Trong “vũ trụ vật liệu” của sản xuất công nghiệp, titan cacbua (TiC), silicon cacbua (SiC) và cacbua xi măng (thường dựa trên cacbua vonfram – coban, v.v.) là ba “vật liệu ngôi sao” sáng giá. Với các đặc tính độc đáo của mình, chúng đóng vai trò then chốt trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Hôm nay, chúng ta sẽ xem xét sâu hơn về sự khác biệt về đặc tính giữa ba vật liệu này và các tình huống mà chúng phát huy tác dụng!
I. So sánh trực tiếp các đặc tính của vật liệu
| Loại vật liệu | Độ cứng (Giá trị tham khảo) | Mật độ (g/cm³) | Chống mài mòn | Khả năng chịu nhiệt độ cao | Độ ổn định hóa học | Độ bền |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Titan cacbua (TiC) | 2800 – 3200HV | 4,9 – 5,3 | Tuyệt vời (bị chi phối bởi các giai đoạn khó khăn) | Ổn định ở ≈1400℃ | Chịu được axit và kiềm (trừ axit oxy hóa mạnh) | Tương đối thấp (độ giòn nổi bật hơn) |
| Cacbua Silic (SiC) | 2500 – 3000HV (đối với gốm SiC) | 3.1 – 3.2 | Nổi bật (được củng cố bởi cấu trúc liên kết cộng hóa trị) | Ổn định ở ≈1600℃ (ở trạng thái gốm) | Cực kỳ bền (chống lại hầu hết các phương tiện hóa học) | Trung bình (giòn ở trạng thái gốm; tinh thể đơn có độ dẻo dai) |
| Cacbua xi măng (WC – Co là một ví dụ) | 1200 – 1800HV | 13 – 15 (cho WC – Co series) | Ngoại lệ (pha cứng WC + chất kết dính Co) | ≈800 – 1000℃ (tùy thuộc vào hàm lượng Co) | Chống lại axit, kiềm và mài mòn | Tương đối tốt (pha liên kết Co tăng cường độ dẻo dai) |
Phân tích tài sản:
- Titan cacbua (TiC): Độ cứng của nó gần bằng kim cương, khiến nó trở thành một thành viên của họ vật liệu siêu cứng. Mật độ cao của nó cho phép định vị chính xác trong các công cụ chính xác đòi hỏi "trọng lượng". Tuy nhiên, nó có độ giòn cao và dễ bị sứt mẻ khi va chạm, do đó, nó phù hợp hơn cho các tình huống cắt tĩnh, tác động thấp/chống mài mòn. Ví dụ, nó thường được sử dụng làm lớp phủ trên các công cụ. Lớp phủ TiC siêu cứng và chống mài mòn, giống như phủ "lớp giáp bảo vệ" lên các công cụ thép tốc độ cao và cacbua xi măng. Khi cắt thép không gỉ và thép hợp kim, nó có thể chịu được nhiệt độ cao và giảm mài mòn, kéo dài đáng kể tuổi thọ của công cụ. Ví dụ, trong lớp phủ của dao phay hoàn thiện, nó cho phép cắt nhanh và ổn định.
- Cacbua Silic (SiC): Một “sản phẩm hàng đầu về khả năng chịu nhiệt độ cao”! Nó có thể duy trì hiệu suất ổn định trên 1600℃. Ở trạng thái gốm, tính ổn định hóa học của nó rất đáng chú ý và nó hầu như không phản ứng với axit và kiềm (trừ một số ít như axit hydrofluoric). Tuy nhiên, độ giòn là một vấn đề phổ biến đối với vật liệu gốm. Tuy nhiên, silicon carbide đơn tinh thể (như 4H – SiC) đã cải thiện độ dẻo dai và đang quay trở lại trong chất bán dẫn và các thiết bị tần số cao. Ví dụ, các công cụ gốm dựa trên SiC là “học sinh giỏi nhất” trong số các công cụ gốm. Chúng có khả năng chịu nhiệt độ cao và tính ổn định hóa học. Khi cắt các hợp kim có độ cứng cao (như hợp kim gốc niken) và các vật liệu giòn (như gang), chúng không dễ bị kẹt dụng cụ và mòn chậm. Tuy nhiên, do độ giòn, chúng phù hợp hơn để hoàn thiện với quá trình cắt ít bị gián đoạn và độ chính xác cao.
- Cacbua xi măng (WC – Co): Một “người chơi hàng đầu trong lĩnh vực cắt”! Từ các công cụ tiện đến máy cắt phay CNC, từ thép phay đến đá khoan, có thể tìm thấy nó ở khắp mọi nơi. Cacbua xi măng có hàm lượng Co thấp (như YG3X) thích hợp để hoàn thiện, trong khi cacbua có hàm lượng Co cao (như YG8) có khả năng chống va đập tốt và có thể xử lý gia công thô một cách dễ dàng. Các pha cứng WC có trách nhiệm “chịu đựng” mài mòn và chất kết dính Co hoạt động như “keo” để giữ các hạt WC lại với nhau, duy trì cả độ cứng và độ dẻo dai. Mặc dù khả năng chịu nhiệt độ cao của nó không tốt bằng hai loại đầu tiên, nhưng hiệu suất tổng thể cân bằng của nó khiến nó phù hợp với nhiều tình huống khác nhau, từ cắt đến các thành phần chống mài mòn.
