У «матэрыяльным сусвеце» прамысловай вытворчасці карбід тытана (TiC), карбід крэмнію (SiC) і цвёрды сплав (звычайна на аснове карбіду вальфраму, кобальту і г.д.) з'яўляюцца трыма яркімі «зорнымі матэрыяламі». Дзякуючы сваім унікальным уласцівасцям яны адыгрываюць ключавую ролю ў розных галінах. Сёння мы падрабязна разгледзім адрозненні ва ўласцівасцях гэтых трох матэрыялаў і сцэнарыі, у якіх яны дасягаюць поспеху!
I. Параўнанне ўласцівасцей матэрыялаў
| Тып матэрыялу | Цвёрдасць (даведачнае значэнне) | Шчыльнасць (г/см³) | Зносаўстойлівасць | Устойлівасць да высокіх тэмператур | Хімічная стабільнасць | Трываласць |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Карбід тытана (TiC) | 2800 – 3200 В | 4,9 – 5,3 | Выдатна (пераважаюць складаныя фазы) | Стабільны пры ≈1400℃ | Устойлівы да кіслот і шчолачаў (акрамя моцных акісляльнікаў) | Адносна нізкі (ломкасць больш прыкметная) |
| Карбід крэмнію (SiC) | 2500 – 3000HV (для SiC-керамікі) | 3.1 – 3.2 | Выдатны (падмацаваны структурай кавалентнай сувязі) | Стабільны пры ≈1600℃ (у керамічным стане) | Вельмі трывалы (устойлівы да большасці хімічных асяроддзяў) | Умераная (ломкая ў керамічным стане; монакрышталі маюць трываласць) |
| Цэментаваны карбід (напрыклад, WC-Co) | 1200 – 1800 В | 13 – 15 (для серыі WC – Co) | Выключна (цвёрдыя фазы WC + кобальтавае злучнае рэчыва) | ≈800 – 1000℃ (залежыць ад утрымання Co) | Устойлівы да кіслот, шчолачаў і абразіўнага зносу | Адносна добра (фаза Co-злучнага рэчыва павышае трываласць) |
Расклад нерухомасці:
- Карбід тытана (TiC)Яго цвёрдасць блізкая да цвёрдасці алмаза, што робіць яго членам сямейства звышцвёрдых матэрыялаў. Яго высокая шчыльнасць дазваляе дакладна пазіцыянаваць у дакладных інструментах, якія патрабуюць «ўцяжарвання». Аднак ён мае высокую далікатнасць і схільны да сколаў пад ударам, таму больш падыходзіць для статычных сцэнарыяў рэзання з нізкім узроўнем удару/зносаўстойлівасці. Напрыклад, яго часта выкарыстоўваюць у якасці пакрыцця на інструментах. Пакрыццё TiC звышцвёрдае і зносаўстойлівае, як «ахоўная браня» для хуткарэзнай сталі і інструментаў з цвёрдага сплаву. Пры рэзанні нержавеючай і легаванай сталі яно можа вытрымліваць высокія тэмпературы і зніжаць знос, значна падаўжаючы тэрмін службы інструмента. Напрыклад, у пакрыцці чыставых фрэз яно забяспечвае хуткую і стабільную рэзку.
- Карбід крэмнію (SiC): «Вышэйшы паказчык устойлівасці да высокіх тэмператур»! Ён можа падтрымліваць стабільныя характарыстыкі пры тэмпературах вышэй за 1600℃. У керамічным стане яго хімічная стабільнасць выдатная, і ён амаль не рэагуе з кіслотамі і шчолачамі (за выключэннем некаторых, такіх як плавікавая кіслата). Аднак далікатнасць з'яўляецца распаўсюджанай праблемай для керамічных матэрыялаў. Тым не менш, монакрышталічны карбід крэмнію (напрыклад, 4H-SiC) мае палепшаную трываласць і вяртаецца ў паўправаднікі і высокачастотныя прылады. Напрыклад, керамічныя інструменты на аснове SiC з'яўляюцца «лепшымі вучнямі» сярод керамічных інструментаў. Яны валодаюць устойлівасцю да высокіх тэмператур і хімічнай стабільнасцю. Пры рэзанні высокацвёрдых сплаваў (напрыклад, сплаваў на аснове нікеля) і далікатных матэрыялаў (напрыклад, чыгуну) яны не схільныя да захрасання інструмента і маюць павольны знос. Аднак з-за далікатнасці яны больш падыходзяць для чыставой апрацоўкі з меншым перапыненым рэзаннем і высокай дакладнасцю.
