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Tántalo: Propiedades y uso

Polvo de tántalo

El tántalo es la respuesta más adecuada cuando se necesita una alta resistencia a la corrosión. En realidad el tántalo no es un metal noble, pero la resistencia química de este material es similar a la de los metales nobles. Además, el tántalo es muy fácil de conformar hasta temperaturas muy inferiores a la temperatura ambiente, y todo eso pese a su estructura de cristal cúbica centrada en el cuerpo. Todo ello lo convierte en un metal muy valioso para un amplio abanico de aplicaciones industriales. Con nuestros materiales duraderos fabricamos componentes para la construcción de hornos, tecnología médica y la implantación de iones, además de productos semiacabados.

Datos de interés sobre el tántalo

Número atómico 73
Número CAS 7440-25-7
Masa atómica 180,95 [g/mol]
Punto de fusión 2996 °C
Punto de ebullición 5458 °C
Densidad a 20 °C 16,65 [g/cm3]
Estructura de cristal Cúbica centrada en el cuerpo
Coeficiente de expansión térmica lineal a 20 °C
6,4 × 10-6 [m/(mK)]
Conductividad térmica a 20 °C
57,5 [W/(mK)]
Calor específico a 20 °C 0,14 [J/(gK)]
Conductividad eléctrica a 20 °C 8,0 × 106 [S/m]
Resistencia eléctrica específica a 20 °C 0,125 [(Ωmm2)/m]
Características y aplicaciones

Ventajas y características de calidad del tántalo

Las propiedades de nuestro tántalo son tan únicas como versátiles sus aplicaciones industriales. La excepcional resistencia, junto con las excelentes facilidad de conformación y soldabilidad, hacen del tántalo el material perfecto para componentes estables destinados a diferentes sectores industriales. Nuestra dilatada experiencia en el procesamiento del tántalo nos permite producir formas complejas siguiendo exactamente sus requisitos. Eche un vistazo a nuestros productos de tántalo:

Nuestros productos de tántalo

Chapas

Productos semiacabados, incluidas las chapas

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Propiedades

Tántalo: Propiedades

El tántalo se cuenta entre los metales de alta fusión (también denominados “metales refractarios”). Los metales refractarios presentan un punto de fusión más elevado que el del platino (1772 °C). La energía de enlace entre los átomos concretos es especialmente elevada. Los metales refractarios cuentan con un punto de fusión elevado y, al mismo tiempo, con una presión del vapor baja. También son característicos de los metales refractarios una densidad elevada y un coeficiente de expansión térmico reducido.

En el sistema periódico, el tántalo se sitúa en el mismo grupo que el tungsteno. El tántalo, con una densidad de 16,65 g/cm³, presenta una elevada densidad similar a la del tungsteno. Sin embargo, a diferencia del tungsteno, el tántalo se vuelve frágil en atmósferas con hidrógeno y, por ese motivo, se sinteriza en alto vacío.

El tántalo es, con diferencia, el metal refractario más estable y, a excepción del ácido fluorhídrico, también el más resistente a los ácidos. 

  • ¿Qué propiedades físicas tiene el tántalo?

    Son característicos de los metales refractarios el coeficiente de expansión térmica reducido y la densidad relativamente elevada. Lo mismo sucede con el tántalo. Sin embargo, la conductividad térmica del tántalo es menor a la del tungsteno y el molibdeno, en comparación. Las propiedades termofísicas del tántalo cambian con la temperatura. Los siguientes diagramas muestran las curvas de los valores característicos más importantes:

    • Coeficiente de expansión térmica lineal del tántalo y el niobio
    • Capacidad de calor específica del tántalo y el niobio
    • Conductividad térmica del tántalo y el niobio
  • ¿Qué propiedades mecánicas tiene el tántalo?

    Los elementos disueltos intersticialmente, como el oxígeno, el nitrógeno, el hidrógeno y el carbono, pueden alterar las propiedades mecánicas del tántalo incluso en bajas concentraciones. Además, el proceso de producción, el grado de conformado y el tratamiento térmico influyen en sus propiedades mecánicas.

