El polvo de cobre tiene un color rojo anaranjado brillante, excelente conductividad térmica y eléctrica, alta resistencia a la corrosión y buenas propiedades de fricción. Por ello, se utiliza ampliamente en piezas de metal sinterizado, placas de circuitos impresos, materiales de fricción, materiales de soldadura y más.
En 2023, el mercado mundial de polvo de cobre alcanzó los 760 millones de dólares estadounidenses. Debido a la creciente demanda de polvo de cobre, se prevé que alcance los 1.12 millones de dólares estadounidenses para 2032, con una tasa de crecimiento anual compuesta del 4.3 %.
Contenido
¿Qué es el polvo de cobre?
El polvo de metal de cobre es una forma finamente dividida de metal de cobre con amplias aplicaciones en diversas industrias.
El tamaño de partícula del polvo de cobre suele oscilar entre 0.1 y 150 micras, dependiendo del proceso de fabricación y la razón específica para la que se requiere. En electrónica o impresión 3D, el polvo de cobre se refina a un tamaño de entre 10 y 50 micras. En metalurgia y producción de recubrimientos, se suele utilizar polvo de cobre de entre 10 y 100 micras.
Tipos de polvo de cobre
El polvo de cobre metálico se clasifica en varios tipos según el proceso de producción:
- Polvo de cobre atomizado
- Polvo de cobre electrolítico
- Polvo de cobre reducido
- Polvo de cobre mecánico
Polvo de cobre atomizado
Los polvos de cobre atomizados se producen mediante atomización con agua (10-150 μm) o gas (5-45 μm). El método consiste en rociar cobre fundido con un gas o líquido a alta velocidad, transformándolo en finas gotas. Estas gotas se enfrían y solidifican formando esferas. Este polvo de Cu se utiliza comúnmente en pulvimetalurgia, gestión térmica e impresión 3D.
El polvo atomizado con gas es esférico, presenta bajo contenido de oxígeno y alta pureza. El polvo atomizado con agua tiene forma irregular y alto contenido de oxígeno. El proceso pulvimetalúrgico utiliza polvo atomizado con agua debido a su bajo costo y su estrecha distribución del tamaño de partícula.
Polvo de cobre electrolítico
El polvo de cobre electrolítico se produce a través de un proceso electrolítico en el que el cobre de la solución se deposita sobre el cátodo.
El polvo de cobre electrolítico tiene varias ventajas, entre ellas, alta pureza (>99%), propiedades de polvo consistentes en todos los lotes y baja densidad aparente (0.55–3.55 g/cm³).
Su estructura dendrítica y su excelente compresibilidad le confieren una alta resistencia en verde tras el prensado. Sin embargo, el proceso de producción puede generar problemas ambientales y costos de fabricación relativamente altos.
Polvo de cobre reducido
Las ventajas del polvo de cobre reducido son el bajo costo de fabricación, la alta eficiencia de producción y la gran área de superficie específica del polvo.
Las desventajas son la baja pureza del polvo y la generación de gases contaminantes.
Polvo de cobre hidrometalúrgico
La hidrometalurgia es un método de extracción de metales de minerales o materiales reciclados utilizando ácido sulfúrico o solución de amoníaco.
La hidrometalurgia se caracteriza por una alta tasa de recuperación de metales, un bajo costo de producción y la capacidad de recuperar elementos de aleación asociados.
El polvo metálico de cobre producido por este método tiene alta pureza (>99%), baja densidad aparente y partículas de polvo finas.
La siguiente tabla enumera diferentes métodos de producción de polvo de cobre, junto con sus atributos clave;
| Método de producción | Pureza | Forma | Aplicaciones |
|---|---|---|---|
| La atomización de gas | Alta | esférico | Moldeo por inyección de metal, prensado isostático en caliente, impresión 3D |
| Electrolítico | Muy Alta | Ramificado | Tintas conductoras, electrónica |
| Reducción química | Alta | Irregular | Catalizadores, Procesos Químicos |
| Rectificado mecánico | Moderada | Irregular | Lubricantes, materiales de fricción |
Propiedades del polvo metálico de cobre
La siguiente tabla muestra las propiedades del polvo de cobre producido por diferentes métodos.
