U „materijalnom svemiru“ industrijske proizvodnje, titanov karbid (TiC), silicijev karbid (SiC) i cementirani karbid (obično na bazi volframovog karbida – kobalta itd.) tri su sjajna „zvjezdana materijala“. Svojim jedinstvenim svojstvima igraju ključne uloge u raznim područjima. Danas ćemo detaljno pogledati razlike u svojstvima između ova tri materijala i scenarije u kojima se ističu!
I. Usporedba svojstava materijala
| Vrsta materijala | Tvrdoća (referentna vrijednost) | Gustoća (g/cm³) | Otpornost na habanje | Otpornost na visoke temperature | Kemijska stabilnost | Žilavost |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Titanov karbid (TiC) | 2800 – 3200 HV | 4,9 – 5,3 | Izvrsno (dominiraju teške faze) | Stabilno na ≈1400℃ | Otporno na kiseline i lužine (osim jakih oksidirajućih kiselina) | Relativno nisko (krhkost je izraženija) |
| Silicijev karbid (SiC) | 2500 – 3000HV (za SiC keramiku) | 3.1 – 3.2 | Izvanredno (potkrijepljeno strukturom kovalentne veze) | Stabilno na ≈1600℃ (u keramičkom stanju) | Iznimno jak (otporan na većinu kemijskih medija) | Umjereno (krhko u keramičkom stanju; monokristali imaju žilavost) |
| Cementirani karbid (WC-Co kao primjer) | 1200 – 1800V | 13 – 15 (za seriju WC – Co) | Iznimno (WC tvrde faze + Co vezivo) | ≈800 – 1000℃ (ovisi o sadržaju Co) | Otporno na kiseline, lužine i abrazivno trošenje | Relativno dobro (faza kobaltnog veziva poboljšava žilavost) |
Raspodjela imovine:
- Titanov karbid (TiC)Njegova tvrdoća je bliska tvrdoći dijamanta, što ga čini članom obitelji super tvrdih materijala. Visoka gustoća omogućuje precizno pozicioniranje u preciznim alatima koji zahtijevaju "uteg". Međutim, ima visoku krhkost i sklon je lomljenju pod udarom, pa je prikladniji za statičke scenarije rezanja s niskim udarom/otpornosti na habanje. Na primjer, često se koristi kao premaz na alatima. TiC premaz je super tvrd i otporan na habanje, poput nanošenja "zaštitnog oklopa" na alate od brzoreznog čelika i cementiranog karbida. Pri rezanju nehrđajućeg čelika i legiranog čelika može izdržati visoke temperature i smanjiti habanje, značajno produžujući vijek trajanja alata. Na primjer, u premazu završnih glodala omogućuje brzo i stabilno rezanje.
- Silicijev karbid (SiC): „Vrhunski izvođač u otpornosti na visoke temperature“! Može održati stabilne performanse iznad 1600 ℃. U keramičkom stanju, njegova kemijska stabilnost je izvanredna i teško reagira s kiselinama i lužinama (osim nekoliko poput fluorovodične kiseline). Međutim, krhkost je čest problem za keramičke materijale. Ipak, monokristalni silicijev karbid (kao što je 4H-SiC) poboljšao je žilavost i vraća se u poluvodiče i visokofrekventne uređaje. Na primjer, keramički alati na bazi SiC-a su „vrhunski učenici“ među keramičkim alatima. Imaju otpornost na visoke temperature i kemijsku stabilnost. Prilikom rezanja legura visoke tvrdoće (kao što su legure na bazi nikla) i krhkih materijala (kao što je lijevano željezo), nisu skloni lijepljenju alata i sporo se troše. Međutim, zbog krhkosti, prikladniji su za završnu obradu s manje prekida rezanja i visokom preciznošću.
- Cementirani karbid (WC-Co): „Vrhunski igrač u području rezanja“! Od tokarskih alata do CNC glodala, od glodanja čelika do bušenja kamena, može se naći posvuda. Cementirani karbid s niskim udjelom Co (kao što je YG3X) prikladan je za završnu obradu, dok onaj s visokim udjelom Co (kao što je YG8) ima dobru otpornost na udarce i lako se nosi s grubom obradom. WC tvrde faze odgovorne su za „podnošenje“ habanja, a Co vezivo djeluje poput „ljepila“ koje drži WC čestice zajedno, održavajući i tvrdoću i žilavost. Iako njegova otpornost na visoke temperature nije tako dobra kao prve dvije, njegove uravnotežene ukupne performanse čine ga prikladnim za širok raspon scenarija, od rezanja do komponenti otpornih na habanje.
II. Područja primjene u punom jeku
1. Polje alata za rezanje
- Titanov karbid (TiC)Često služi kao premaz na alatima! Super tvrdi i otporni TiC premaz stavlja "zaštitni oklop" na alate od brzoreznog čelika i cementiranog karbida. Prilikom rezanja nehrđajućeg čelika i legiranog čelika može izdržati visoke temperature i smanjiti trošenje, značajno produžujući vijek trajanja alata. Na primjer, kod premaza završnih glodala omogućuje brzo i stabilno rezanje.
