In die "materiaalheelal" van industriële vervaardiging is titaankarbied (TiC), silikonkarbied (SiC) en gesementeerde karbied (tipies gebaseer op wolframkarbied - kobalt, ens.) drie blink "stermateriale". Met hul unieke eienskappe speel hulle sleutelrolle in verskeie velde. Vandag gaan ons diepgaande kyk na die verskille in eienskappe tussen hierdie drie materiale en die scenario's waar hulle uitblink!
I. 'n Kop-tot-kop vergelyking van materiaaleienskappe
| Materiaal Tipe | Hardheid (Verwysingswaarde) | Digtheid (g/cm³) | Slytweerstand | Hoë temperatuurweerstand | Chemiese Stabiliteit | Taaiheid |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Titaankarbied (TiC) | 2800 – 3200HV | 4.9 – 5.3 | Uitstekend (oorheers deur moeilike fases) | Stabiel by ≈1400 ℃ | Bestand teen sure en alkalieë (behalwe sterk oksiderende sure) | Relatief laag (brosheid is meer prominent) |
| Silikonkarbied (SiC) | 2500 – 3000HV (vir SiC-keramiek) | 3.1 – 3.2 | Uitstaande (versterk deur kovalente bindingsstruktuur) | Stabiel by ≈1600 ℃ (in keramiektoestand) | Uiters sterk (bestand teen die meeste chemiese media) | Matig (bros in keramiektoestand; enkelkristalle het taaiheid) |
| Gesementeerde karbied (WC – Co as voorbeeld) | 1200 – 1800HV | 13 – 15 (vir WC – Co-reeks) | Uitsonderlik (WC harde fases + Co-bindmiddel) | ≈800 – 1000 ℃ (hang af van Co-inhoud) | Bestand teen sure, alkalieë en skuurmiddels | Relatief goed (Co-bindfase verbeter taaiheid) |
Eiendomsverdeling:
- Titaankarbied (TiC)Die hardheid daarvan is naby dié van diamant, wat dit 'n lid van die superharde materiaalfamilie maak. Die hoë digtheid daarvan maak presiese posisionering in presisiegereedskap moontlik wat "gewig" benodig. Dit het egter hoë brosheid en is geneig tot afskilfering onder impak, dus is dit meer geskik vir statiese, lae-impak sny-/slytasiebestande scenario's. Dit word byvoorbeeld dikwels as 'n deklaag op gereedskap gebruik. Die TiC-deklaag is superhard en slytasiebestand, soos om "beskermende pantser" op hoëspoedstaal en gesementeerde karbiedgereedskap te plaas. Wanneer vlekvrye staal en legeringsstaal gesny word, kan dit hoë temperature weerstaan en slytasie verminder, wat die gereedskap se lewensduur aansienlik verleng. Byvoorbeeld, in die deklaag van afwerkingsfreesmasjiene, maak dit vinnige en stabiele sny moontlik.
- Silikonkarbied (SiC)'n "Toppresteerder in hoëtemperatuurweerstand"! Dit kan stabiele werkverrigting bo 1600 ℃ handhaaf. In die keramiektoestand is die chemiese stabiliteit merkwaardig en reageer dit skaars met sure en alkalieë (behalwe vir 'n paar soos waterstoffluoorsuur). Brosheid is egter 'n algemene probleem vir keramiekmateriale. Nietemin het enkelkristal silikonkarbied (soos 4H-SiC) verbeterde taaiheid en maak dit 'n terugkeer in halfgeleiers en hoëfrekwensietoestelle. SiC-gebaseerde keramiekgereedskap is byvoorbeeld "topstudente" onder keramiekgereedskap. Hulle het hoëtemperatuurweerstand en chemiese stabiliteit. Wanneer hoëhardheidslegerings (soos nikkel-gebaseerde legerings) en bros materiale (soos gietyster) gesny word, is hulle nie geneig tot vassit van gereedskap nie en het hulle stadige slytasie. As gevolg van brosheid is hulle egter meer geskik vir afwerking met minder onderbroke sny en hoë presisie.
- Gesementeerde karbied (WC – Co)’n “Topspeler in die snyveld”! Van draaibankgereedskap tot CNC-freesmasjiene, van freesstaal tot boorklip, dit kan oral gevind word. Gesementeerde karbied met lae Co-inhoud (soos YG3X) is geskik vir afwerking, terwyl dié met hoë Co-inhoud (soos YG8) goeie impakweerstand het en growwe bewerking met gemak kan hanteer. Die WC-harde fases is verantwoordelik vir die “weerstaan” van slytasie, en die Co-bindmiddel tree op soos “gom” om die WC-deeltjies bymekaar te hou, wat beide hardheid en taaiheid behou. Alhoewel die hoëtemperatuurweerstand nie so goed soos die eerste twee is nie, maak die gebalanseerde algehele werkverrigting dit geskik vir 'n wye reeks scenario's, van sny tot slytasiebestande komponente.
