В „материалната вселена“ на индустриалното производство, титановият карбид (TiC), силициевият карбид (SiC) и циментираният карбид (обикновено на базата на волфрамов карбид – кобалт и др.) са три блестящи „звездни материала“. Със своите уникални свойства те играят ключова роля в различни области. Днес ще разгледаме по-задълбочено разликите в свойствата между тези три материала и сценариите, в които те се отличават!
I. Директно сравнение на свойствата на материалите
| Вид материал | Твърдост (референтна стойност) | Плътност (г/см³) | Устойчивост на износване | Устойчивост на високи температури | Химична стабилност | Издръжливост |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Титанов карбид (TiC) | 2800 – 3200HV | 4.9 – 5.3 | Отлично (доминирано от трудни фази) | Стабилен при ≈1400℃ | Устойчив на киселини и основи (с изключение на силни окислители) | Сравнително ниска (крехкостта е по-силно изразена) |
| Силициев карбид (SiC) | 2500 – 3000HV (за SiC керамика) | 3.1 – 3.2 | Изключително (подкрепено от структурата на ковалентна връзка) | Стабилен при ≈1600℃ (в керамично състояние) | Изключително здрав (устойчив на повечето химически среди) | Умерено (крехко в керамично състояние; монокристалите имат жилавост) |
| Циментиран карбид (WC-Co като пример) | 1200 – 1800HV | 13 – 15 (за серия WC – Co) | Изключителни (WC твърди фази + кобальтово свързващо вещество) | ≈800 – 1000℃ (зависи от съдържанието на Co) | Устойчив на киселини, основи и абразивно износване | Сравнително добро (фазата на кобалтово свързващо вещество повишава якостта) |
Разбивка на имота:
- Титанов карбид (TiC)Твърдостта му е близка до тази на диаманта, което го прави член на семейството на свръхтвърдите материали. Високата му плътност позволява прецизно позициониране в прецизни инструменти, които изискват „претегляне“. Въпреки това, той има висока крехкост и е склонен към нащърбване при удар, така че е по-подходящ за статични сценарии на рязане с нисък удар/устойчивост на износване. Например, често се използва като покритие върху инструменти. TiC покритието е свръхтвърдо и износоустойчиво, подобно на „защитна броня“ върху инструменти от бързорежеща стомана и циментиран карбид. При рязане на неръждаема стомана и легирана стомана, то може да издържи на високи температури и да намали износването, като значително удължава живота на инструмента. Например, при покритието на довършителни фрези, то позволява бързо и стабилно рязане.
- Силициев карбид (SiC)„Най-добрият производител по отношение на устойчивост на високи температури“! Може да поддържа стабилна производителност над 1600℃. В керамично състояние химическата му стабилност е забележителна и почти не реагира с киселини и основи (с изключение на няколко, като флуороводородна киселина). Крехкостта обаче е често срещан проблем за керамичните материали. Въпреки това, монокристалният силициев карбид (като 4H-SiC) има подобрена жилавост и се завръща в полупроводниците и високочестотните устройства. Например, керамичните инструменти на базата на SiC са „водещи ученици“ сред керамичните инструменти. Те имат устойчивост на високи температури и химическа стабилност. При рязане на сплави с висока твърдост (като сплави на базата на никел) и крехки материали (като чугун), те не са склонни към залепване на инструмента и се износват бавно. Поради крехкостта обаче, те са по-подходящи за довършителни работи с по-малко прекъсвано рязане и висока прецизност.
- Циментиран карбид (WC-Co)„Играч от най-висок клас в областта на рязането“! От стругове до CNC фрези, от фрезоване на стомана до пробивни камъни, той може да се намери навсякъде. Циментираният карбид с ниско съдържание на Co (като YG3X) е подходящ за довършителни работи, докато този с високо съдържание на Co (като YG8) има добра устойчивост на удар и може лесно да се справи с груба обработка. Твърдите фази на WC са отговорни за „издържането“ на износване, а свързващото вещество Co действа като „лепило“, за да държи частиците WC заедно, поддържайки както твърдост, така и жилавост. Въпреки че устойчивостта му на високи температури не е толкова добра, колкото първите две, балансираната му обща производителност го прави подходящ за широк спектър от сценарии - от рязане до износоустойчиви компоненти.
