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Case studies / Friction
Sulfuros de bismuto, un nuevo adversario para los metales fuertemente dependientes del LME?

Spoiler, lo son! A pesar de las circunstancias actuales, el aumento en el volumen de producción de Bi metálico ha dividido su precio base por 3 y se ha estabilizado en ese nivel, haciendo su uso viable para la industria de la fricción.

Después de una fuerte caída en el consumo de metales «commodities» (como cobre, estaño, aluminio, entre otros), como consecuencia de una pandemia global, se espera que las ratios en el mercado de metales base vuelvan a la normalidad en 2021. Esto irá acompañado de un incremento en los precios a medida que las economías mundiales comienzan a recuperarse.

Esta situación ha conllevado un desequilibrio importante entre la demanda y la capacidad de producción. En 2021, la demanda se verá respaldada por un aumento en gastos e inversiones de gobiernos de todo el mundo, principalmente a través de inversiones en proyectos de infraestructura, lo que impulsará aumentos en los precios de dichos metales base. Esta es una de las principales causas del aumento de precios en muchas materias primas, pero también ha generado dificultades inesperadas para abastecerse de varios productos.

Por lo tanto, trasladar algunos consumos a productos con tendencias más estables y menos dependientes del LME se convirtió en un nuevo impulsor para muchas industrias

Metales base – como el mineral de hierro, el cobre, el aluminio y el níquel – cotizan en el mercado de valores. Más allá de la oferta y la demanda, su cotización en dicho mercado de valores es el tercer factor que más influye en las fluctuaciones de los precios de estas materias primas a corto plazo.

Los precios de metales estratégicos para la industria de la fricción, como el estaño y el antimonio, presentan una pronunciada variabilidad tanto a corto como a largo plazo, a pesar de que su demanda haya ido aumentando sostenidamente a lo largo del siglo XXI. Mientras tanto, a diferencia de otros metales, el precio base del bismuto se ha visto reducido en gran medida durante la última década y es bastante estable. El bismuto no cotiza en bolsa.

El bismuto es un material notablemente ecológico, a pesar de su ubicación en la tabla periódica

La literatura científica coincide en que el bismuto y la mayoría de sus compuestos son menos tóxicos en comparación con otros metales pesados (plomo, antimonio, etc.). Por tanto, se produjo un punto de inflexión cuando varias industrias se dieron cuenta de ello y decidieron comenzar reemplazar masivamente el plomo en una amplia gama de sectores y productos.

A partir de entonces, muchas otras aplicaciones le siguieron. Y ahora, si estrechamos un poco más el foco en la industria de la fricción, nos damos cuenta de que algunos productos de uso extendido, ahora tienen un serio competidor , que no solo es capaz de proporcionar un efecto similar, o incluso una mejora, sino que también está alcanzando su nivel de precio, si no lo ha hecho ya.

Si apuntamos a alguno de los principales retos medioambientales actuales, como son la sustitución del antimonio (Sb2S3) o la reducción de la dependencia del estaño, podemos analizar si su análogo en bismuto (Bi2S3) tiene potencial para sustituirlos. Los resultados fueron positivos en este sentido y es por eso que este producto ya está siendo utilizado por los fabricantes de materiales de fricción más avanzados desde el punto de vista técnico y, por supuesto, ¡en rimsa estamos preparados para ello!

Propiedades químicas
Para empezar, el sulfuro de bismuto (III) es isoestructural con el sulfuro de antimonio (III) y ambos cristalizan en una estructura ortorrómbica. El Bi2S3 tiene también un rango de temperatura de oxidación cercano al Sb2S3 y a los sulfuros de estaño. Además, su mecanismo de reacción con el oxígeno es el más cercano al del trisulfuro de antimonio.
Secciones críticas del AKM
Por lo tanto, a raíz que todos comparten una química muy similar, se comportarán también de manera similar cuando se incluyan en una fórmula de fricción. Como estos sulfuros comparten el mecanismo de interacción con la resina fenólica, si echamos un vistazo a las secciones de alta temperatura de la prueba AKM, veremos que todos ellos tienen una capacidad similar de reducir la amplitud del CoF y reducir la variabilidad del in-stop, lo que tendrá consecuencias inmediatas sobre las propiedades NVH de la fórmula general.
Rugosidad del disco
Se ha observado que un efecto distintivo del Sb2S3 es su capacidad para lograr un acabado muy suave en el rotor en comparación con otros aditivos de uso generalizado. Los sulfuros basados en bismuto, son capaces de de reducir la rugosidad del disco, con valores comparables también al sulfuro de estaño.
Desgaste del disco
Además de cortar a la mitad el precio del sulfuro de estaño, los sulfuros de bismuto son capaces de conseguir valores comparables en el desgaste en la pastilla

En rimsa, disponemos de la composición pura (BI81) y en composite (BI65) a fin de satisfacer los requisitos de su aplicación. BI65 está diseñado para reducir la densidad del producto y, por tanto, su precio. Su composición exclusiva proporciona el mismo comportamiento con una contribución adicional de conductividad térmica.

Gracias a nuestra tecnología de producción, aseguramos una calidad constante y una composición química muy estable, sin impurezas y libre de metales pesados.

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