Molibdênio Metal
O metal molibdênio é um metal branco prateado que é dúctil e altamente resistente à corrosão. Ele tem um dos pontos de fusão mais altos de todos os elementos puros — apenas os elementos tântalo e tungstênio têm pontos de fusão mais altos. O molibdênio também é um micronutriente essencial para a vida.
Benefícios do metal molibdênio
Ponto de encontro alto:
O metal molibdênio tem um dos pontos de fusão mais altos de todos os metais, o que o torna adequado para aplicações de alta temperatura.
Alta resistência e dureza:
O metal molibdênio tem excelente resistência à tração e dureza, o que o torna ideal para uso em componentes que exigem resistência e durabilidade.
Baixo coeficiente de expansão térmica:
O metal molibdênio tem um coeficiente de expansão térmica menor do que a maioria dos metais, o que ajuda a manter sua forma e integridade em altas temperaturas.
Boa condutividade elétrica e térmica:
O metal molibdênio é um excelente condutor de calor e eletricidade e é frequentemente usado em componentes eletrônicos, como transistores e diodos.
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O metal molibdênio (Mo) é o 42º elemento da tabela periódica. É um metal prateado e tem o sexto ponto de fusão mais alto de todos os elementos, demonstrando seus usos potenciais em construção e metais.
O molibdênio foi descoberto por Carl Welhelm Scheele, um químico sueco, em 1778 em um mineral conhecido como molibdenita (MoS2) que havia sido confundido com um composto de chumbo. O molibdênio foi isolado por Peter Jacob Hjelm em 1781. Hoje, a maior parte do molibdênio é obtida da molibdenita, wulfenita (PbMoO4) e powellita (CaMoO4). Esses minérios geralmente ocorrem em conjunto com minérios de estanho e tungstênio. O molibdênio também é obtido como um subproduto da mineração e processamento de tungstênio e cobre.
Não houve uso viável do metal molibdênio por mais de um século. Isso se deveu à sua escassez e à dificuldade em adquirir e extrair o elemento puro. As primeiras ligas de aço de molibdênio mostraram grande promessa em sua dureza aumentada, mas os esforços para fabricá-las em larga escala foram prejudicados por resultados inconsistentes e uma tendência à fragilidade e recristalização. Em 1913, Frank E. Elmore desenvolveu um processo de flotação para recuperar molibdenita de minérios; a flotação continua sendo o principal processo de isolamento hoje.
Começou a se tornar útil durante os tempos de guerra, onde sua relação resistência/peso excedia em muito qualquer outra coisa no mercado. Durante a Primeira Guerra Mundial, a demanda por molibdênio aumentou dramaticamente. O molibdênio era usado como blindagem para tanques (folha de molibdênio de até 3" de espessura) e outros veículos militares e também como um substituto para o tungstênio em aços rápidos. Após a guerra, sua demanda caiu e não foi até a Segunda Guerra Mundial que ele novamente desempenhou outro papel importante. Mas o uso do molibdênio se expandiu para vários novos usos conforme a tecnologia se desenvolveu e agora desempenha um papel crítico na construção e até mesmo na agricultura.
Dissulfeto de molibdênio (MoS2), um dos compostos de molibdênio, é usado como um lubrificante de alta temperatura. Trióxido de molibdênio (MoO3), outro composto de molibdênio, é usado para aderir esmaltes a metais. Outros compostos de molibdênio incluem: ácido molíbdico (H2MoO4), hexafluoreto de molibdênio (MoF6) e fosfeto de molibdênio (MoP2).
Considerando seu uso em aço de construção, aço para ferramentas e aço rápido e em ferro fundido, mais de 50% do molibdênio é usado na fabricação de aço de liga de grau de molibdênio e ferro. Dentro do componente químico do uso do molibdênio, ele é comumente usado como um supressor de fumaça e, como mencionado, lubrificantes onde ele tem um desempenho excepcionalmente bom em comparação com outros lubrificantes. O uso do molibdênio também é importante na agricultura. O molibdênio é um importante oligoelemento para plantas e animais e é um componente essencial da enzima nitro-genase que ajuda a converter o nitrogênio atmosférico em amônia. É especialmente útil no cultivo de couve-flor.
O molibdênio é usado principalmente como um agente de liga em aço. Quando adicionado ao aço em concentrações entre 0.25% e 8%, o molibdênio forma aços de ultra-alta resistência que podem suportar pressões de até 300,000 libras por polegada quadrada. O molibdênio também melhora a resistência do aço em altas temperaturas. Quando ligado ao níquel, o molibdênio forma materiais resistentes ao calor e à corrosão usados na indústria química.
