Caracteristicile și aplicațiile materialelor din carbură de titan, carbură de siliciu și carbură cimentată

În „universul material” al producției industriale, carbura de titan (TiC), carbura de siliciu (SiC) și carbura cimentată (de obicei pe bază de carbură de tungsten - cobalt etc.) sunt trei „materiale vedetă” strălucitoare. Cu proprietățile lor unice, acestea joacă roluri esențiale în diverse domenii. Astăzi, vom analiza în detaliu diferențele de proprietăți dintre aceste trei materiale și scenariile în care excelează!

I. O comparație directă a proprietăților materialelor

Tip de material	Duritate (valoare de referință)	Densitate (g/cm³)	Rezistență la uzură	Rezistență la temperaturi ridicate	Stabilitate chimică	Duritate
Carbură de titan (TiC)	2800 – 3200HV	4,9 – 5,3	Excelent (dominat de faze dificile)	Stabil la ≈1400℃	Rezistent la acizi și baze (cu excepția acizilor oxidanți puternici)	Relativ scăzut (fragilitatea este mai pronunțată)
Carbură de siliciu (SiC)	2500 – 3000HV (pentru ceramică SiC)	3.1 – 3.2	Remarcabil (susținut de structura legăturilor covalente)	Stabil la ≈1600℃ (în stare ceramică)	Extrem de puternic (rezistent la majoritatea mediilor chimice)	Moderat (fragil în stare ceramică; monocristalele au rezistență)
Carbură cimentată (WC-Co, de exemplu)	1200 – 1800HV	13 – 15 (pentru seria WC – Co)	Excepțional (faze dure WC + liant Co)	≈800 – 1000℃ (depinde de conținutul de Co)	Rezistent la acizi, alcali și uzură abrazivă	Relativ bun (faza de liant de cobalt îmbunătățește rezistența)

Defalcarea proprietății:

• Carbură de titan (TiC)Duritatea sa este apropiată de cea a diamantului, ceea ce îl face membru al familiei de materiale superdure. Densitatea sa mare permite poziționarea precisă în sculele de precizie care necesită „ponderare”. Cu toate acestea, are o fragilitate ridicată și este predispus la ciobire sub impact, așa că este mai potrivit pentru scenarii statice de tăiere/rezistență la uzură, cu impact redus. De exemplu, este adesea utilizat ca strat de acoperire pe scule. Stratul de acoperire TiC este superdur și rezistent la uzură, ca și cum ar pune o „armură de protecție” pe sculele din oțel rapid și carbură cimentată. La tăierea oțelului inoxidabil și a oțelului aliat, poate rezista la temperaturi ridicate și poate reduce uzura, prelungind semnificativ durata de viață a sculei. De exemplu, în acoperirea frezelor de finisare, permite o tăiere rapidă și stabilă.
• Carbură de siliciu (SiC)„Un material de top în rezistența la temperaturi ridicate”! Poate menține performanțe stabile peste 1600℃. În stare ceramică, stabilitatea sa chimică este remarcabilă și reacționează greu cu acizi și alcali (cu excepția câtorva, cum ar fi acidul fluorhidric). Cu toate acestea, fragilitatea este o problemă comună pentru materialele ceramice. Cu toate acestea, carbura de siliciu monocristalină (cum ar fi 4H-SiC) și-a îmbunătățit tenacitatea și revine în forță în semiconductori și dispozitive de înaltă frecvență. De exemplu, sculele ceramice pe bază de SiC sunt „eleve de top” printre sculele ceramice. Acestea au rezistență ridicată la temperatură și stabilitate chimică. La tăierea aliajelor cu duritate ridicată (cum ar fi aliajele pe bază de nichel) și a materialelor fragile (cum ar fi fonta), acestea nu sunt predispuse la blocarea sculei și au o uzură lentă. Cu toate acestea, datorită fragilității, sunt mai potrivite pentru finisare cu tăiere mai puțin întreruptă și precizie ridicată.
• Carbură cimentată (WC-Co)Un „jucător de top în domeniul așchierii”! De la scule de strung la freze CNC, de la frezarea oțelului la găurirea pietrei, poate fi găsit peste tot. Carbura cimentată cu conținut scăzut de Co (cum ar fi YG3X) este potrivită pentru finisare, în timp ce cea cu conținut ridicat de Co (cum ar fi YG8) are o rezistență bună la impact și poate face față cu ușurință prelucrării brute. Fazele dure WC sunt responsabile pentru „rezistența” la uzură, iar liantul Co acționează ca un „lipici” pentru a menține particulele de WC împreună, menținând atât duritatea, cât și tenacitatea. Deși rezistența sa la temperaturi ridicate nu este la fel de bună ca a primelor două, performanța sa generală echilibrată o face potrivită pentru o gamă vastă de scenarii, de la așchiere la componente rezistente la uzură.