    La estructura de cristal del tántalo, al igual que la del tungsteno y del molibdeno, es cúbica centrada en el cuerpo. La temperatura de transición frágil-dúctil de -200 °C es muy inferior a la temperatura ambiente. Por esta razón, el metal es muy maleable. Al aumentar la deformación, la resistencia a la tracción y la dureza también incrementan, mientras que el alargamiento de rotura disminuye. Sin embargo, el material no se vuelve frágil.

    La estabilidad térmica es inferior a la del tungsteno, pero está en el rango del molibdeno puro. Para aumentar la estabilidad térmica, añadimos metales refractarios como el tungsteno.

    El módulo de elasticidad del tántalo es inferior al del tungsteno y al del molibdeno, es decir, al del hierro puro. El módulo de elasticidad disminuye al aumentar la temperatura.

    • Módulo de elasticidad del tántalo en comparación con el del tungsteno, el molibdeno y el niobio.

    Gracias a su alta ductilidad, el tántalo es especialmente adecuado para procesos de conformado sin virutas como el doblado, la estampación, el prensado o la embutición profunda. El mecanizado del tántalo es muy difícil: la viruta no se rompe correctamente. Por este motivo, recomendamos utilizar guías de arranque de viruta. El tántalo es muy soldable en comparación con el tungsteno y el molibdeno.

    ¿Tiene preguntas sobre el mecanizado de los metales refractarios? Estaremos encantados de ayudarle y asesorarle en base a nuestra amplia experiencia.

  • ¿Qué comportamiento químico tiene el tántalo?

    Como el tántalo es resistente a todo tipo de sustancias químicas, este material suele compararse con los metales nobles. Sin embargo, desde el punto de vista termodinámico, el tántalo es un metal base que puede formar compuestos estables con una gran variedad de elementos. El tántalo forma una capa de óxido muy densa (Ta2O5) en el aire, que impide el ataque químico al material de base. Esta capa de óxido hace que el tántalo sea muy resistente a la corrosión.

    Únicamente, el tántalo no es resistente a las siguientes sustancias inorgánicas a temperatura ambiente: flúor, fluoruro de hidrógeno, ácido fluorhídrico y soluciones ácidas que contengan iones fluoruro. Las soluciones alcalinas y el hidróxido sódico fundido, así como el hidróxido potásico, también atacan al tántalo. Sin embargo, este material es resistente a las soluciones acuosas de amoníaco. Si el tántalo se ve atacado, absorbe el hidrógeno en su entramado metálico y se vuelve frágil. Con el aumento de la temperatura, la resistencia a la corrosión del tántalo disminuye lentamente.

    El tántalo es inerte a muchas soluciones. Sin embargo, si el tántalo entra en contacto con mezclas de soluciones, la resistencia a la corrosión puede deteriorarse, aunque el tántalo sea resistente a los componentes individuales. ¿Tiene alguna pregunta sobre cuestiones complejas relacionadas con la corrosión? Estaremos encantados de ayudarle y asesorarle en base a nuestra experiencia y a nuestro propio laboratorio de corrosión.

