Molibdeno es un elemento metálico de color blanco plateado, dúctil, maleable y muy resistente a la corrosión. Tiene uno de los puntos de fusión más altos de todos los elementos puros, 2.623 °C (4.753 °F), y se alea con acero y hierro fundido para aumentar su resistencia, dureza y resistencia al desgaste y la corrosión. El molibdeno y sus aleaciones tienen diversas aplicaciones en numerosos sectores. Este artículo explora los productos metálicos de molibdeno, los productos químicos de molibdeno, las aleaciones de molibdeno y los procesos de fabricación que intervienen en la creación de materiales de molibdeno útiles.
Molibdeno Metal
El molibdeno puro es de color blanco plateado, brillante y de aspecto especular. Tiene una dureza Mohs de 5,5 y una gravedad específica de 10,22. El molibdeno presenta una excelente conformabilidad en caliente y puede laminarse, extruirse, mecanizarse y soldarse.
El molibdeno metálico está disponible en varias formas:
Polvo de molibdeno
El polvo de molibdeno se produce reduciendo el trióxido de molibdeno o el molibdato cálcico con gas hidrógeno. El polvo resultante se condensa en forma sólida. El polvo de molibdeno se utiliza para inyecciones en moldes, revestimientos por pulverización térmica, materiales de fricción, aditivos metalúrgicos y aplicaciones conductoras.
Hoja, placa y lámina de molibdeno
El molibdeno puede laminarse y transformarse en hojas, placas o láminas. Las láminas de molibdeno suelen tener un grosor de entre 0,5 y 2 mm, mientras que las placas superan los 2 mm. La lámina de molibdeno tiene un grosor inferior a 0,5 mm.
Estos productos metálicos de molibdeno se utilizan cuando se dan temperaturas muy elevadas o condiciones muy corrosivas. Las aplicaciones más comunes son componentes de hornos, toberas de cohetes, electrodos de soldadura, tubos de vacío y placas de cavidades de microondas.
Varilla y alambre de molibdeno
La varilla y el alambre de molibdeno tienen diámetros comprendidos entre 0,5 mm y 300 mm. El alambre de molibdeno de pequeño diámetro se utiliza a menudo como soporte de filamentos en bombillas y tubos de vacío. Las varillas y alambres de mayor diámetro se utilizan en bobinados de hornos y elementos calefactores capaces de soportar temperaturas de hasta 1.800°C.
Fijaciones de molibdeno
Las tuercas, pernos, tornillos y arandelas de molibdeno ofrecen un excelente rendimiento en entornos de altas temperaturas en los que las fijaciones de acero ordinarias sucumbirían al calor y la corrosión. Los elementos de fijación de molibdeno mantienen su fuerza y resisten la oxidación y la deformación por fluencia a temperaturas superiores a 1.000 °C.
Productos químicos de molibdeno
Además de la producción de molibdeno metálico, se fabrican diversos productos químicos y compuestos de molibdeno para su uso en metalurgia, catalizadores, lubricantes, pigmentos y otras aplicaciones:
Óxidos de molibdeno
El trióxido de molibdeno (MoO3) se produce tostando mineral de molibdenita en aire a 500-700°C. El MoO3 es un polvo cristalino blanco que se utiliza como precursor de la mayoría de los productos de molibdeno. Otros óxidos de molibdeno producidos industrialmente son el MoO2 y el Mo2O5.
Disulfuro de molibdeno
El disulfuro de molibdeno (MoS2) es un polvo negro que se obtiene haciendo reaccionar molibdeno y azufre. Es un importante lubricante sólido industrial, especialmente en entornos con altas temperaturas o condiciones de vacío donde los lubricantes líquidos no son eficaces. El MoS2 también se utiliza como catalizador y pigmento.
Molibdatos
El molibdato sódico (Na2MoO4) y el molibdato amónico ((NH4)2MoO4) son compuestos solubles en agua que contienen el anión molibdato (MoO42-). Se producen por reacción del MoO3 con un álcali. Los molibdatos aportan nutrición de molibdeno en los fertilizantes e inhiben la corrosión en el tratamiento del agua.
