V „materiálním vesmíru“ průmyslové výroby jsou karbid titanu (TiC), karbid křemíku (SiC) a slinutý karbid (obvykle na bázi karbidu wolframu – kobaltu atd.) tři zářivé „hvězdné materiály“. Díky svým jedinečným vlastnostem hrají klíčovou roli v různých oblastech. Dnes se podrobněji podíváme na rozdíly ve vlastnostech mezi těmito třemi materiály a na scénáře, ve kterých vynikají!
I. Přímé srovnání materiálových vlastností
| Typ materiálu | Tvrdost (referenční hodnota) | Hustota (g/cm³) | Odolnost proti opotřebení | Odolnost vůči vysokým teplotám | Chemická stabilita | Houževnatost |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Karbid titanu (TiC) | 2800 – 3200 HV | 4,9 – 5,3 | Vynikající (dominují těžké fáze) | Stabilní při ≈1400℃ | Odolné vůči kyselinám a zásadám (s výjimkou silných oxidačních kyselin) | Relativně nízká (křehkost je výraznější) |
| Karbid křemíku (SiC) | 2500 – 3000HV (pro SiC keramiku) | 3.1 – 3.2 | Vynikající (podpořeno strukturou kovalentní vazby) | Stabilní při ≈1600℃ (v keramickém stavu) | Extrémně silný (odolný vůči většině chemických médií) | Střední (křehké v keramickém stavu; monokrystaly mají houževnatost) |
| Slinutý karbid (například WC-Co) | 1200 – 1800 HV | 13 – 15 (pro řadu WC – Co) | Výjimečné (tvrdé fáze WC + pojivo Co) | ≈800 – 1000℃ (v závislosti na obsahu Co) | Odolné vůči kyselinám, zásadám a abrazivnímu opotřebení | Relativně dobré (fáze pojiva Co zvyšuje houževnatost) |
Rozpis nemovitostí:
- Karbid titanu (TiC)Jeho tvrdost se blíží tvrdosti diamantu, což z něj dělá člena rodiny supertvrdých materiálů. Jeho vysoká hustota umožňuje přesné polohování v přesných nástrojích, které vyžadují „závaží“. Má však vysokou křehkost a je náchylný k odštípnutí při nárazu, takže je vhodnější pro statické řezání s nízkým nárazem/odolnost proti opotřebení. Například se často používá jako povlak na nástrojích. Povlak TiC je super tvrdý a odolný proti opotřebení, podobně jako „ochranný pancíř“ na rychlořezné oceli a nástrojích ze slinutého karbidu. Při řezání nerezové a legované oceli odolává vysokým teplotám a snižuje opotřebení, čímž výrazně prodlužuje životnost nástroje. Například při povlakování dokončovacích fréz umožňuje rychlé a stabilní řezání.
- Karbid křemíku (SiC)„Špičkový nástroj v odolnosti vůči vysokým teplotám“! Dokáže si udržet stabilní výkon nad 1600 °C. V keramickém stavu je jeho chemická stabilita pozoruhodná a s kyselinami a zásadami téměř nereaguje (s výjimkou několika málo, jako je kyselina fluorovodíková). Křehkost je však u keramických materiálů běžným problémem. Monokrystalický karbid křemíku (například 4H-SiC) však vykazuje zlepšenou houževnatost a vrací se do polovodičů a vysokofrekvenčních zařízení. Například keramické nástroje na bázi SiC jsou mezi keramickými nástroji „špičkovými studenty“. Mají vysokou teplotní odolnost a chemickou stabilitu. Při řezání slitin s vysokou tvrdostí (například slitin na bázi niklu) a křehkých materiálů (například litiny) nejsou náchylné k zapichování nástroje a mají pomalé opotřebení. Vzhledem k křehkosti jsou však vhodnější pro dokončování s méně přerušovaným řezem a vysokou přesností.
- Slinutý karbid (WC – Co)„Špičkový hráč v oblasti obrábění“! Od soustruhů po CNC frézy, od frézování oceli po vrtání kamene, najdete ho všude. Slinutý karbid s nízkým obsahem Co (například YG3X) je vhodný pro dokončování, zatímco karbid s vysokým obsahem Co (například YG8) má dobrou rázovou houževnatost a snadno zvládá hrubé obrábění. Tvrdé fáze WC jsou zodpovědné za „odolnost“ proti opotřebení a pojivo Co funguje jako „lepidlo“, které drží částice WC pohromadě a zachovává tak tvrdost i houževnatost. Ačkoli jeho odolnost vůči vysokým teplotám není tak dobrá jako u prvních dvou, jeho vyvážený celkový výkon ho činí vhodným pro širokou škálu scénářů od obrábění až po součásti odolné proti opotřebení.
II. Oblasti použití v plném proudu
1. Pole řezných nástrojů
- Karbid titanu (TiC)Často slouží jako povlak na nástrojích! Super tvrdý a odolný proti opotřebení povlak TiC vytváří „ochranný pancíř“ na nástrojích z rychlořezné oceli a slinutého karbidu. Při řezání nerezové a legované oceli odolává vysokým teplotám a snižuje opotřebení, čímž výrazně prodlužuje životnost nástroje. Například při povlakování dokončovacích fréz umožňuje rychlé a stabilní řezání.
