¿Para qué se utiliza el polvo de cobalto?

El polvo de cobalto es un polvo metálico gris que fluye libremente, producido a partir de la reducción del óxido de cobalto, utilizado principalmente como aglutinante crítico y elemento de aleación en aplicaciones industriales de alto rendimiento. Su uso más significativo es en la fabricación de carburos cementados (metales duros), donde actúa como fase aglutinante para mantener unidas las partículas de carburo de wolframio, proporcionando dureza y resistencia al impacto esenciales. Además, el polvo de cobalto se utiliza ampliamente como material matriz en herramientas de diamante (para cortar piedra y hormigón), como material activo clave en los cátodos de las baterías recargables de iones de litio, como aditivo en superaleaciones de alta temperatura para motores a reacción aeroespaciales y en la producción de imanes permanentes de alta resistencia.

Composición y proceso de producción del polvo de cobalto

Puesto que se define como "polvo de metal gris con buena fluidez", detrás de la 3 palabra "fluidez" hay una gran cantidad de control de procesos. El proceso de producción del polvo de cobalto consiste principalmente en la reducción de precisión del óxido de cobalto.

En este proceso químico, el fabricante debe controlar estrictamente el tamaño de las partículas y la pureza del polvo. Debido a la fluidez y la densidad aparente del polvo, afecta directamente a su rendimiento como elemento de aleación en el posterior proceso de fabricación industrial. Si la distribución del tamaño de las partículas (PSD) se desvía ligeramente de la norma, la calidad de la sinterización posterior se reducirá considerablemente.

Carburo cementado

En este campo, el papel del polvo de cobalto como fase aglutinante es actualmente casi insustituible.

• Función aglutinante: las partículas de carburo de wolframio en sí son extremadamente duras, pero son quebradizas por naturaleza y no pueden utilizarse solas. El polvo de cobalto actúa como un "pegamento" metálico durante el proceso de sinterización, manteniendo las partículas firmemente unidas.
• Dureza y resistencia al impacto: El cobalto rellena los huecos entre los granos de carburo, lo que confiere al material acabado la dureza y resistencia al impacto necesarias. Sin cobalto, las herramientas fabricadas con carburo de tungsteno se desmoronarían instantáneamente bajo las elevadas tensiones del mecanizado o taladrado a alta velocidad. Por eso, para las herramientas de corte, las brocas y los equipos de minería, el polvo de cobalto es su "esqueleto".

Material matriz de las herramientas de diamante

Siguiendo la línea del aglutinante, el polvo de cobalto también se utiliza ampliamente como material matriz en las herramientas de diamante. Este tipo de herramienta suele utilizarse para tareas pesadas, como el corte de piedra y hormigón.

En esta aplicación, el polvo de cobalto forma una matriz metálica que "agarra" físicamente el diamante industrial en su sitio. Pero esto no es tan sencillo, aquí hay un punto técnico muy inteligente: la resistencia al desgaste del polvo de cobalto debe ajustarse mediante la fórmula, de modo que su tasa de desgaste y la tasa de desgaste del diamante coincidan perfectamente.

Esta coincidencia puede garantizar que cuando el diamante se desafile, el sustrato de cobalto se desgaste en consecuencia, revelando así un nuevo y afilado filo de diamante y manteniendo la eficacia de corte de la herramienta. Al mismo tiempo, debe tener una fuerza de sujeción muy elevada para evitar que esas costosas partículas de diamante se desprendan prematuramente en operaciones de construcción pesada.

Batería recargable de iones de litio Electrodo positivo

Más allá del campo de la metalurgia, el polvo de cobalto también desempeña un papel importante en el almacenamiento moderno de energía. Es el material activo clave en el electrodo positivo de las baterías recargables de iones de litio.

La estabilidad química del cobalto permite que las baterías tengan una mayor densidad energética, lo que es decisivo para el rendimiento de la electrónica portátil y los vehículos eléctricos. Cuando se transforma en un material de electrodo positivo (como el cobalato de litio), el cobalto permite que los iones de litio se muevan con eficacia durante los ciclos de carga y descarga. Esta aplicación garantiza directamente que la batería tenga un ciclo de vida más largo y un rendimiento térmico estable; en resumen, hace que su dispositivo dure más y no sea fácil que se descontrole.

Aditivos para aleaciones de alta temperatura

En el campo aeroespacial, no hay lugar para compromisos en el rendimiento de los materiales. El polvo de cobalto es un aditivo importante en las superaleaciones de alta temperatura, especialmente para la fabricación de motores a reacción de aviación.

La temperatura de trabajo del motor a reacción es extremadamente alta, y los metales ordinarios se funden o deforman directamente cuando entran en ella. La superaleación a base de cobalto o aleación de níquel-cobalto utiliza las características del polvo de cobalto para mejorar notablemente la resistencia del material a las siguientes condiciones:

• Fatiga térmica: Capacidad para soportar cambios bruscos de temperatura (es lo habitual cuando los aviones despegan y aterrizan).
• Fluencia: En condiciones de alta temperatura y calor elevado, capacidad de soportar esfuerzos mecánicos durante mucho tiempo sin deformarse.
• Oxidación: Evita la corrosión a grandes altitudes y altas temperaturas.

Producción de imanes permanentes de alta resistencia

Por último, las propiedades magnéticas del cobalto lo hacen ideal para producir imanes permanentes de alta resistencia.

Cuando se alea con otros metales (como el imán de álnico Alnico o el imán de samario cobalto SmCo), el polvo de cobalto ayuda a producir imanes con fuertes campos magnéticos. Pero lo más importante es que estos imanes son resistentes a la desmagnetización incluso a altas temperaturas. A lo largo de mi carrera, cuando se requieren motores, sensores y diversos actuadores electrónicos para mantener la estabilidad magnética a altas temperaturas, los imanes de samario-cobalto suelen ser la opción preferida.

Autor：David Miller

Con más de una década de experiencia en pulvimetalurgia y materiales industriales, soy especialista en analizar las aplicaciones de los polvos metálicos. Me dedico a explicar cómo elementos críticos como el cobalto impulsan la fabricación moderna.