II. Области на приложение в разгара си
1. Поле за режещи инструменти
- Титанов карбид (TiC)Често служи като покритие върху инструменти! Свръхтвърдото и износоустойчиво TiC покритие осигурява „защитна броня“ върху инструменти от бързорежеща стомана и циментиран карбид. При рязане на неръждаема стомана и легирана стомана, то може да издържи на високи температури и да намали износването, като значително удължава живота на инструмента. Например, при покритието на довършителни фрези, то позволява бързо и стабилно рязане.
- Силициев карбид (SiC)„Най-добър ученик“ сред керамичните инструменти! Керамичните инструменти на базата на SiC имат устойчивост на висока температура и химическа стабилност. При рязане на високотвърди сплави (като сплави на базата на никел) и крехки материали (като чугун), те не са склонни към залепване на инструмента и се износват бавно. Поради крехкостта обаче, те са по-подходящи за довършителни работи с по-малко прекъсвано рязане и висока прецизност.
- Циментиран карбид (WC-Co)„Играч от най-висок клас в областта на рязането“! От стругове до CNC фрези, от фрезоване на стомана до пробиване на камък, може да се намери навсякъде. Циментираният карбид с ниско съдържание на Co (като YG3X) е подходящ за довършителни работи, докато този с високо съдържание на Co (като YG8) има добра удароустойчивост и може лесно да се справи с груба обработка.
2. Полето за износоустойчиви компоненти
- Титанов карбид (TiC)Действа като „шампион по износоустойчивост“ в прецизните форми! Например, в прахометалургичните форми, при пресоване на метален прах, TiC вложките са износоустойчиви и имат висока прецизност, което гарантира, че пресованите части имат точни размери и добри повърхности и не са склонни към „неизправности“ по време на масово производство.
- Силициев карбид (SiC)Надарени с „двойни полирания“ - износоустойчивост и устойчивост на високи температури! Ролките и лагерите във високотемпературните пещи, изработени от SiC керамика, не омекват и не се износват дори над 1000℃. Също така, дюзите в пясъкоструйното оборудване, изработени от SiC, могат да издържат на удара на пясъчни частици, а експлоатационният им живот е няколко пъти по-дълъг от този на обикновените стоманени дюзи.
- Циментиран карбид (WC-Co)„Универсален експерт по износоустойчивост“! Зъбите от циментиран карбид в минните свредла могат да раздробяват скали без повреди; резците от циментиран карбид на щитовидните машини могат да издържат на почва и пясъчник и могат да „запазят самообладание“ дори след тунелиране на хиляди метри. Дори ексцентричните колела във вибрационните двигатели на мобилни телефони разчитат на циментиран карбид за износоустойчивост, за да осигурят стабилна вибрация.
3. Електроника/Полупроводникова област
- Титанов карбид (TiC)Появява се в някои електронни компоненти, които изискват устойчивост на висока температура и износване! Например, в електродите на мощни електронни тръби, TiC има устойчивост на висока температура, добра електрическа проводимост и износоустойчивост, което позволява стабилна работа във високотемпературни среди и осигурява предаване на електронни сигнали.
- Силициев карбид (SiC)„Нов фаворит в полупроводниците“! SiC полупроводниковите устройства (като SiC силови модули) имат отлични характеристики при висока честота, високо напрежение и висока температура. Когато се използват в електрически превозни средства и фотоволтаични инвертори, те могат значително да подобрят ефективността и да намалят обема. Също така, SiC пластините са „основата“ за производството на високочестотни и високотемпературни чипове и са силно очаквани в 5G базови станции и авионика.
- Циментиран карбид (WC-Co)„Прецизен инструмент“ в електронната обработка! Свредлата от циментиран карбид за пробиване на печатни платки могат да имат диаметър от едва 0,1 мм и да пробиват прецизно, без да се чупят лесно. Вложките от циментиран карбид във формите за опаковане на чипове имат висока прецизност и износоустойчивост, осигурявайки точно и стабилно опаковане на щифтовете за чипове.
III. Как да изберем?
- За изключителна твърдост и прецизна износоустойчивост→ Изберете титанов карбид (TiC)! Например, в покритията за прецизни форми и свръхтвърди покрития за инструменти, той може да „издържи“ на износване и да поддържа прецизност.
- За устойчивост на високи температури, химическа стабилност или работа с полупроводници/високочестотни устройства→ Изберете силициев карбид (SiC)! Той е незаменим за високотемпературни компоненти на пещи и SiC силови чипове.
- За балансирана цялостна производителност, обхващаща всичко - от рязане до износоустойчиви приложения→ Изберете циментиран карбид (WC-Co)! Той е „универсален играч“, обхващащ инструменти, свредла и износоустойчиви части.
Време на публикуване: 09 юни 2025 г.