    MEDIO RESISTENTE (+), NO RESISTENTE (-) NOTA
    Agua    
    Agua caliente < 150 °C +  
    Ácidos    
    Ácido fluorhídrico, HF -  
    Ácido clorhídrico, HCI + <30 %, <190 °C
    Ácido fosfórico, H3PO4 + <85 %, <150 °C
    Ácido sulfúrico, H2SO4 + <98 %, <190 °C
    Ácido nítrico, HNO3 + <65 %, <190 °C
    Ácidos orgánicos  
    Soluciones alcalinas    
    Solución de amoníaco, NH4OH + <17 %, <50 °C
    Hidróxido potásico, KOH + <5 %, <100 °C
    Carbonato de sodio, Na₂CO₃ + <20 %, <100 °C
    Sosa cáustica, NaOH + <5 %, <100 °C
    Halógenos    
    Flúor, F2 -  
    Cloro, Cl2 + <150 °C
    Bromo, Br2 + <150 °C
    Yodo, I2 + <150 °C
    Elementos no metálicos    
    Boro, B + < 1000 °C
    Fósforo, P + <150 °C
    Azufre, S + <150 °C
    Gases    
    El tántalo no reacciona con los gases nobles. Por ello, se pueden utilizar gases nobles con un alto grado de pureza como gas protector. Sin embargo, al aumentar la temperatura, el tántalo reacciona muy intensamente con el oxígeno o con el aire y puede absorber grandes cantidades de hidrógeno y nitrógeno. Como resultado, el material se vuelve frágil. El recocido del tántalo en alto vacío permite eliminar estas contaminaciones. El hidrógeno desaparece a partir de los 800 °C y el nitrógeno a partir de los 1700 °C.
    Amoníaco, NH3 + <700 °C
    Monóxido de carbono, CO + <1100 °C
    Dióxido de carbono, CO2 + <500 °C
    Hidrocarburos + <800 °C
    Aire y oxígeno, O2 + <300 °C
    Gases nobles (He, Ar, N2) +  
    Hidrógeno, H2 + <340 °C
    Vapor de agua + <200 °C
    Fundición    
    Si un material base como el tántalo entra en contacto con un material noble como el platino, se producen reacciones químicas muy rápidamente. Por lo tanto, hay que tener en cuenta el comportamiento del tántalo en relación con los demás materiales de construcción, especialmente si la temperatura operativa es alta.
    Aluminio, Al -  
    Berilio, Be -  
    Plomo, Pb + < 1000 °C
    Cesio, Cs + <980 °C
    Cobre, Cu + <1300 °C
    Galio, Ga + <450 °C
    Hierro, Fe -  
    Litio, Li + < 1000 °C
    Magnesio, Mg + <1150 °C
    Mercurio, Hg + <600 °C
    Níquel, Ni -  
    Potasio, K + < 1000 °C
    Plata, Ag + <1200 °C
    Sodio, Na + < 1000 °C
    Estaño, Sn + <260 °C
    Zinc, Zn + <500 °C
    Materiales de construcción de hornos    
    En los hornos de alta temperatura, el tántalo puede reaccionar con las piezas estructurales de óxidos refractarios o grafito. Incluso los óxidos muy estables, como el aluminio, el magnesio o el óxido de circonio, pueden reducirse en contacto con el tántalo a altas temperaturas. El contacto con el grafito puede dar lugar a la formación de carburo de tántalo y, por lo tanto, hacer que tántalo se vuelva más frágil. La combinación con otros metales refractarios, como el molibdeno o el tungsteno, no suele dar problemas, pero pueden producirse reacciones con el nitruro de boro hexagonal y el nitruro de silicio. Las temperaturas límite indicadas a continuación se aplican en vacío. Si se utiliza gas protector, estas temperaturas son entre 100 y 200 °C más bajas.
    Óxido de aluminio, Al2O3 + <1900 °C
    Óxido de berilio, BeO + <1600 °C
    Nitruro de boro hexagonal, BN + <700 °C
    Grafito, C + < 1000 °C
    Óxido de magnesio, MgO + <1800 °C
    Molibdeno, Mo +  
    Nitruro de silicio, Si3N4 + <700 °C
    Óxido de torio, ThO2 + <1900 °C
    Tungsteno, W +  
    Dióxido de circonio, ZrO2 + <1600 °C

    Resistencia a la corrosión del tántalo

    Fragilidad por hidrógeno
    Ácido sulfúrico 98 % a 250 °C Hidrógeno atómico > 25 °C
    Ácido clorhídrico 30 % a 190 °C Hidrógeno a 350 °C
    Ácido fluorhídrico Polarización catódica con materiales
    de disolución de bases

    Las medidas contra la fragilidad por hidrógeno son:

    • Aislamiento eléctrico de los metales
    • Polarización positiva de los metales (aprox. + 15 V)
    • Adición de agentes oxidantes a las soluciones
    • Uso de superficies metálicas conformadas
    • Contacto eléctrico con un metal más noble (por ejemplo, Pt, Au, Pd, Rh, Ru)

    La regeneración del tántalo frágil es posible mediante el recocido en alto vacío a 800 °C.

Gama de materiales

¿Tántalo puro o mejor una aleación? Estaremos encantados de asesorarle.

Puede confiar plenamente en nuestra calidad. Producimos todos nuestros productos de tántalo, desde el polvo de metal hasta el producto terminado. Utilizamos solo el polvo de tántalo más puro como materia prima. De ese modo garantizamos siempre la máxima pureza del material. Obtenga más información sobre nuestro proceso de producción pulvimetalúrgico en la sección siguiente.