Cloruro de molibdeno
El cloruro de molibdeno (MoCl5) es un líquido o sólido volátil utilizado para producir revestimientos y polvos metálicos mediante deposición de vapor y deposición química orgánica de vapor metálico (MOCVD).
Aleaciones de molibdeno
El molibdeno tiene valiosas propiedades de aleación y se añade a otros metales como el acero, el hierro, el níquel y el cromo para mejorar determinadas características:
Aceros al carbono y de baja aleación
Pequeñas cantidades de molibdeno (0,15-1,0%) añadidas a los aceros aumentan la templabilidad, la resistencia a la tracción, la tenacidad y la resistencia al desgaste, la fluencia y la corrosión. Los aceros al molibdeno ofrecen buenos resultados a altas temperaturas y en otras aplicaciones exigentes.
Aceros inoxidables
El molibdeno aumenta la resistencia a la corrosión de los aceros inoxidables. Estabiliza la microestructura frente a la precipitación de carburos, mantiene la resistencia a las picaduras cuando el contenido de cromo es relativamente bajo y mejora la resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruros.
Aceros para herramientas
El molibdeno en los aceros para herramientas les permite mantenerse duros y conservar la forma a altas temperaturas durante su uso. Los aceros para herramientas de trabajo en caliente al molibdeno tienen una gran resistencia y dureza en aplicaciones de forja en caliente, fundición a presión y extrusión.
Hierros fundidos
Las pequeñas adiciones de molibdeno de 0,15-0,8% a los hierros fundidos aumentan la resistencia a la tracción y a los golpes y la corrosión, al tiempo que disminuyen la fragilidad. Los hierros blancos de molibdeno ofrecen una excelente resistencia a la abrasión y al desgaste.
Superaleaciones
Las superaleaciones con base de níquel dependen del molibdeno para su resistencia a altas temperaturas, soldabilidad y resistencia a la fluencia. Las superaleaciones con molibdeno pueden utilizarse en las secciones calientes de motores a reacción y turbinas terrestres de generación de energía.
Otras aleaciones de molibdeno
El molibdeno también mejora propiedades como la conductividad eléctrica y la trabajabilidad en aleaciones como las de manganeso, cromo y wolframio. Las aleaciones amorfas a base de molibdeno son muy resistentes a la corrosión.
Procesos de producción
La transformación del mineral de molibdeno en productos metálicos útiles depende de una serie de procesos de producción:
Extracción y concentración
La única fuente mineral primaria de molibdeno es la molibdenita (MoS2). El mineral de molibdenita se extrae normalmente a cielo abierto o por métodos subterráneos. Las técnicas de trituración, molienda y flotación dan como resultado un concentrado mineral de molibdenita para su posterior procesamiento.
Asado
El trióxido de molibdeno técnico se produce tostando mineral de molibdenita concentrado en aire u oxígeno a 500-700°C. Esto oxida el mineral de sulfuro en MoO3 para su posterior reducción a polvo de molibdeno elemental. Esto oxida el mineral de sulfuro en MoO3 para su posterior reducción en polvo de molibdeno elemental.
Reducir
El polvo de molibdeno metálico se obtiene reduciendo el trióxido de molibdeno con hidrógeno gaseoso a temperaturas en torno a los 1.100 °C. A continuación, el polvo puede compactarse para obtener formas de molibdeno metálico o consolidarse para formar lingotes más grandes. A continuación, el polvo puede compactarse en formas de molibdeno metálico o consolidarse y fundirse en lingotes más grandes.
Fundición
Las técnicas de refundición por arco en vacío o fusión por haz de electrones purifican y consolidan el polvo de molibdeno en lingotes sólidos aptos para laminación, extrusión y forja. Pueden alcanzarse niveles de pureza superiores a 99,95%.
Deformación
Diversas operaciones de conformado en caliente o en frío, como la extrusión, la forja, el laminado y el estirado, transforman los lingotes de molibdeno en productos laminados como varillas, alambres, chapas, láminas y tubos. Puede ser necesario el recocido entre las etapas de deformación.