II. Domenii de aplicare în plină desfășurare

1. Domeniul sculelor așchietoare

• Carbură de titan (TiC)Adesea servește ca strat protector pentru scule! Stratul protector TiC super-dur și rezistent la uzură oferă o „armură protectoare” sculelor din oțel rapid și carbură cimentată. La tăierea oțelului inoxidabil și a oțelului aliat, acesta poate rezista la temperaturi ridicate și reduce uzura, prelungind semnificativ durata de viață a sculei. De exemplu, în cazul stratului protector al frezelor de finisare, permite o tăiere rapidă și stabilă.
• Carbură de siliciu (SiC)Un „elev de top” printre sculele ceramice! Sculele ceramice pe bază de SiC au rezistență ridicată la temperatură și stabilitate chimică. La tăierea aliajelor cu duritate ridicată (cum ar fi aliajele pe bază de nichel) și a materialelor fragile (cum ar fi fonta), acestea nu sunt predispuse la blocarea sculei și au o uzură lentă. Cu toate acestea, datorită fragilității, sunt mai potrivite pentru finisare cu tăiere mai puțin întreruptă și precizie ridicată.
• Carbură cimentată (WC-Co)Un „jucător de top în domeniul așchierii”! De la scule de strung la freze CNC, de la frezarea oțelului la găurirea pietrei, poate fi găsit peste tot. Carbura cimentată cu conținut scăzut de Co (cum ar fi YG3X) este potrivită pentru finisare, în timp ce cea cu conținut ridicat de Co (cum ar fi YG8) are o rezistență bună la impact și poate face față cu ușurință prelucrării brute.

2. Câmpul componentelor rezistente la uzură

• Carbură de titan (TiC)Acționează ca un „campion la rezistență la uzură” în matrițele de precizie! De exemplu, în matrițele din metalurgia pulberilor, la presarea pulberii metalice, inserțiile TiC sunt rezistente la uzură și au o precizie ridicată, asigurând că piesele presate au dimensiuni precise și suprafețe bune și nu sunt predispuse la „defecțiuni” în timpul producției de masă.
• Carbură de siliciu (SiC)Dotate cu „duble amorsări” de rezistență la uzură și rezistență la temperaturi ridicate! Rolele și rulmenții din cuptoarele de înaltă temperatură fabricate din ceramică SiC nu se înmoaie și nu se uzează nici măcar peste 1000 ℃. De asemenea, duzele din echipamentele de sablare fabricate din SiC pot rezista la impactul particulelor de nisip, iar durata lor de viață este de câteva ori mai mare decât cea a duzelor obișnuite din oțel.
• Carbură cimentată (WC-Co)Un „expert versatil în rezistență la uzură”! Dinții din carbură cimentată din burghiele de mină pot zdrobi roci fără a le deteriora; frezele din carbură cimentată de pe mașinile-unelte cu scut pot rezista la sol și gresie și își pot „păstra calmul” chiar și după săparea de tuneluri la mii de metri. Chiar și roțile excentrice din motoarele vibratoare pentru telefoane mobile se bazează pe carbură cimentată pentru rezistență la uzură, asigurând vibrații stabile.

3. Domeniul electronicii/semiconductorilor

• Carbură de titan (TiC)Apare în unele componente electronice care necesită temperaturi ridicate și rezistență mare la uzură! De exemplu, în electrozii tuburilor electronice de mare putere, TiC are rezistență la temperaturi ridicate, conductivitate electrică bună și rezistență la uzură, permițând o funcționare stabilă în medii cu temperaturi ridicate și asigurând transmiterea semnalului electronic.
• Carbură de siliciu (SiC)Un „nou favorit în domeniul semiconductorilor”! Dispozitivele semiconductoare SiC (cum ar fi modulele de putere SiC) au performanțe excelente la înaltă frecvență, înaltă tensiune și temperatură ridicată. Atunci când sunt utilizate în vehicule electrice și invertoare fotovoltaice, acestea pot îmbunătăți semnificativ eficiența și pot reduce volumul. De asemenea, napolitanele SiC reprezintă „fundamentul” pentru fabricarea cipurilor de înaltă frecvență și temperatură ridicată și sunt foarte așteptate în stațiile de bază 5G și în avionică.
• Carbură cimentată (WC-Co)O „instrument de precizie” în procesarea electronică! Burghiele din carbură cimentată pentru găurirea PCB-urilor pot avea un diametru de până la 0,1 mm și pot găuri precis fără a se rupe ușor. Plăcuțele din carbură cimentată din matrițele de ambalare a cipurilor au o precizie ridicată și rezistență la uzură, asigurând o ambalare precisă și stabilă a pinilor cipurilor.

III. Cum să alegi?

• Pentru duritate extremă și rezistență precisă la uzură→ Alegeți carbură de titan (TiC)! De exemplu, în acoperirile de precizie pentru matrițe și acoperirile super-dure ale sculelor, aceasta poate „rezista” la uzură și își poate menține precizia.
• Pentru rezistență la temperaturi ridicate, stabilitate chimică sau lucrul cu semiconductori/dispozitive de înaltă frecvență→ Alegeți carbură de siliciu (SiC)! Este indispensabilă pentru componentele cuptoarelor la temperatură înaltă și pentru circuitele integrate din SiC.
• Pentru o performanță generală echilibrată, acoperind totul, de la tăiere la aplicații rezistente la uzură→ Alegeți carbura cimentată (WC-Co)! Este un „producător versatil” care acoperă scule, burghie și piese rezistente la uzură.