¿Qué es el Carburo de Titanio?
El carburo de titanio (en inglés: titanium carbide) es un cristal de seis coordenadas del tipo NaCl (red cúbica centrada en la cara) con átomos de metal y carbono próximos entre sí.
Tiene una fórmula de composición de TiC, una masa molar de 59,9 g/mol, un punto de fusión de 3.170°C, una densidad de 4,9 g/cm3 y un número CAS de 12070-08-5. A temperatura ambiente, tiene un aspecto de polvo negro. Su producción comenzó en el siglo XX para sustituir al tungsteno, que era caro, para su uso en filamentos.
El carburo de titanio se encuentra en la naturaleza en forma de Jamrabaevita (Ti, V, Fe) C, un mineral natural muy raro. Los cristales que se encuentran en la naturaleza tienen un tamaño de entre 0,1 mm y 0,3 mm.
Propiedades del Carburo de Titanio
El carburo de titanio es insoluble en agua, pero soluble en ácido nítrico y agua real. Se caracteriza por su elevada conductividad eléctrica, casi independiente de la temperatura, y su altísima dureza Vickers, de aproximadamente 3.200.
Se produce industrialmente por carbonización al vacío, baño metálico (proceso Menstrum), carbonización por hidruro de titanio, proceso por plasma (polvo ultrafino), deposición en fase vapor o por reducción de dióxido de titanio con carbono. En general, los carburos metálicos son difíciles de sinterizar y se ha considerado difícil obtener compactos sinterizados de alta densidad sin temperaturas muy elevadas o sin utilizar agentes de combustión auxiliares.
Sin embargo, la investigación ha informado de que cuando la proporción de titanio y carbono se fijaba en 2:1, se obtenían compactos sinterizados de muy alta resistencia en sólo unos minutos y a temperaturas de unos 1500°C. El almacenamiento puede realizarse a temperatura ambiente.
Usos del Carburo de Titanio
1. Herramientas de Corte
La altísima dureza y refractariedad del carburo de titanio se utilizan en herramientas de corte. Se fabrica principalmente mezclando cobalto, níquel y molibdeno con polvo de carburo de titanio. Los carburos cementados normales suelen fabricarse a base de tungsteno, por ejemplo mezclando tungsteno con polvo de cobalto.
Sin embargo, el carburo de titanio puede alcanzar una dureza muy elevada sin necesidad de utilizar tungsteno, lo que no sólo ha reducido los costes, sino que también ha contribuido a mejorar la precisión y la velocidad de corte, así como la suavidad. La mezcla de carburo de tungsteno con algo de carburo de titanio también puede aumentar la resistencia del carburo de tungsteno al desgaste y la oxidación. Se utiliza especialmente en cermets utilizados para mecanizar acero a altas velocidades de corte.
Se puede aumentar la durabilidad aplicando un acabado de carburo de titanio a la superficie, pero hay que tener cuidado, ya que es quebradizo al impacto y al enfriamiento rápido.
2. Materiales de Recubrimiento
El carburo de titanio se utiliza a menudo como recubrimiento superficial similar al metal. En componentes de equipos de precisión, como piezas de máquinas y componentes de relojes, el tratamiento superficial con carburo de titanio mejora la resistencia al desgaste. El carburo de titanio también se utiliza en la electrólisis de arco.
Utilizando una sustancia hecha de aleaciones de aluminio mezcladas con nanopartículas de carburo de titanio, es posible soldar diversas aleaciones sin que se produzcan grietas. Entre los diversos revestimientos cerámicos, la dureza es alta, el coeficiente de fricción es muy bajo, en torno a 0,25, y la resistencia al calor también es fuerte. Como resultado, se utiliza ampliamente como material de revestimiento típico para componentes que se espera que estén expuestos a altas temperaturas o entornos de alta temperatura.
3. Otros Usos
El carburo de titanio también es un recubrimiento adecuado para el moldeado y procesado de materiales de acero y tiene muy buenas propiedades de desmoldeo para resinas, por lo que se utiliza principalmente en recubrimientos para “moldeado en prensa”, “forjado en frío”, “moldeado en polvo”, “moldeado en plástico y otros moldes”, “rodillos” y “moldes y plantillas para conformado de tubos”.
También se utiliza en accesorios como collares, por sus propiedades no alergénicas y su ligereza.