Aplicação do metal molibdênio
Componente de forno a vácuo
A resistência do metal molibdênio e a estabilidade química o tornam ideal para trabalho em condições de alta temperatura e alta pressão. É mais fácil e mais barato de fabricar do que outros metais refratários, como tântalo e tungstênio. Além disso, sua pressão de vapor está bem acima da faixa de temperaturas criadas em muitos fornos a vácuo — geralmente abaixo de 1.500 graus.
As peças do forno a vácuo ou de alta temperatura feitas de molibdênio incluem, mas não estão limitadas aos seguintes tipos:
● Cadinhos: Cadinho de Mo fiado–Cadinho de Mo sinterizado–Cadinho de Mo trabalhado revestido–Cadinho de Mo forjado–Cadinho de Mo soldado
● Portadores de carga, barcos: estrutura de Mo–barco de recozimento de Mo–bandeja de Mo–portador de Mo–bandeja de sinterização de Mo-La
● Blindagens: Blindagem Mo – Blindagem Mo-La – Blindagem composta W & Mo
● Fixador: Arruela de metal de molibdênio – Porcas de molibdênio
● Fornos de silício: cilindro guia de fluxo de Mo – contrapeso de Mo – gancho de Mo
Zona quente de metal
O metal molibdênio é frequentemente usado em peças isolantes e resistentes ao calor em zonas quentes totalmente metálicas de fornos a vácuo com temperaturas de até 1500 graus. Tratamentos térmicos para alguns materiais exigem ambientes extremamente limpos e de alta pressão; a pureza e a estabilidade do molibdênio resistem ou eliminam efetivamente a contaminação por carbono e oxigênio. As zonas quentes de metal molibdênio incluem, mas não estão limitadas a:
● Câmara de aquecimento
● Forno de recozimento
● Forno de Soldagem por Difusão
● Zona quente para KY
Fabricação de semicondutores
Na fabricação de semicondutores, a implantação de íons é feita em altas temperaturas em câmaras erosivas preenchidas com gases reativos e campos magnéticos. Em tais situações, os componentes de liga de molibdênio resistem à reação com gases dopantes e erosão de plasma. O molibdênio garante que os átomos dopantes sejam precisamente criados e implantados no wafer de silício. Os componentes de fonte de íons de molibdênio resultam em menores custos de limpeza e manutenção.
Muitos componentes eletrônicos e semicondutores à base de molibdênio, incluindo, mas não se limitando a:
● Fonte de íons do equipamento de implantação de íons: Fonte de íons – Placa frontal – Placa final – Grampo de filamento – Filamento – Mod. repelente – Câmara de arco
● Componentes do guia de ondas
● Dissipador de calor para embalagens eletrônicas e LED: substrato de wafer de molibdênio para chip de LED – dissipador de calor MoCu – dissipador de calor laminado CMC
Eletrodo de fusão de vidro
O metal molibdênio é um metal ideal para uso em eletrodos de fusão. Eletrodos usados na fusão de vidro, por exemplo, devem suportar ambientes de processamento agressivos e de alta temperatura. A baixa taxa de erosão dos eletrodos de molibdênio e a alta resistência à fluência em vidro fundido garantem danos insignificantes de instabilidade química e dimensional. Além disso, a alta condutividade elétrica do molibdênio garante alta entrada de energia e produtividade quando a corrente passa pelos eletrodos.
Película fina de molibdênio
A película fina de molibdênio é um componente superior de telas TFT-LCD, células e painéis solares, telas sensíveis ao toque e tecnologias relacionadas, devido ao seu baixo coeficiente de expansão térmica, alta estabilidade química e térmica e excelente condutividade elétrica.
Por exemplo, filmes finos de molibdênio são usados para fazer eletrodos de gate, dreno e fonte de transistores de filme fino. Eles produzem uma alta taxa de conversão em energia solar. A folha de molibdênio também exibe excelente estabilidade térmica, resistência ao calor e capacidade de absorção de radiação, tornando-a idealmente adequada como um escudo de radiação e um componente central de um colimador em equipamentos de TC. Além disso, pode ser usada para fazer barcos para deposição de vaporização.
Propriedades físicas e mecânicas do metal molibdênio
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Propriedades físicas do metal molibdênio |
Propriedades mecânicas do molibdênio |
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Densidade |
0.369 lb/pol3 |
Resistência à tracção |
150 (1035) ksi (Mpa)-RT |
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Ponto de fusão |
4760 graus F |
75 (515) ksi (Mpa)-500 graus |
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Condutividade térmica |
0.35 cal/cm2/cm grau/seg |
25 (175) ksi (Mpa)-1000 graus |
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Calor específico |
0.061 cal/gm/grau |
Alongamento |
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Expansão térmica |
4,9 micropolegadas/grau x 10-6 |
Dureza |
230 dph |
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Resistividade elétrica |
5,17 microohm-cm |
Módulos de Elasticidade |
45000 KSI |
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Temperatura de recristalização. |
1100 graus |
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Habilidades de processamento de metal molibdênio
Processamento de metal molibdênio
Moagem do minério extraído por meio de britagem e moagem
Moinhos de bolas ou de barras trituram e moem o minério extraído em partículas finas, liberando molibdenita da ganga (rocha sem valor).