- Цэментаваны карбід (WC – Co)«Гулец вышэйшага ўзроўню ў галіне рэзання»! Ад такарных інструментаў да фрэзерных станкоў з ЧПУ, ад фрэзеравання сталі да свідравальнага каменю — яго можна знайсці ўсюды. Цвёрдасплаўны сплав з нізкім утрыманнем кобальту (напрыклад, YG3X) падыходзіць для чыставой апрацоўкі, у той час як з высокім утрыманнем кобальту (напрыклад, YG8) мае добрую ўдаратрываласць і можа лёгка спраўляцца з грубай апрацоўкай. Цвёрдыя фазы WC адказваюць за «вытрымку» зносу, а злучнае рэчыва Co дзейнічае як «клей», каб утрымліваць часціцы WC разам, захоўваючы як цвёрдасць, так і трываласць. Нягледзячы на тое, што яго ўстойлівасць да высокіх тэмператур не такая добрая, як у першых двух, яго збалансаваная агульная прадукцыйнасць робіць яго прыдатным для шырокага спектру сцэнарыяў, ад рэзання да зносаўстойлівых кампанентаў.
II. Сферы прымянення ў самым разгары
1. Поле рэжучага інструмента
- Карбід тытана (TiC)Часта служыць пакрыццём для інструментаў! Звышцвёрдае і зносаўстойлівае пакрыццё TiC стварае «ахоўную браню» на інструментах з хуткарэзнай сталі і цвёрдасплаўных сплаваў. Пры рэзанні нержавеючай і легаванай сталі яно можа вытрымліваць высокія тэмпературы і зніжаць знос, значна падаўжаючы тэрмін службы інструмента. Напрыклад, пры нанясенні пакрыцця на чыставыя фрэзы яно забяспечвае хуткае і стабільнае рэзанне.
- Карбід крэмнію (SiC)«Лепшы студэнт» сярод керамічных інструментаў! Керамічныя інструменты на аснове карбіду крэмнію валодаюць высокай тэмпературнай устойлівасцю і хімічнай стабільнасцю. Пры рэзанні высокацвёрдых сплаваў (напрыклад, сплаваў на аснове нікеля) і далікатных матэрыялаў (напрыклад, чыгуну) яны не схільныя да захліпвання інструмента і павольна зношваюцца. Аднак з-за далікатнасці яны больш падыходзяць для чыставой апрацоўкі з меншым перапыненым рэзаннем і высокай дакладнасцю.
- Цэментаваны карбід (WC – Co)«Гулец вышэйшага ўзроўню ў галіне рэзання»! Ад такарных інструментаў да фрэзерных станкоў з ЧПУ, ад фрэзеравання сталі да свідравання каменю — яго можна знайсці ўсюды. Цвёрдасплаўны сплав з нізкім утрыманнем кобальту (напрыклад, YG3X) падыходзіць для чыставой апрацоўкі, а цвёрдасплаўны сплав з высокім утрыманнем кобальту (напрыклад, YG8) мае добрую ўдаратрываласць і лёгка спраўляецца з грубай апрацоўкай.
2. Зносаўстойлівыя кампаненты
- Карбід тытана (TiC)Дзейнічае як «чэмпіён па зносаўстойлівасці» ў дакладных формах! Напрыклад, у формах парашковай металургіі пры прэсаванні металічнага парашка ўстаўкі з карбіду тытану (TIC) зносаўстойлівыя і маюць высокую дакладнасць, што гарантуе, што прэсаваныя дэталі маюць дакладныя памеры і добрую паверхню, а таксама не схільныя да «няспраўнасцяў» падчас масавай вытворчасці.