Mecanizado
Los productos de molibdeno pueden mecanizarse con precisión para obtener piezas finales mediante procesos como torneado, taladrado, fresado, rectificado y otros métodos de corte. El mecanizado por descarga eléctrica (EDM) suele ser necesario debido a la dureza del molibdeno.
Únase a
Los métodos de soldadura fuerte, soldadura blanda y soldadura blanda se utilizan para fabricar conjuntos complejos de molibdeno. La soldadura por haz de electrones es ventajosa para unir piezas de molibdeno minimizando la distorsión y la oxidación.
Revestimiento
Para mejorar la resistencia a la corrosión, el molibdeno puede electrodepositarse con recubrimientos de níquel, níquel químico o cromo. También se aplican revestimientos de conversión a las superficies de molibdeno, como el anodizado o el fosfatado.
Aplicaciones
Los productos de molibdeno se utilizan en toda la tecnología moderna gracias a su punto de fusión extremo, su resistencia a altas temperaturas, su resistencia al desgaste y la corrosión, su conductividad térmica y otras propiedades beneficiosas:
Acero y fundición
El molibdeno se utiliza principalmente como agente de aleación en aceros inoxidables, aceros para herramientas, aceros de alta resistencia y baja aleación (HSLA) y fundiciones en una amplia gama de industrias. El molibdeno mejora las propiedades y el rendimiento del acero en aplicaciones como tuberías, construcción, generación de energía y automoción.
Química y petroquímica
Los aceros inoxidables y las aleaciones de níquel con molibdeno destacan en los entornos corrosivos de las plantas químicas y las refinerías de petróleo. Los catalizadores de molibdeno, como el disulfuro de molibdeno, también impulsan importantes reacciones en la producción de plásticos, polímeros, disolventes y otros productos químicos.
Aeroespacial
La resistencia a altas temperaturas del molibdeno lo hace ideal para componentes de motores aeronáuticos como álabes, fijaciones, colectores de escape y toberas. Su bajo coeficiente de dilatación térmica también lo hace idóneo para aplicaciones en vehículos espaciales.
Electricidad y electrónica
La conductividad eléctrica y la resistencia al calor del molibdeno se utilizan en tubos de rejilla de potencia, rejillas de tubos de rayos catódicos, tubos de microondas, electrodos de soldadura y otros elementos de tubos de vacío capaces de funcionar a temperaturas superiores a 1.500°C.
Fabricación de vidrio
El molibdeno es resistente al vidrio fundido y se utiliza en hornos de fusión de vidrio y en componentes mecánicos como agitadores, tuberías, portaelectrodos y casquillos de fibra. El molibdeno también proporciona resistencia a la oxidación a las composiciones de vidrio con colorantes que contienen óxidos de metales de transición.
Lubricantes
La molibdenita (MoS2) es un lubricante seco común eficaz a altas temperaturas donde los lubricantes líquidos se descomponen. Protege las superficies mecanizadas, reduce la fricción entre piezas móviles y mitiga el desgaste y el agarrotamiento en aplicaciones industriales y de automoción.
Pigmentos y revestimientos
El molibdato de plomo y el molibdato naranja/rojo son pigmentos que aportan color e inhiben la corrosión en pinturas, plásticos, caucho y cerámica. Otros compuestos de molibdeno dan brillo y lustre cuando se utilizan en revestimientos decorativos metálicos.
Precios
Los precios del molibdeno fluctúan en función de la dinámica de la oferta y la demanda del mercado. A continuación se indican las medias mensuales publicadas por Platts Metals Week para el óxido de molibdeno de distribuidor estadounidense en 2022:
- Enero: $17.60/lb
- Febrero: $19.10/lb
- Marzo: $19.50/lb
- Abril: $19.15/lb
- Mayo: $18.85/lb
- Junio: $18.00/lb
- Julio: $17.25/lb
- Agosto: $15.00/lb
El precio del molibdeno de metales menores alcanzó un máximo de $38/lb en 2005 antes de descender a un mínimo de $8/lb en 2016. El precio actual del molibdeno se sitúa por debajo de la media histórica de 15 años de $19,71/lb. Se espera que la importante demanda de molibdeno del sector del petróleo y el gas mantenga los precios firmes.