En el caso de nuestro tántalo de calidad sinterizada, garantizamos una pureza del 99,95 % (pureza metálica sin Nb). Según un análisis químico, la parte restante se compone sobre todo de los siguientes elementos:

Elemento Valor máx. habitual
[μg/g]
Valor máx. garantizado
[μg/g]
Fe
17
50
Mo
10
50
Nb
10
100
Ni
5 50
Si
10
50
Ti
1 10
W 20
50
C 11
50
H 2
15
N 5 50
O 81
150
Cd 5
10
Hg -
1
Pb 5
10

La presencia de Cr (VI) e impurezas orgánicas pueden ser definitivamente exluidas gracias al proceso de producción (múltiples tratamientos de calor a temperaturas por encima de 1 000 °C en atmósfera de alto vacío)

En el caso de nuestro tántalo de calidad de fundición, garantizamos una pureza del 99,95 % (pureza metálica sin Nb). Según un análisis químico, la parte restante se compone sobre todo de los siguientes elementos:

Elemento Valor máx. habitual
[μg/g]
Valor máx. garantizado
[μg/g]
Fe
5
100
Mo
10
100
Nb
19
400
Ni
5 50
Si
10
50
Ti
1 50
W 20
100
C 10
30
H 4
15
N 5 50
O 13
100
Cd -
10
Hg -
1
Pb -
10

La presencia de Cr (VI) e impurezas orgánicas pueden ser definitivamente exluidas gracias al proceso de producción (múltiples tratamientos de calor a temperaturas por encima de 1 000 °C en atmósfera de alto vacío)

Denominación del material Composición química
(porcentaje de peso)
Calidad sinterizada
S
Tántalo de calidad sinterizada
(TaS)
> 99,95
TaW2,5 2,5 % W
TaW10 10 % W
Calidad de fundición M Tántalo de calidad de fundición (TaM) > 99,95

Preparamos nuestro tántalo de forma óptima para cada uso. Definimos las siguientes propiedades mediante varios aditivos de aleación:

  • Propiedades físicas (p. ej., punto de fusión, densidad, conductividad eléctrica, conductividad térmica y expansión térmica)
  • Propiedades mecánicas (p. ej., estabilidad, ductilidad)
  • Propiedades químicas (resistencia a la corrosión y comportamiento de grabado)
  • Mecanizado (mecanizado por arranque de virutas, comportamiento de deformación, aptitud para soldadura)
  • Estructura y comportamiento de recristalización (p. ej., temperatura de recristalización, tamaño de grano)

Pero eso no es todo: también aplicamos procesos de fabricación a medida para modificar las propiedades del tántalo en otros ámbitos. El resultado: Aleaciones de tántalo con distintos perfiles de propiedades que se hacen a medida para la aplicación a la que se dediquen.

 

El tántalo puro de calidad sinterizada y el tántalo puro de calidad de fundición presentan las siguientes propiedades en común:

  • Elevado punto de fusión de 2996 °C
  • Buena ductilidad en frío
  • Recristalización entre 800 °C y 1200 °C (dependiendo del grado de transformación y de la pureza)
  • Resistencia excepcional contra soluciones acuosas y metales fundidos
  • Superconductividad
  • Buena biocompatibilidad
  • Tántalo de calidad sinterizada (TaS)

    Recurrimos a nuestro tántalo de calidad sinterizada para aplicaciones especialmente difíciles: la producción pulvimetalúrgica hace que el tántalo de calidad sinterizada (TaS) presente un grano especialmente fino. Así, el material resulta fácil de conformar y convence por su excelente calidad de superficie, además de por sus buenas propiedades mecánicas.

  • Tántalo de calidad de fundición (TaM)

    No siempre hay que acudir a lo más caro. El tántalo de calidad de fundición (TaM) ofrece una producción más económica que el tántalo de calidad sinterizada y suele ser más que suficiente en muchos casos. Sin embargo, en comparación con el tántalo de calidad sinterizada, se trata de un material que no es tan fino ni homogéneo. Consúltenos. Estaremos encantados de asesorarle.

