Características e aplicacións dos materiais de carburo de titanio, carburo de silicio e carburo cementado

No "universo material" da fabricación industrial, o carburo de titanio (TiC), o carburo de silicio (SiC) e o carburo cementado (xeralmente baseado en carburo de volframio (cobalto, etc.) son tres "materiais estrela" brillantes. Coas súas propiedades únicas, desempeñan papeis fundamentais en varios campos. Hoxe, analizaremos en profundidade as diferenzas de propiedades entre estes tres materiais e os escenarios nos que sobresaen!

I. Unha comparación directa das propiedades dos materiais

Tipo de material	Dureza (valor de referencia)	Densidade (g/cm³)	Resistencia ao desgaste	Resistencia a altas temperaturas	Estabilidade química	Dureza
Carburo de titanio (TiC)	2800 – 3200HV	4,9 – 5,3	Excelente (dominado por fases difíciles)	Estable a ≈1400 ℃	Resistente a ácidos e álcalis (excepto ácidos oxidantes fortes)	Relativamente baixo (a fraxilidade é máis prominente)
Carburo de silicio (SiC)	2500 – 3000HV (para cerámica de SiC)	3.1 – 3.2	Sobresaliente (reforzado pola estrutura de enlaces covalentes)	Estable a ≈1600 ℃ (en estado cerámico)	Extremadamente forte (resistente á maioría dos medios químicos)	Moderado (fráxil en estado cerámico; os monocristais teñen tenacidade)
Carburo cementado (WC-Co como exemplo)	1200 – 1800HV	13 – 15 (para a serie WC – Co)	Excepcional (fases duras WC + aglutinante Co)	≈800 – 1000℃ (depende do contido de Co)	Resistente a ácidos, álcalis e desgaste abrasivo	Relativamente bo (a fase aglutinante de Co mellora a tenacidade)

Desglose da propiedade:

• Carburo de titanio (TiC)A súa dureza é próxima á do diamante, o que o converte nun membro da familia de materiais superduros. A súa alta densidade permite un posicionamento preciso en ferramentas de precisión que requiren "ponderación". Non obstante, ten unha alta fraxilidade e é propenso a lascar baixo impacto, polo que é máis axeitado para escenarios estáticos de corte de baixo impacto/resistentes ao desgaste. Por exemplo, úsase a miúdo como revestimento en ferramentas. O revestimento de TiC é superduro e resistente ao desgaste, como poñer unha "armadura protectora" en ferramentas de aceiro de alta velocidade e carburo cementado. Ao cortar aceiro inoxidable e aceiro de aliaxe, pode soportar altas temperaturas e reducir o desgaste, prolongando significativamente a vida útil da ferramenta. Por exemplo, no revestimento de fresas de acabado, permite un corte rápido e estable.
• Carburo de silicio (SiC)Un "mellor rendemento en resistencia a altas temperaturas"! Pode manter un rendemento estable por riba dos 1600 ℃. En estado cerámico, a súa estabilidade química é notable e apenas reacciona con ácidos e álcalis (agás algúns como o ácido fluorhídrico). Non obstante, a fraxilidade é un problema común para os materiais cerámicos. Non obstante, o carburo de silicio monocristalino (como o 4H-SiC) mellorou a súa tenacidade e está a volver aos semicondutores e dispositivos de alta frecuencia. Por exemplo, as ferramentas cerámicas a base de SiC son as "mellores estudantes" entre as ferramentas cerámicas. Teñen alta resistencia á temperatura e estabilidade química. Ao cortar aliaxes de alta dureza (como as aliaxes a base de níquel) e materiais fráxiles (como o ferro fundido), non son propensas a que a ferramenta se pegue e teñen un desgaste lento. Non obstante, debido á fraxilidade, son máis axeitados para o acabado con cortes menos interrompidos e alta precisión.
• Carburo Cementado (WC-Co)Un "xogador de primeira liña no campo do corte"! Desde ferramentas de torno ata fresas CNC, desde fresado de aceiro ata perforación de pedra, pódese atopar en todas partes. O carburo cementado con baixo contido de Co (como YG3X) é axeitado para o acabado, mentres que o con alto contido de Co (como YG8) ten unha boa resistencia ao impacto e pode manexar o mecanizado en bruto con facilidade. As fases duras de WC son responsables de "resistir" o desgaste, e o aglutinante de Co actúa como "cola" para manter as partículas de WC unidas, mantendo tanto a dureza como a tenacidade. Aínda que a súa resistencia ás altas temperaturas non é tan boa como as dúas primeiras, o seu rendemento xeral equilibrado faino axeitado para unha ampla gama de escenarios, desde o corte ata compoñentes resistentes ao desgaste.