A moagem posterior reduz o material à consistência de pó facial.
Flutuação
O pó de minério/ganga moído é misturado com um líquido e arejado através de bolhas de ar na etapa de flotação. O minério menos denso sobe na espuma para ser coletado, enquanto a ganga mais pesada afunda para ser descartada. A flotação separa os minerais metálicos da ganga dessa forma e - no caso de minérios de cobre/molibdênio - separa a molibdenita do sulfeto de cobre.
O concentrado de MoS2 resultante contém entre 85 e 92% de MoS2. Tratamento adicional por lixiviação ácida dissolve impurezas como cobre e chumbo, se necessário.
Assando
A torrefação ao ar em temperaturas entre 500 e 650 graus converte o concentrado de MoS2 em concentrado de molibdenita torrada (MoO3) (também conhecido como óxido de mo técnico ou óxido de tecnologia) pelas reações químicas:
2MoS2 + 7O2 → 2MoO3 + 4SO2
MoS2 + 6MoO3 → 7MoO2 + 2SO2
2MoO2 + O2 → 2MoO3
Os torrefadores são fornos de soleira de vários níveis, nos quais os concentrados de molibdenita se movem de cima para baixo contra uma corrente de ar aquecido e gases soprados de baixo. A imagem mostra um dos níveis em um torrefador típico. Grandes ancinhos rotativos movem o concentrado de molibdenita para promover a reação química. Sistemas de dessulfuração, como plantas de ácido sulfúrico ou lavadores de cal, removem o dióxido de enxofre dos gases efluentes do torrefador.
O concentrado de molibdenita torrada resultante normalmente contém um mínimo de 57% de molibdênio e menos de 0.1% de enxofre.
Recuperação de rênio
Alguns dos concentrados de molibdenita subprodutos de minas de cobre contêm pequenas quantidades (<0.10%) of rhenium. Molybdenum roasters equipped to recover rhenium are one of the principal commercial sources for this rare metal.
Fundição de Ferromolibdênio
Entre 30 e 40% da produção técnica de óxido de Mo é processada em ferromolibdênio (FeMo). O óxido é misturado com óxido de ferro e reduzido por alumínio em uma reação de termite, produzindo um lingote de ferromolibdênio pesando várias centenas de quilos. O produto contém entre 60 e 75% de molibdênio, e o restante é essencialmente ferro. Após o resfriamento a ar, o lingote é triturado e peneirado para atender às faixas de tamanho de partículas de ferromolibdênio especificadas.
Produção química a partir de óxido de Mo técnico
Cerca de 20% do concentrado de molibdenita torrado produzido no mundo é processado em vários produtos químicos. A atualização é realizada:
Por sublimação para produzir óxido molíbdico puro (MoO3)
Por processos químicos úmidos para produzir uma ampla gama de produtos químicos de molibdênio puro (principalmente óxidos molíbdicos e molibdatos)
Este último envolve a dissolução do concentrado torrado em um meio alcalino (hidróxido de amônio ou sódio), seguido pela remoção de impurezas por precipitação e filtração e/ou extração por solvente. A solução de molibdato de amônio resultante é então convertida em qualquer um de vários produtos de molibdato por cristalização ou precipitação ácida. Estes podem ser posteriormente processados por calcinação para trióxido de molibdênio puro.
Produção de metal molibdênio
O metal molibdênio é produzido pela redução de hidrogênio do óxido molíbdico puro ou do molibdato de amônio.
A redução química do trióxido de molibdênio puro ou do dimolibdato de amônio em metal requer duas etapas porque a conversão direta em metal libera calor que inibe o processo.
O primeiro estágio de redução para MoO2 é feito em temperaturas que variam de 450-650 graus. O segundo estágio, onde o dióxido de molibdênio é reduzido para metal de molibdênio, é feito em temperaturas que variam de 1,000-1,100 graus. Historicamente, ambos os estágios eram realizados empurrando "barcos" carregados com pó através de fornos tubulares contendo uma atmosfera de hidrogênio fluindo.
Fornos rotativos, onde o pó é alimentado continuamente através de um tubo inclinado rotativo em uma atmosfera de hidrogênio em fluxo, são usados em algumas operações, principalmente na Ásia, em operações de redução de primeiro estágio, onde proporcionam maior eficiência de produção.
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