  • Tántalo-tungsteno (TaW)

    El tántalo-tungsteno (TaW) convence, sobre todo, por sus excelentes propiedades mecánicas y por su magnífica resistencia a la corrosión. Añadimos entre un 2,5 y un 10 de porcentaje de peso de tungsteno al tántalo puro. De ese modo, en comparación con el tántalo puro, la aleación es hasta 1,4 veces más resistente, a la vez que mantiene su facilidad de conformación, incluso con temperaturas de hasta 1600 °C. Por lo tanto, nuestras aleaciones de TaW resultan especialmente adecuadas para intercambiadores de calor y piezas térmicas en la construcción de equipos químicos, así como para componentes de la industria aeronáutica y aeroespacial. 

Contacto

¿Busca el material adecuado? Póngase en contacto directamente con nosotros.

Yacimientos y aprovisionamiento

Yacimientos de tántalo y aprovisionamiento sostenible

  • ¿De dónde procede naturalmente el tántalo?

    El químico sueco Anders Gustav Ekeberg logró separar por primera vez en 1802 el pentóxido de tántalo (Ta2O5) del mineral de columbita. El óxido recibe su nombre de Tántalo, personaje de la mitología griega: Tantalus (lat.) no podía saciar su sed, ya que el agua se alejaba siempre de su boca. Del mismo modo, el óxido de tántalo no puede reaccionar con ningún ácido. Jöns Jakob Berzelius propuso el símbolo químico Ta en el año 1814 y también fue la primera persona en producir tántalo elemental. No obstante, Heinrich Rose admitió que el tántalo producido solo constaba de tántalo en un 50 %. En el año 1844, Rose logró demostrar que el tántalo y el niobio eran elementos diferentes. No fue hasta 100 años más tarde cuando Werner von Bolton consiguió obtener tántalo puro mediante la reducción de heptafluorotantalato de potasio con sodio.

    El tántalo se encuentra en la naturaleza, sobre todo, en forma de tantalita, con la fórmula (Fe, Mn) [(Nb,Ta)O3]2. Cuando predomina el componente de tántalo, el mineral se denomina tantalita, mientras que, si predominan el niobio, se llama columbina o niobita. Los principales yacimientos de tántalo se encuentran en Australia, Brasil y en algunos países africanos.

    El mineral se enriquece a través de distintos métodos para crear concentrados del 70 % (Ta, Nb)2O5. El concentrado obtenido se disuelve en una mezcla de ácido fluorhídrico y ácido sulfúrico. El complejo de fluoruro resultante (TaF7) se lleva a una fase orgánica por medio de una extracción de líquido. La fase orgánica se separa de la fase acuosa. A continuación, el tántalo se separa de la fase orgánica con hidrogenodifluoruro de potasio. Se produce heptafluorotantalato de potasio (K2TaF7). El compuesto de tántalo obtenido de este modo se reduce con sodio a un tántalo puramente metálico tras la consiguiente reacción química.

Adquisición conforme al RMAP de tántalo

Parte del tántalo se extrae de regiones consideradas en conflicto o de alto riesgo, por lo que se ha clasificado como "material de conflicto". Como empresa consciente de su responsabilidad, ponemos especial cuidado a la hora de abastecernos de materias primas.

Mediante una serie de medidas, como la certificación RMAP Recognition Certificate, garantizamos que no nos abastecemos ni utilizamos materias primas procedentes de fuentes cuestionables desde el punto de vista social, ético o ecológico.

En consonancia con este compromiso voluntario, podemos acreditar la procedencia exenta de problemas de nuestro tántalo con la certificación Responsible Minerals Initative (RMI). El tribunal examinador de la Responsible Business Alliance (RBA) ha confirmado que adquirimos tántalo de conformidad con el RMAP. El certificado es también una prueba independiente para los clientes de Plansee de que cumplimos con el proceso de garantía de minerales responsables (RMAP).

Más información sobre sostenibilidad
Proceso de producción

Producción de tántalo mediante pulvimetalurgia

¿Qué es realmente la pulvimetalurgia?
En la actualidad, como es sabido, la mayoría de los metales y aleaciones industriales, como los aceros, el aluminio y el cobre, se fabrican mediante fundición y su vertido en un molde. Sin embargo, la pulvimetalurgia omite el proceso de fundición y crea los productos compactando polvos de metal y, después, sometiéndolos a un tratamiento térmico (sinterización) por debajo de la temperatura de fusión del material. Los tres factores más importantes para la pulvimetalurgia son el polvo de metal, la compactación y la sinterización, y nosotros podemos controlarlos y optimizarlos internamente.