| Atributo | Polvo de cobre atomizado | Polvo de cobre electrolítico | Polvo de cobre reducido | Polvo de cobre hidrometalúrgico |
|---|---|---|---|---|
| Contenido de cobre (%) | 99 – 99.5 | 99 – 99.5 | 98 – 99 | 99 – 99.5 |
| Pérdida de peso en H₂ (%) | 0.1 – 0.75 | 0.1 – 0.75 | 0.1 – 0.75 | 0.1 – 0.75 |
| Densidad aparente (g/cm³) | 2.0 – 4.0 | 1.5 – 4.0 | 2.0 – 4.0 | 1.5 – 2.5 |
| Caudal (seg/50 g) | 20 – 35 | 30 – 40 | 20 – 35 | / |
| Resistencia verde (MPa) | 0 – 17.2 | 2.8 – 41.3 | 0 – 17.2 | 0 – 68.9 |
| Finura de partículas (-325 malla, %) | 25 – 80 | 5 – 90 | 25 – 50 | 60 – 95 |
Aplicaciones del polvo de cobre
Metalurgia de polvos
La pulvimetalurgia prensa el polvo metálico de cobre en una forma específica utilizando una matriz y luego lo sinteriza a alta temperatura para formar componentes con las propiedades mecánicas deseadas.
Los polvos de cobre y sus aleaciones ocupan un lugar destacado entre los materiales de la pulvimetalurgia. El polvo de cobre es ideal para la producción de... bujes sinterizados autolubricantes, componentes eléctricos, aditivos para polvo de hierro, filtros sinterizadosy materiales de fricción.
Impresión 3D
La impresión 3D, también conocida como fabricación aditiva, es una tecnología de forma casi neta que construye piezas capa a capa. Primero, se extiende una capa de material en polvo sobre una plataforma plana. A continuación, un láser o un haz de electrones sinteriza el material en coordenadas específicas para formar una sección transversal sólida. Este proceso se repite capa a capa hasta completar la pieza.
El polvo de cobre para impresión 3D generalmente es un polvo atomizado con gas y el tamaño de partícula medio D50 es generalmente de 10 a 45 μm.
Los productos de cobre para impresión 3D más comunes incluyen:
- Intercambiadores de calor
- Bobinas de inducción
- Componentes del motor de cohete
- Electrónicos
- antenas
- blindaje de radiofrecuencia
Industria eléctrica y electrónica
Se han encontrado aplicaciones en tintas y recubrimientos conductores, así como en placas de circuito impreso (PCB), para facilitar la conexión eléctrica. Además, mejoran el rendimiento de los contactos y conectores eléctricos.
Biológicos y químicos
Considerado como catalizador en procesos industriales, el polvo de cobre ayuda a aumentar la eficiencia de las reacciones químicas. Ideal para recubrimientos en el sector sanitario y sanitario gracias a sus propiedades antimicrobianas.
Soldadura
En los procesos de soldadura y soldadura fuerte, se utiliza polvo de cobre para reforzar la unión y aumentar la conductividad térmica. Se utiliza como metal de aportación en pastas y recubrimientos de soldadura fuerte para crear uniones resistentes a la corrosión en procesos de unión de metales en las industrias automotriz, aeroespacial e industrial.
En la soldadura MIG, agregar polvo de cobre para formar compuestos de matriz metálica (MMC) puede aumentar la dureza de la zona de fusión y la zona afectada por el calor.
Precio del polvo de cobre
El precio del polvo de cobre fluctúa debido a varias razones, como el nivel de
- pureza
- parámetro o tamaño de partícula
- Métodos de producción de polvo
El precio del polvo de cobre puro (pureza ≥ 99.5%, 200 mallas) para la pulvimetalurgia es de aproximadamente $ 11,513 por tonelada.
Preguntas Frecuentes
1. ¿Es seguro manipular polvo de cobre?
Se requiere precaución al manipular el polvo de cobre. Durante el transporte o el procesamiento, el polvo fino puede dispersarse en el aire, lo que supone riesgos como inhalación y posible irritación cutánea o reacciones alérgicas. Para garantizar la seguridad, los trabajadores deben usar guantes, mascarillas y otros equipos de protección para minimizar la exposición al polvo y evitar el contacto directo con la piel.