, gases, fluidos
hidráulicos, fuel,
lubricantes,...

48. Espumas Metálicas
 Porosidad cerrada.
 Baja densidad (de aluminio: 0,4-1
g/cm3).
 Alta rigidez específica.
 Alta capacidad de absorber energía.
 Amplio rango de utilización de
temperaturas.
 Buenas propiedades de absorción de
ruidos.
 No inflamable.
 Reducida conductividad térmica y
eléctrica.
 Buen mecanizado
 Reciclable.
 Capaz de muchas operaciones de

49. Rociado Metálico
Se utiliza para recuperar piezas gastadas o fuera de tamaño o cuando se
requiere resistencia al desgaste.
PROCESOS DE ROCIADO
Fuente de calor
eléctrica
Pistolas de
plasma
Fuente de calor
química
Pistolas
oxiacetilénica

50. Pistola de oxiacetileno
 Se rocía el polvo sobre la superficie
deseada.
 Se puede aplicar cubiertas
delgadas.
 Utíl para aplicar aleaciones duras y
resistentes a la corrosión.
 Tienen base Ni o Co, contiene Cr,
Bo, Si

51. Pistola de plasma
 El plasma es un gas ionizado que se produce al pasar por un arco
eléctrico.
 Se logran mayores temperaturas de trabajo que permite depositar
metales de mayor punto de fusión.