MOLIBDENO
Nombre: Molibdeno
Símbolo: Mo
Grupo: 6
Período: 5
Bloque: d
Categoría: Metales de transición
Número atómico: 42
Masa atómica: 95,95 u
Electrones por capa: 2, 8, 18, 13, 1
Electronegatividad: 2,16
Densidad: 10,28 gr/cc
Punto de Fusión: 2623 ºC
Punto de Ebullición: 4639ºC
Conductividad Térmica: 139 W (m·K)
Conductividad Eléctrica: 2 × 10^7 S/m
Orden Magnético: Paramagnético
Estado Ordinario: Sólido
Estados de Oxidación: -4, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6
Dureza Mohs: 5,5
Dureza Vickers: 1530 MPa
Dureza Brinell: 1500 MPa
Isótopos más estables: Mo-92 (14,65%), Mo-94 (9,19%), Mo-95 (15,87%), Mo-96 (16,67%), Mo-97 (9,58%), Mo-98 (24,29%) y Mo-100 (9,74%)
Descubridor: Petter Hjelm (1781)
Breve historia del elemento
El nombre del Molibdeno se debe al mineral del que fue extraído por primera vez, la Molibdenita. Éste mineral, un sulfuro, es muy similar (al menos en apariencia) a la Galena y al Grafito puro. En inglés, el Grafito usado para escribir/dibujar recibe el nombre de “Lead”, que a su vez es el nombre del Plomo en éste mismo idioma. El Grafito y el Plomo no tienen nada que ver (salvo por el hecho de que el Carbono/Grafito encabeza el grupo de la Tabla Periódica que incluye al Plomo) pero la Galena (sulfuro de Plomo, su mineral principal) y el Grafito se asemejan, lo mismo pasa con la Molibdenita que recibe su nombre del antiguo griego “Molybdos”, “Plomo”: se pensaba que la Molibdenita o era Galena, Grafito o como mínimo contenía Plomo. En 1754 el químico sueco Benq Qvist al tratar de obtener Plomo de la Molibdenita concluyó que ésta no contenía ninguno. En 1778 el germano-sueco Carl Wilhelm Scheele concluyó que éste mineral no era ninguna forma de Grafito, ni contenía Plomo alguno, por lo que propuso la existencia de un nuevo elemento químico desconocido hasta la fecha. Tres años más tarde, un compatriota suyo, Petter Hjelm, aislaría defintivamente el metal, que conservó el nombre, que si bien es erróneo en origen y difícil de pronunciar, ha quedado hasta el día de hoy como el definitivo.
Características principales
En estado puro es un metal gris-oscuro poco brillante, bastante duro (5.5 Mohs) y dúctil en comparación al cromo y el wolframio, los otros dos miembros de su grupo. Muy resistente a la corrosión, su efecto como agente anticorrosivo se nota incluso en porcentajes tan bajos como el 2%, aunque los mejores aceros inoxidables pueden contener incluso hasta un 8%. En Superaleaciones el contenido de Molibdeno es el más alto: sobre un 20-22% típico.
Tiene dos usos principales: como formador de carburos (para el aumento de la dureza en los aceros martensíticos y los rápidos) y como aleante para incrementar la resistencia a la corrosión (en los inoxidables) y la tenacidad. Es compatible con el cobalto y el níquel, y se utiliza en casi todas las superaleaciones de estos dos metales. Con el titanio la fusión es posible, aunque se añade como endurecedor. El molibdeno no se combina con los metales del bloque p, ni con los de la familia del cobre. Es un metal muy utilizado en metalurgia (particularmente en la familia de los aceros inoxidables), algo escaso y caro.