II. Campos de aplicación en pleno auxe

1. Campo de ferramentas de corte

• Carburo de titanio (TiC)A miúdo serve como revestimento nas ferramentas! O revestimento de TiC superduro e resistente ao desgaste proporciona unha "armadura protectora" ás ferramentas de aceiro rápido e carburo cementado. Ao cortar aceiro inoxidable e aceiro de aliaxe, pode soportar altas temperaturas e reducir o desgaste, o que prolonga significativamente a vida útil da ferramenta. Por exemplo, no revestimento de fresas de acabado, permite un corte rápido e estable.
• Carburo de silicio (SiC)Unha das mellores estudantes entre as ferramentas cerámicas! As ferramentas cerámicas con base de SiC teñen unha alta resistencia á temperatura e estabilidade química. Ao cortar aliaxes de alta dureza (como as aliaxes con base de níquel) e materiais fráxiles (como o ferro fundido), non son propensas a que a ferramenta se pegue e teñen un desgaste lento. Non obstante, debido á súa fraxilidade, son máis axeitadas para o acabado con cortes menos interrompidos e alta precisión.
• Carburo Cementado (WC-Co)Un "xogador de primeira liña no campo do corte"! Desde ferramentas de torno ata fresas CNC, desde fresado de aceiro ata perforación de pedra, pódese atopar en todas partes. O carburo cementado con baixo contido de Co (como YG3X) é axeitado para o acabado, mentres que o con alto contido de Co (como YG8) ten boa resistencia ao impacto e pode manexar o mecanizado en bruto con facilidade.

2. Campo de compoñentes resistentes ao desgaste

• Carburo de titanio (TiC)Actúa como un "campión da resistencia ao desgaste" en moldes de precisión! Por exemplo, nos moldes de metalurxia en po, ao prensar po metálico, os insertos de TiC son resistentes ao desgaste e teñen unha alta precisión, o que garante que as pezas prensadas teñan dimensións precisas e boas superficies, e non sexan propensas a "fallos" durante a produción en masa.
• Carburo de silicio (SiC)Dotados de "dobres pulidos" de resistencia ao desgaste e ás altas temperaturas! Os rolos e rolamentos dos fornos de alta temperatura feitos de cerámica de SiC non se abrandan nin se desgastan nin sequera por riba dos 1000 ℃. Ademais, as boquillas dos equipos de chorro de area feitos de SiC poden soportar o impacto das partículas de area e a súa vida útil é varias veces maior que a das boquillas de aceiro ordinarias.
• Carburo Cementado (WC-Co)Un "experto versátil en resistencia ao desgaste"! Os dentes de carburo cementado das brocas de mina poden triturar rochas sen danos; as fresas de carburo cementado das máquinas-ferramenta con escudo poden soportar o solo e a arenita e poden "manter a compostura" mesmo despois de escavar miles de metros. Mesmo as rodas excéntricas dos motores de vibración dos teléfonos móbiles dependen do carburo cementado para a resistencia ao desgaste e garantir unha vibración estable.

3. Campo da electrónica/semicondutores

• Carburo de titanio (TiC)Aparece nalgúns compoñentes electrónicos que requiren altas temperaturas e alta resistencia ao desgaste! Por exemplo, nos eléctrodos de tubos electrónicos de alta potencia, o TiC ten alta resistencia á temperatura, boa condutividade eléctrica e resistencia ao desgaste, o que permite un funcionamento estable en ambientes de alta temperatura e garante a transmisión do sinal electrónico.
• Carburo de silicio (SiC)Un "novo favorito en semicondutores"! Os dispositivos semicondutores de SiC (como os módulos de potencia de SiC) teñen un excelente rendemento en alta frecuencia, alta tensión e alta temperatura. Cando se usan en vehículos eléctricos e inversores fotovoltaicos, poden mellorar significativamente a eficiencia e reducir o volume. Ademais, as obleas de SiC son a "base" para a fabricación de chips de alta frecuencia e alta temperatura, e son moi esperadas nas estacións base 5G e na aviónica.
• Carburo Cementado (WC-Co)Unha "ferramenta de precisión" no procesamento electrónico! As brocas de carburo cementado para a perforación de PCB poden ter un diámetro tan pequeno como 0,1 mm e poden perforar con precisión sen romperse facilmente. Os insertos de carburo cementado nos moldes de empaquetado de chips teñen alta precisión e resistencia ao desgaste, o que garante un empaquetado preciso e estable dos pines do chip.

III. Como elixir?

• Para unha dureza extrema e unha resistencia precisa ao desgaste→ Escolla carburo de titanio (TiC)! Por exemplo, en revestimentos de moldes de precisión e revestimentos de ferramentas superduros, pode "resistir" o desgaste e manter a precisión.
• Para resistencia a altas temperaturas, estabilidade química ou traballo con semicondutores/dispositivos de alta frecuencia→ Escolla carburo de silicio (SiC)! É indispensable para compoñentes de fornos de alta temperatura e chips de potencia de SiC.
• Para un rendemento xeral equilibrado, que abrangue todo, dende aplicacións de corte ata aplicacións resistentes ao desgaste→ Escolla carburo cementado (WC-Co)! É un "produto versátil" que abrangue ferramentas, brocas e pezas resistentes ao desgaste.