¿Por qué recurrimos a la pulvimetalurgia?
La pulvimetalurgia permite producir materiales con un punto de fusión muy superior a los 2000 °C. El procedimiento resulta especialmente rentable incluso con cantidades de producción más reducidas. Además, las mezclas de polvo personalizadas permiten producir numerosos materiales especialmente homogéneos con propiedades específicas.

De polvo de tántalo al producto
El polvo de tántalo se mezcla con elementos de aleación y, después, se introduce en moldes. A continuación tiene lugar un proceso de prensado con una presión de hasta 2000 bar. La pieza prensada resultante (que también recibe el nombre de “comprimido no sinterizado”) se sinteriza después en hornos especiales a temperaturas de más de 2000 °C. De esta forma, el material se vuelve denso y desarrolla su microestructura. Las propiedades especiales de nuestros materiales, como sus elevadas estabilidad térmica y dureza o su comportamiento de flujo, se obtienen mediante el conformado correcto, por ejemplo, a través de forja, laminación o estirado. Solo cuando tales pasos se combinan a la perfección podemos satisfacer nuestros exigentes requisitos de calidad y elaborar productos con una pureza y una calidad máximas.

    Óxido
    Reducción
    Mezclas de aleaciones
    Prensado
    Sinterización
    Conformado
    Tratamiento térmico
    Proceso de mecanización
    Control de calidad
    Reciclaje
ÓxidoMolymet (Chile) es el mayor procesador mundial de concentrados de mineral de molibdeno y nuestro principal proveedor de trióxido de molibdeno. El Grupo Plansee posee el 21,15 % de las acciones de Molymet. Global Tungsten & Powders (USA) es una división del Grupo Plansee y nuestro principal proveedor de polvos de metal de tungsteno.
Gama de productos

Resumen de productos semielaborados del tántalo y las aleaciones de tántalo:

 

Material Chapas
[espesor]
Cintas
[espesor]
Barras
[diámetro]
Tubos
         
TaS Bajo pedido Bajo pedido Bajo pedido Bajo pedido
TaM 0,10 – 40 mm Bajo pedido 3,0 – 120 mm Bajo pedido

 

Se pueden obtener otras dimensiones, así como componentes con otras formas y procesados según las especificaciones del cliente, bajo pedido.

Tienda en línea

Productos de tántalo en la tienda en línea de Plansee

Solicite chapas, barras, bandas y alambres, así como otros productos con dimensiones configurables de manera rápida y sencilla en nuestra tienda en línea.

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Descargas

Ficha de datos de seguridad del tántalo

¿Le gustaría saber más sobre el tántalo y sus aleaciones? Consulte aquí nuestra ficha de datos de seguridad.

Ficha de datos de seguridad: Tántalo
Preguntas frecuentes

Preguntas frecuentes sobre el material de tántalo

  • ¿Para qué se utiliza el tántalo?

    Debido a sus propiedades, el tántalo es el material perfecto para los intercambiadores de calor utilizados en la fabricación de maquinaria. A su vez, utilizamos el tántalo para la fabricación de bastidores para la construcción de hornos, implantes para la tecnología médica y componentes de condensadores para la industria electrónica.

  • ¿De dónde viene el nombre tántalo?

    El químico sueco Anders Gustav Ekeberg logró separar por primera vez en 1802 el pentóxido de tántalo (Ta2O5) del mineral de columbita. El óxido recibe su nombre de Tántalo, personaje de la mitología griega: Tantalus (lat.) no podía saciar su sed, ya que el agua se alejaba siempre de su boca. Del mismo modo, el óxido de tántalo no puede reaccionar con ningún ácido. Jöns Jakob Berzelius propuso el símbolo químico Ta en el año 1814 y

  • ¿De dónde se extrae el tántalo?

    El tántalo se encuentra en la naturaleza, sobre todo, en forma de tantalita, con la fórmula (Fe, Mn) [(Nb,Ta)O3]2.  Los principales yacimientos de tántalo se encuentran en Australia, Brasil y en algunos países africanos.

Otros materiales

Otros metales refractarios de Plansee

4295.94
Mo
Molibdeno
74183.84
W
Tungsteno
W-MMC
Metal Matrix Composites