Producción mundial
Según el Servicio Geológico de Estados Unidos, la producción minera mundial de molibdeno en 2021 ascendió a 290.000 toneladas métricas de contenido de molibdeno. Los principales países productores de molibdeno son:
- China: 110.000 toneladas (38% de la producción mundial)
- Chile: 64.000 toneladas métricas (22%)
- Estados Unidos: 38.000 toneladas métricas (13%)
- Perú: 20.000 toneladas métricas (7%)
- México: 15.000 toneladas métricas (5%)
Entre las empresas que representan la mayor parte del suministro mundial de molibdeno se encuentran Freeport-McMoRan (EE.UU.), Codelco (Chile), China Molybdenum Co. Ltd. (China) (China), Grupo México (México) y Anglo American (Reino Unido).
Reciclado
El reciclaje de molibdeno aporta una cantidad significativa de suministro cada año. La chatarra de molibdeno procede de la fabricación de nuevos productos, procedimientos metalúrgicos, piezas al final de su vida útil y materiales obsoletos.
El contenido de molibdeno se recupera de diversas formas de chatarra como recortes de chapa, extremos de barras, colillas de varillas de soldadura y otros sólidos o virutas. Incluso los catalizadores usados pueden reciclarse para recuperar sus valores de molibdeno. Según la Asociación Internacional del Molibdeno, aproximadamente 60% de molibdeno procede de chatarra reciclada.
Preguntas más frecuentes
He aquí las respuestas a algunas preguntas frecuentes sobre los productos de molibdeno:
¿Cuáles son las principales ventajas de utilizar aleaciones de molibdeno?
El molibdeno aumenta la resistencia, la dureza, la tenacidad y la resistencia a la fluencia a temperaturas superiores a 1.000°C. También mejora la resistencia a la corrosión y la soldabilidad. También mejora la resistencia a la corrosión y la soldabilidad. Estas propiedades hacen que las aleaciones de molibdeno sean idóneas para aplicaciones exigentes.
¿Qué industrias dependen en gran medida del molibdeno?
Los principales consumidores de molibdeno son las industrias de la construcción, automoción, generación de energía, aeroespacial, electrónica y química. Los productores de aceros inoxidables y aleados son los primeros usuarios de molibdeno.
¿En qué formas puede adquirirse el molibdeno metálico?
El molibdeno metálico se comercializa en forma de varillas, chapas, placas, elementos de fijación, alambres y componentes mecanizados. Los polvos y otros compuestos de molibdeno se utilizan para revestimientos, aleaciones, catalizadores y pigmentos.
¿Para qué se utiliza el molibdeno en la industria petrolera?
Los aceros inoxidables y de baja aleación que contienen molibdeno presentan una excelente resistencia a la corrosión en las operaciones de perforación y en los entornos agresivos de las refinerías. Los catalizadores de sulfuro de molibdeno también son clave para refinar el crudo en fracciones más ligeras.
¿Es caro trabajar con molibdeno?
La alta resistencia y conductividad térmica del molibdeno requieren más energía para su mecanización y transformación en productos de molienda. Los procesos de fusión y aleación del molibdeno también consumen mucha electricidad. Estos factores hacen que el molibdeno sea más costoso que otros metales.
¿Es el molibdeno un recurso escaso?
El molibdeno es relativamente abundante en la corteza terrestre y se prevé que los recursos conocidos superen la demanda durante las próximas décadas. El suministro adicional de molibdeno procede del reciclado de chatarra y catalizadores usados. Los precios fluctúan, pero la disponibilidad de molibdeno suele ser fiable.
Conclusión
El molibdeno es un elemento único que ofrece propiedades inalcanzables con otros metales. Sus aleaciones son esenciales para aplicaciones a temperaturas extremas, entornos hostiles y operaciones de misión crítica en las que el rendimiento y la seguridad no pueden verse comprometidos. Los productos de molibdeno seguirán haciendo avanzar la tecnología en todos los ámbitos de la sociedad moderna. Una utilización inteligente de las capacidades de fabricación de este metal y unos protocolos de reciclaje adecuados pueden garantizar que el molibdeno siga siendo accesible y sostenible en el futuro.