II. Các lĩnh vực ứng dụng đang phát triển mạnh mẽ
1. Lĩnh vực dụng cụ cắt
- Titan cacbua (TiC): Thường dùng làm lớp phủ trên dụng cụ! Lớp phủ TiC siêu cứng và chống mài mòn tạo ra “lớp giáp bảo vệ” trên các dụng cụ thép tốc độ cao và cacbua xi măng. Khi cắt thép không gỉ và thép hợp kim, nó có thể chịu được nhiệt độ cao và giảm mài mòn, kéo dài đáng kể tuổi thọ của dụng cụ. Ví dụ, trong lớp phủ của dao phay hoàn thiện, nó cho phép cắt nhanh và ổn định.
- Cacbua Silic (SiC): Một “học viên hàng đầu” trong số các dụng cụ gốm! Dụng cụ gốm nền SiC có khả năng chịu nhiệt độ cao và ổn định hóa học. Khi cắt hợp kim có độ cứng cao (như hợp kim nền niken) và vật liệu giòn (như gang), chúng không dễ bị kẹt dụng cụ và có độ mòn chậm. Tuy nhiên, do giòn, chúng phù hợp hơn để hoàn thiện với quá trình cắt ít bị gián đoạn và độ chính xác cao.
- Cacbua xi măng (WC – Co): Một “tay chơi hàng đầu trong lĩnh vực cắt gọt”! Từ dụng cụ tiện đến dao phay CNC, từ phay thép đến khoan đá, có thể tìm thấy ở khắp mọi nơi. Cacbua xi măng có hàm lượng Co thấp (như YG3X) thích hợp để hoàn thiện, trong khi hàm lượng Co cao (như YG8) có khả năng chống va đập tốt và có thể xử lý gia công thô dễ dàng.
2. Lĩnh vực linh kiện chịu mài mòn
- Titan cacbua (TiC): Hoạt động như một “nhà vô địch chống mài mòn” trong khuôn mẫu chính xác! Ví dụ, trong khuôn luyện kim bột, khi ép bột kim loại, chèn TiC có khả năng chống mài mòn và có độ chính xác cao, đảm bảo các bộ phận ép có kích thước chính xác và bề mặt tốt, và không dễ bị “trục trặc” trong quá trình sản xuất hàng loạt.
- Cacbua Silic (SiC): Được trang bị “lớp đánh bóng kép” chống mài mòn và chịu nhiệt độ cao! Các con lăn và ổ trục trong lò nung nhiệt độ cao làm bằng gốm SiC không bị mềm hoặc mài mòn ngay cả khi nhiệt độ trên 1000℃. Ngoài ra, các vòi phun trong thiết bị phun cát làm bằng SiC có thể chịu được tác động của các hạt cát và tuổi thọ của chúng dài hơn nhiều lần so với các vòi phun thép thông thường.
- Cacbua xi măng (WC – Co): Một “chuyên gia chống mài mòn đa năng”! Răng cacbua xi măng trong mũi khoan khai thác có thể nghiền đá mà không bị hư hại; lưỡi cắt cacbua xi măng trên máy công cụ khiên có thể chịu được đất và đá sa thạch, và có thể “giữ nguyên trạng thái” ngay cả sau khi đào hầm hàng nghìn mét. Ngay cả bánh xe lệch tâm trong động cơ rung điện thoại di động cũng dựa vào cacbua xi măng để chống mài mòn nhằm đảm bảo rung động ổn định.
3. Lĩnh vực Điện tử/Bán dẫn
- Titan cacbua (TiC): Xuất hiện trong một số linh kiện điện tử đòi hỏi nhiệt độ cao và khả năng chống mài mòn cao! Ví dụ, trong các điện cực của ống điện tử công suất cao, TiC có khả năng chịu nhiệt độ cao, độ dẫn điện tốt và khả năng chống mài mòn, cho phép hoạt động ổn định trong môi trường nhiệt độ cao và đảm bảo truyền tín hiệu điện tử.
- Cacbua Silic (SiC): Một “sản phẩm mới ưa thích trong ngành bán dẫn”! Các thiết bị bán dẫn SiC (như mô-đun nguồn SiC) có hiệu suất tần số cao, điện áp cao và nhiệt độ cao tuyệt vời. Khi được sử dụng trong xe điện và bộ biến tần quang điện, chúng có thể cải thiện đáng kể hiệu suất và giảm thể tích. Ngoài ra, wafer SiC là “nền tảng” để sản xuất chip tần số cao và nhiệt độ cao, và được mong đợi rất nhiều trong các trạm gốc 5G và thiết bị điện tử hàng không.
- Cacbua xi măng (WC – Co): Một “công cụ chính xác” trong quá trình xử lý điện tử! Mũi khoan cacbua xi măng để khoan PCB có thể có đường kính nhỏ tới 0,1mm và có thể khoan chính xác mà không dễ bị gãy. Chèn cacbua xi măng trong khuôn đóng gói chip có độ chính xác và khả năng chống mài mòn cao, đảm bảo đóng gói chốt chip chính xác và ổn định.
III. Làm thế nào để lựa chọn?
- Để có độ cứng cực cao và khả năng chống mài mòn chính xác→ Hãy chọn titanium carbide (TiC)! Ví dụ, trong lớp phủ khuôn chính xác và lớp phủ dụng cụ siêu cứng, nó có thể “chịu” được sự mài mòn và duy trì độ chính xác.
- Đối với khả năng chịu nhiệt độ cao, ổn định hóa học hoặc làm việc trên chất bán dẫn/thiết bị tần số cao→ Chọn silicon carbide (SiC)! Không thể thiếu đối với các thành phần lò nung nhiệt độ cao và chip nguồn SiC.
- Để có hiệu suất tổng thể cân bằng, bao gồm mọi thứ từ ứng dụng cắt đến chống mài mòn→ Hãy chọn carbide xi măng (WC – Co)! Đây là “người chơi đa năng” bao gồm các công cụ, máy khoan và các bộ phận chống mài mòn.
Thời gian đăng: 09-06-2025