- Карбід крэмнію (SiC)Надзелены «падвойным паляпшэннем» зносаўстойлівасці і высокатэмпературнай устойлівасці! Ролікі і падшыпнікі ў высокатэмпературных печах, вырабленыя з карбіду крэмнію, не размякчаюцца і не зношваюцца нават пры тэмпературы вышэй за 1000℃. Акрамя таго, фарсункі ў пяскоструйным абсталяванні, вырабленыя з карбіду крэмнію, могуць вытрымліваць уздзеянне часціц пяску, і тэрмін іх службы ў некалькі разоў даўжэйшы, чым у звычайных сталёвых фарсунак.
- Цэментаваны карбід (WC – Co): «Універсальны эксперт па зносаўстойлівасці»! Цвёрдасплаўныя зуб'і ў шахтных бурах могуць здрабняць горныя пароды без пашкоджанняў; цвёрдасплаўныя разцы на шчытавых станках могуць вытрымліваць апрацоўку глебы і пясчаніку і могуць «захоўваць спакой» нават пасля праходкі тунэляў на тысячы метраў. Нават эксцэнтрычныя колы ў вібрацыйных рухавіках мабільных тэлефонаў абапіраюцца на цвёрдасплаўныя зуб'і для забеспячэння зносаўстойлівасці і стабільнай вібрацыі.
3. Галіна электронікі/паўправаднікоў
- Карбід тытана (TiC)З'яўляецца ў некаторых электронных кампанентах, якія патрабуюць высокай тэмпературы і высокай зносаўстойлівасці! Напрыклад, у электродах магутных электронных лямпаў TiC мае высокую тэмпературу, добрую электраправоднасць і зносаўстойлівасць, што забяспечвае стабільную працу ў умовах высокіх тэмператур і перадачу электронных сігналаў.
- Карбід крэмнію (SiC)«Новы фаварыт у паўправадніках»! Паўправадніковыя прылады з карбіду крэмнію (напрыклад, сілавыя модулі з карбіду крэмнію) маюць выдатныя характарыстыкі пры высокіх частотах, высокім напружанні і высокіх тэмпературах. Пры выкарыстанні ў электрамабілях і фотаэлектрычных інвертарах яны могуць значна павысіць эфектыўнасць і паменшыць аб'ём. Акрамя таго, пласціны карбіду крэмнію з'яўляюцца «асновай» для вытворчасці высокачастотных і высокатэмпературных чыпаў і вельмі чаканыя ў базавых станцыях 5G і авіяцыйнай электроніцы.
- Цэментаваны карбід (WC – Co): «Высокадакладны інструмент» у электроннай апрацоўцы! Цвёрдасплаўныя свердзелы для свідравання друкаваных плат могуць мець дыяметр усяго 0,1 мм і свідраваць дакладна, не ламаючыся. Цвёрдасплаўныя ўстаўкі ў формах для ўпакоўкі мікрасхем маюць высокую дакладнасць і зносаўстойлівасць, што забяспечвае дакладную і стабільную ўпакоўку кантактаў мікрасхем.
III. Як выбраць?
- Для надзвычайнай цвёрдасці і дакладнай зносаўстойлівасці→ Выбірайце карбід тытана (TiC)! Напрыклад, у пакрыццях для дакладных формаў і звышцвёрдых інструментаў ён можа «вытрымліваць» знос і захоўваць дакладнасць.
- Для высокатэмпературнай устойлівасці, хімічнай стабільнасці або працы з паўправаднікамі/высокачастотнымі прыладамі→ Выбірайце карбід крэмнію (SiC)! Ён незаменны для кампанентаў высокатэмпературных печаў і сілавых мікрасхем з карбіду крэмнію.
- Для збалансаванай агульнай прадукцыйнасці, якая ахоплівае ўсё: ад рэзання да зносаўстойлівасці→ Выбірайце цвёрдасплаўны сплав (WC-Co)! Гэта «ўніверсальны інструмент», які падыходзіць для вырабу інструментаў, свердзелаў і зносаўстойлівых дэталяў.
Час публікацыі: 09 чэрвеня 2025 г.