Resistencia a la corrosión
A pesar de pertenecer a la misma familia que el cromo (grupo 6 de la tabla periódica), el molibdeno sufre con los ácidos oxidantes (ejemplo: nítrico, tartárico, fosfórico). El ataque con el ácido nítrico es vigoroso, y destruye la integridad del metal. Como contraparte a esta desventaja, es muy resistente a los ácidos reductores, siendo particularmente útil en la defensa del acero inoxidable ante los iones de cloro libres o el propio ácido (HCl) concentrado. Su efecto de valor PREN (resistencia al pitting) es 3.3 veces mayor al del cromo. Este metal es el que hace la diferencia entre el acero AISI 304 y el AISI 316 (ligeramente más caro), ya que su presencia en hasta un 2.5% de peso en masa lo pasiva frente al ataque salino característico del agua marina. Las aleaciones con molibdeno resisten mejor el ataque por parte del azufre (y sus combinaciones) y el cloro.
Usos principales
En los Aceros
El molibdeno es agregado fundamentalmente por su elevada resistencia a la corrosión, particularmente a la generada por el cloro y sus compuestos, y también porque proporciona una dureza extra al combinarse con el acero.
En los aceros inoxidables, es agregado en diferentes proporciones dependiendo de la familia a la que corresponda. Los ferríticos y martensíticos lo contienen en pequeñas cantidades para asegurar un mejor mantenimiento del filo, es decir, donde se busca una dureza superior que no podría obtenerse solamente con la adición del cromo. En el caso de los aceros austeníticos y dúplex, es añadido como recurso puramente anticorrosivo. Un contenido tan bajo como un 2% es suficiente para cambiar radicalmente la capacidad anticorrosiva de una aleación.
Además de lo ya mencionado, los aceros con molibdeno presentan un rendimiento superior en altas temperaturas, reteniendo la resistencia mecánica y anticorrosiva del acero. La capa protectora de óxido que genera sobre la superficie del metal es también más estable que la del cromo.
A propósito de la combinación Cromo - Molibdeno
El molibdeno muy rara vez se agrega sino está presente el cromo salvo en los Aceros rápidos o de la familia de “Tool Steels”. De hecho, se puede decir que su papel es complementario, ya que además de ofrecer la resistencia a la corrosión del cromo, otorga un extra cuando hablamos de entornos relativos al halógeno cloro. Dicha ventaja es vital cuando hablamos de aleaciones necesarias para operar en agua marina, o incluso en aguas con altos contenidos de cloro como por ejemplo, la de las piscinas.
El molibdeno forma una capa de óxido estable que cohabita con la del cromo en la superficie exterior de la aleación. Esta capa es incluso más estable que la del cromo y a diferencia de la del Cromo, es resistente a los Cloruros.
Como endurecedor
El molibdeno es un formador de carburo, y tiene más afinidad por el carbono que el hierro. Es superior al cromo en este aspecto, debido a que los carburos de molibdeno son estables a mayor temperatura, más tenaces y resistentes a la corrosión. Se encuentra en grandes cantidades en los llamados aceros rápidos (HSS) como substituto (o en compañía) del wolframio. En aceros inoxidables martensíticos como el AISI 440C la cantidad se acerca al 0.6% en masa. Estos aceros son muy duros, tenaces y resistentes a la corrosión.
Como agente anticorrosivo en los aceros inoxidables
Aunque es posible encontrarlo en aceros martensíticos y ferríticos, el metal se usa en esos casos por su incremento de la dureza, y no tanto por su resistencia a la corrosión. El molibdeno se agrega a los aceros inoxidables austeníticos, dúplex y súperduplex escencialmente por su valor añadido de resistencia a la corrosión tipo “pitting” causada por los iones de cloro y sus combinaciones. El acero 316L, que es el único usado en joyería, contiene típicamente un 2% de molibdeno, cantidad suficiente como para proteger la aleación frente a los efectos corrosivos causados por halógenos (particularmente el cloro). Otros grados, también usados en joyería pero menos conocidos como es el caso del AISI 904L, contienen entre un 4 y un 5% de molibdeno en masa.
Como elemento alfágeno
El molibdeno es un alfágeno poderoso y fomenta la formación de la ferrita en los aceros inoxidables, por lo que las cantidades de níquel necesarias para fijar la austenita suelen llegar hasta el 20% o 30% en el caso de los aceros superausteníticos (ejemplo: AISI 904L y 254SMO respectivamente) si además la cantidad de cromo es alta (>20%). Ver el Diagrama de Schaeffler para más información.