- Karbid křemíku (SiC)„Špičkový student“ mezi keramickými nástroji! Keramické nástroje na bázi SiC mají vysokou teplotní odolnost a chemickou stabilitu. Při řezání vysoce tvrdých slitin (jako jsou slitiny na bázi niklu) a křehkých materiálů (jako je litina) nejsou náchylné k zapíchnutí nástroje a mají pomalé opotřebení. Vzhledem k křehkosti jsou však vhodnější pro dokončování s méně přerušovaným řezem a vysokou přesností.
- Slinutý karbid (WC – Co)„Špičkový hráč v oblasti obrábění“! Od soustružnických nástrojů po CNC frézy, od frézování oceli po vrtání kamene, najdete ho všude. Slinutý karbid s nízkým obsahem Co (jako například YG3X) je vhodný pro dokončování, zatímco karbid s vysokým obsahem Co (jako například YG8) má dobrou rázovou odolnost a snadno zvládá hrubé obrábění.
2. Pole komponent odolných proti opotřebení
- Karbid titanu (TiC)Působí jako „šampion v odolnosti proti opotřebení“ v přesných formách! Například v práškových metalurgických formách při lisování kovového prášku jsou TiC vložky odolné proti opotřebení a mají vysokou přesnost, což zajišťuje, že lisované díly mají přesné rozměry a dobrý povrch a nejsou náchylné k „poruchám“ během hromadné výroby.
- Karbid křemíku (SiC)Obdařeno „dvojitým vylepšením“ odolnosti proti opotřebení a vysokým teplotám! Válečky a ložiska ve vysokoteplotních pecích vyrobených z keramiky SiC neměknou ani se neopotřebovávají ani při teplotách nad 1000 °C. Trysky v pískovacích zařízeních vyrobené z SiC také odolávají nárazu částic písku a jejich životnost je několikanásobně delší než u běžných ocelových trysek.
- Slinutý karbid (WC – Co): „Všestranný expert na odolnost proti opotřebení“! Zuby ze slinutého karbidu v důlních vrtácích dokáží drtit horniny bez poškození; frézy ze slinutého karbidu na obráběcích strojích s plošnými spoji odolávají půdě i pískovci a dokáží si „zachovat klid“ i po vyražení tisíců metrů tunelů. Dokonce i excentrická kola ve vibračních motorech mobilních telefonů se spoléhají na slinutý karbid, aby byla zajištěna odolnost proti opotřebení, a tím i stabilní vibrace.
3. Oblast elektroniky/polovodičů
- Karbid titanu (TiC)Objevuje se v některých elektronických součástkách, které vyžadují odolnost vůči vysokým teplotám a opotřebení! Například v elektrodách výkonných elektronek má TiC vysokou teplotní odolnost, dobrou elektrickou vodivost a odolnost proti opotřebení, což umožňuje stabilní provoz ve vysokoteplotním prostředí a zajišťuje přenos elektronických signálů.
- Karbid křemíku (SiC)„Nový favorit v polovodičích“! Polovodičové součástky SiC (jako jsou výkonové moduly SiC) mají vynikající výkon při vysokých frekvencích, vysokém napětí a vysokých teplotách. Při použití v elektromobilech a fotovoltaických střídačích mohou výrazně zlepšit účinnost a snížit objem. SiC destičky jsou také „základem“ pro výrobu vysokofrekvenčních a vysokoteplotních čipů a jsou velmi očekávané v základnových stanicích 5G a avionice.
- Slinutý karbid (WC – Co)„Přesný nástroj“ v elektronickém zpracování! Vrtáky ze slinutého karbidu pro vrtání desek plošných spojů mohou mít průměr pouhých 0,1 mm a dokáží vrtat přesně, aniž by se snadno zlomily. Vložky ze slinutého karbidu ve formách pro balení čipů mají vysokou přesnost a odolnost proti opotřebení, což zajišťuje přesné a stabilní balení pinů čipů.
III. Jak si vybrat?
- Pro extrémní tvrdost a přesnou odolnost proti opotřebení→ Zvolte karbid titanu (TiC)! Například v povlakech přesných forem a supertvrdých nástrojů dokáže „odolat“ opotřebení a zachovat si přesnost.
- Pro odolnost vůči vysokým teplotám, chemickou stabilitu nebo práci s polovodiči/vysokofrekvenčními součástkami→ Zvolte karbid křemíku (SiC)! Je nepostradatelný pro vysokoteplotní součásti pecí a výkonové čipy SiC.
- Pro vyvážený celkový výkon, který pokrývá vše od řezání až po aplikace odolné proti opotřebení→ Zvolte slinutý karbid (WC-Co)! Je to „všestranný nástroj“ pro nástroje, vrtáky a díly odolné proti opotřebení.
Čas zveřejnění: 9. června 2025