II. Toepassingsvelde in volle swang
1. Snygereedskapveld
- Titaankarbied (TiC)Dien dikwels as 'n laag op gereedskap! Die superharde en slytasiebestande TiC-laag plaas "beskermende pantser" op hoëspoedstaal- en sementkarbiedgereedskap. Wanneer vlekvrye staal en legeringsstaal gesny word, kan dit hoë temperature weerstaan en slytasie verminder, wat die gereedskap se lewensduur aansienlik verleng. Byvoorbeeld, in die bedekking van afwerkingsfreesmasjiene, maak dit vinnige en stabiele snywerk moontlik.
- Silikonkarbied (SiC)'n "Topstudent" onder keramiekgereedskap! SiC-gebaseerde keramiekgereedskap het hoë temperatuurweerstand en chemiese stabiliteit. Wanneer hoëhardheidslegerings (soos nikkel-gebaseerde legerings) en bros materiale (soos gietyster) gesny word, is hulle nie geneig tot vassteek van gereedskap nie en het hulle stadige slytasie. As gevolg van brosheid is hulle egter meer geskik vir afwerking met minder onderbroke snywerk en hoë presisie.
- Gesementeerde karbied (WC – Co)’n “Topspeler in die snyveld”! Van draaibankgereedskap tot CNC-freesmasjiene, van freesstaal tot boorklip, dit kan oral gevind word. Gesementeerde karbied met lae Co-inhoud (soos YG3X) is geskik vir afwerking, terwyl dié met hoë Co-inhoud (soos YG8) goeie impakweerstand het en growwe bewerking met gemak kan hanteer.
2. Slytvaste komponentveld
- Titaankarbied (TiC)Tree op as 'n "slytvaste kampioen" in presisievorms! Byvoorbeeld, in poeiermetallurgievorms, wanneer metaalpoeier gepers word, is TiC-insetsels slytbestand en het hoë presisie, wat verseker dat die geperste dele akkurate afmetings en goeie oppervlaktes het, en nie geneig is tot "wanfunksionering" tydens massaproduksie nie.
- Silikonkarbied (SiC)Toegerus met "dubbele polerings" van slytasie- en hoëtemperatuurweerstand! Rollers en laers in hoëtemperatuuroonde van SiC-keramiek versag of slyt nie, selfs bo 1000 ℃ nie. Spuitstukke in sandblaastoerusting van SiC kan ook die impak van sanddeeltjies weerstaan, en hul lewensduur is verskeie kere langer as dié van gewone staalspuitstukke.
- Gesementeerde karbied (WC – Co)’n “Veelsydige slytasie-weerstandige kenner”! Gesementeerde karbiedande in mynboorpunte kan rotse vergruis sonder skade; gesementeerde karbiedsnyers op skildmasjiengereedskap kan grond en sandsteen weerstaan, en kan “hul kalmte behou” selfs nadat hulle duisende meters lank getonnel het. Selfs die eksentrieke wiele in selfoonvibrasiemotors maak staat op gesementeerde karbied vir slytasie-weerstand om stabiele vibrasie te verseker.
3. Elektronika/Halfgeleierveld
- Titaankarbied (TiC)Verskyn in sommige elektroniese komponente wat hoë temperatuur- en hoë slytasieweerstand benodig! Byvoorbeeld, in die elektrodes van hoë-krag elektronbuise, het TiC hoë temperatuurweerstand, goeie elektriese geleidingsvermoë en slytasieweerstand, wat stabiele werking in hoëtemperatuuromgewings moontlik maak en elektroniese seinoordrag verseker.
- Silikonkarbied (SiC)’n “Nuwe gunsteling in halfgeleiers”! SiC-halfgeleiertoestelle (soos SiC-kragmodules) het uitstekende hoëfrekwensie-, hoëspanning- en hoëtemperatuurprestasie. Wanneer dit in elektriese voertuie en fotovoltaïese omsetters gebruik word, kan hulle doeltreffendheid aansienlik verbeter en volume verminder. SiC-wafers is ook die “fondament” vir die vervaardiging van hoëfrekwensie- en hoëtemperatuurskyfies, en word hoogs verwag in 5G-basisstasies en avionika.
- Gesementeerde karbied (WC – Co)’n “Presisie-instrument” in elektroniese verwerking! Gesementeerde karbiedbore vir PCB-boorwerk kan ’n deursnee van so klein as 0.1 mm hê en kan presies boor sonder om maklik te breek. Gesementeerde karbiedinsetsels in skyfieverpakkingsvorms het hoë presisie en slytasieweerstand, wat akkurate en stabiele verpakking van skyfiepenne verseker.
III. Hoe om te kies?
- Vir uiterste hardheid en presiese slytasieweerstand→ Kies titaankarbied (TiC)! Byvoorbeeld, in presisie-vormbedekkings en superharde gereedskapbedekkings, kan dit slytasie "weerstaan" en presisie handhaaf.
- Vir hoë temperatuurweerstand, chemiese stabiliteit, of werk aan halfgeleiers/hoëfrekwensietoestelle→ Kies silikonkarbied (SiC)! Dit is onontbeerlik vir hoëtemperatuur-oondkomponente en SiC-kragskyfies.
- Vir gebalanseerde algehele prestasie, wat alles van sny tot slytbestande toepassings dek→ Kies gesementeerde karbied (WC – Co)! Dit is 'n "veelsydige speler" wat gereedskap, bore en slytbestande onderdele dek.
Plasingstyd: 9 Junie 2025