- Silicijev karbid (SiC)„Vrhunski student“ među keramičkim alatima! Keramički alati na bazi SiC-a imaju otpornost na visoke temperature i kemijsku stabilnost. Pri rezanju legura visoke tvrdoće (kao što su legure na bazi nikla) i krhkih materijala (kao što je lijevano željezo), nisu skloni lijepljenju alata i sporo se troše. Međutim, zbog krhkosti, prikladniji su za završnu obradu s manje prekida rezanja i visokom preciznošću.
- Cementirani karbid (WC-Co)„Vrhunski igrač u području rezanja“! Od tokarskih alata do CNC glodala, od glodanja čelika do bušenja kamena, može se naći svugdje. Cementirani karbid s niskim udjelom Co (kao što je YG3X) prikladan je za završnu obradu, dok onaj s visokim udjelom Co (kao što je YG8) ima dobru otpornost na udarce i lako se nosi s grubom obradom.
2. Polje komponenti otpornih na habanje
- Titanov karbid (TiC)Djeluje kao „prvak otpornosti na habanje“ u preciznim kalupima! Na primjer, u kalupima za metalurgiju praha, pri prešanju metalnog praha, TiC umeci su otporni na habanje i imaju visoku preciznost, osiguravajući da prešani dijelovi imaju točne dimenzije i dobre površine te nisu skloni „kvarovima“ tijekom masovne proizvodnje.
- Silicijev karbid (SiC)Obdareni "dvostrukim pojačanjima" otpornosti na habanje i visoke temperature! Valjci i ležajevi u visokotemperaturnim pećima izrađeni od SiC keramike ne omekšavaju niti se troše čak ni iznad 1000℃. Također, mlaznice u opremi za pjeskarenje izrađene od SiC-a mogu izdržati udar čestica pijeska, a njihov vijek trajanja je nekoliko puta dulji od vijeka trajanja običnih čeličnih mlaznica.
- Cementirani karbid (WC-Co): „Svestrani stručnjak otporan na habanje“! Zubi od cementiranog karbida u svrdlima za rudnike mogu drobiti stijene bez oštećenja; rezači od cementiranog karbida na alatnim strojevima za štitove mogu izdržati tlo i pješčenjak te mogu „očuvati mir“ čak i nakon iskopa tunela tisućama metara. Čak se i ekscentrični kotači u vibracijskim motorima mobilnih telefona oslanjaju na cementirani karbid radi otpornosti na habanje kako bi se osigurala stabilna vibracija.
3. Područje elektronike/poluvodiča
- Titanov karbid (TiC)Pojavljuje se u nekim elektroničkim komponentama koje zahtijevaju visoku temperaturu i visoku otpornost na habanje! Na primjer, u elektrodama elektronskih cijevi velike snage, TiC ima visoku temperaturnu otpornost, dobru električnu vodljivost i otpornost na habanje, što omogućuje stabilan rad u okruženjima s visokim temperaturama i osigurava prijenos elektroničkog signala.
- Silicijev karbid (SiC)„Novi favorit među poluvodičima“! SiC poluvodički uređaji (poput SiC energetskih modula) imaju izvrsne performanse na visokim frekvencijama, visokom naponu i visokim temperaturama. Kada se koriste u električnim vozilima i fotonaponskim pretvaračima, mogu značajno poboljšati učinkovitost i smanjiti volumen. Također, SiC pločice su „temelj“ za proizvodnju visokofrekventnih i visokotemperaturnih čipova te se s nestrpljenjem očekuju u 5G baznim stanicama i avionici.
- Cementirani karbid (WC-Co): „Precizni alat“ u elektroničkoj obradi! Svrdla od cementiranog karbida za bušenje PCB-a mogu imati promjer od samo 0,1 mm i mogu precizno bušiti bez lakog loma. Umetci od cementiranog karbida u kalupima za pakiranje čipova imaju visoku preciznost i otpornost na habanje, osiguravajući točno i stabilno pakiranje pinova čipa.
III. Kako odabrati?
- Za ekstremnu tvrdoću i preciznu otpornost na habanje→ Odaberite titan karbid (TiC)! Na primjer, u premazima za precizne kalupe i super tvrdim premazima za alate, on može "izdržati" habanje i održati preciznost.
- Za otpornost na visoke temperature, kemijsku stabilnost ili rad na poluvodičima/visokofrekventnim uređajima→ Odaberite silicijev karbid (SiC)! Neophodan je za komponente peći na visokim temperaturama i SiC energetske čipove.
- Za uravnotežene ukupne performanse, koje pokrivaju sve od rezanja do primjena otpornih na habanje→ Odaberite cementirani karbid (WC-Co)! To je „svestrani igrač“ koji pokriva alate, svrdla i dijelove otporne na habanje.
Vrijeme objave: 09.06.2025.
