Boquillas de nitruro de boro: una solución para resolver problemas técnicos desde la atomización hasta la impresión 3D y los metales fundidos.

La pulvimetalurgia ofrece ventajas de proceso fundamentales, como un alto aprovechamiento de materiales, un bajo consumo de energía unitaria y la protección del medio ambiente. Es una tecnología que se alinea con la futura dirección de la neutralidad de carbono.

En los últimos años, con la madurez de la tecnología de pulvimetalurgia y la tendencia a la miniaturización de las piezas, han surgido rápidamente dos nuevas rutas de proceso: el moldeo por inyección de metal (MIM) y la impresión 3D (AM).

Al mismo tiempo, el suministro de materias primas en polvo de alta calidad se ha convertido en un factor importante que limita el desarrollo de la industria.

Las piezas pequeñas y complejas son, sin duda, más adecuadas para el moldeo por inyección y la impresión 3D (tamaño de partícula de 20 μm o incluso menor), y se han utilizado cada vez más en sectores de alta gama como la industria aeroespacial, médica, electrónica y militar.

Por lo tanto, la preparación de polvos metálicos con alta pureza, buena esfericidad, tamaño de partícula pequeño, distribución estrecha y bajo contenido de oxígeno se ha convertido en un nuevo enfoque en la industria. Estos parámetros tienen un impacto crucial en la calidad de los productos metálicos.

1. Fabricación de polvos de atomización y boquillas

La atomización de agua, la atomización de gas, la atomización de aceite, la atomización por enlace gas-agua y la atomización por plasma se desarrollaron y reemplazaron el método carbonílico, convirtiéndose en la opción más común.

El componente clave en la fabricación de polvo de atomización son las boquillas, que determinan en gran medida la velocidad de atomización (rendimiento de polvo fino) y, a su vez, la eficiencia de producción y la calidad del polvo.

La industria continúa explorando mejoras en las boquillas, como modificar el campo de flujo de gas, fundido y líquido mediante el diseño, mejorar la relación gas-líquido y controlar el contenido de oxígeno.

Las boquillas se enfrentan a condiciones de trabajo rigurosas, como erosión, desgaste, altas temperaturas y choques térmicos severos. Su material determina la estabilidad del proceso y la vida útil del componente.

Las cerámicas de nitruro de boro de alta pureza ofrecen una excelente resistencia a altas temperaturas, mientras que las cerámicas de nitruro de boro compuestas sacrifican ligeramente la resistencia a altas temperaturas a cambio de mejorar las capacidades en diferentes áreas, como la resistencia a la corrosión, al desgaste y al choque térmico.

Las boquillas de cerámica compuesta de nitruro de boro (BN) minimizan las obstrucciones y la deformación del metal, reduciendo así la frecuencia de reemplazo de las boquillas. Gracias al bajo coeficiente de fricción del nitruro de boro (BN), el acabado superficial liso y las tolerancias más estrictas proporcionan una distribución predecible del tamaño de partícula entre lotes. Además, su alta resistencia al choque térmico permite utilizar las boquillas de nitruro de boro sin un precalentamiento excesivo.

Impresión 2.3D y boquillas

La principal diferencia entre la impresión 3D y el moldeo por inyección es que la impresión 3D no requiere moldes, lo que facilita una producción personalizada y diversificada. Al no existir la restricción ni la función auxiliar del molde, su proceso de producción depende en mayor medida del rendimiento del equipo de impresión y de las materias primas en polvo.

La boquilla es un componente clave que determina la calidad del producto final. Solo seleccionando la boquilla según las necesidades se puede obtener un resultado satisfactorio. La forma más sencilla de entenderlo es que si se busca velocidad, se debe sacrificar la precisión y elegir una boquilla grande, y si se busca precisión, se debe sacrificar la velocidad y elegir una boquilla pequeña.

A medida que se desarrolla la tecnología de impresión 3D de metal, las ventajas que el nitruro de boro aporta a la atomización de metales son cada vez más relevantes para estas nuevas tecnologías de impresión 3D.

Por ejemplo, algunos fabricantes de impresión 3D buscan actualmente formas de manejar metal fundido a altas temperaturas. Las altas temperaturas causan enormes tensiones térmicas en las piezas mecánicas, lo que plantea nuevos desafíos en el diseño de impresoras. Además, existen requisitos como la no adhesión y la no humectación del metal líquido fundido.

La alta resistencia al choque térmico y el bajo coeficiente de expansión térmica de la cerámica de nitruro de boro le permiten soportar altos gradientes térmicos, y su alta conductividad térmica favorece la rápida solidificación del metal tras la deposición. Hoja de datos de propiedades de diferentes tipos de cerámica de nitruro de boro para atomización