Na čo sa používa karbidový prášok?

Karbidové prášky sú rodinou materiálov, ale keď sa ľudia zvyčajne vzťahujú na „karbidový prášok“ v priemyselnom kontexte, najčastejšie hovaleboia Tungsten karbid (WC). Medzi ďalšie dôležité karbidy patrí karbid kremíka (SIC), karbid titánu (TIC), karbid chrómu (CRC), karbid bóru (B4C) a ešte exotickejší karbid ako karbid Tantalum (TAC) alebo Hafnium karbid (HFC).

Definujúca charakteristika týchto materiálov je ich Extrémna tvrdosť, vysoké topiace sa body a vynikajúca odolnosť proti opotrebeniu , ktorý pramení zo silných kovalentných a iónových väzieb v ich kryštálových štruktúrach. Tieto vlastnosti ich robia neoceniteľnými v rozmanitej škále vysoko výkonných aplikácií.

Vypracujme kľúčové použitie:

1. Rezacie nástroje a obrábanie (dominantná aplikácia): Toto je zďaleka najvýznamnejšie využitie prášku karbidu volfrámu. WC prášok sa zvyčajne zmieša s kovom spojivo, najčastejšie kobalt (CO) a potom zhutnené a spekané pri vysokých teplotách, aby sa vytvoril kompozitný materiál známy ako cementovaný karbid or hardmetal . Kobalt pôsobí ako spojivo, drží tvrdé zrná WC a poskytuje tvrdosť.

   • Otáčanie, mletie, vŕtacie vložky: Jedná sa o vymeniteľné rezanie špičiek používaných v sústruhoch, frézovacích strojoch a cvičeniach na tvarovanie kovov. Sú rozhodujúce pre obrábanie tvrdých a abrazívnych materiálov, ako je oceľ, liatina, nehrdzavejúca oceľ a super zliatiny, ktoré by rýchlo opotrebovali konvenčné vysokorýchlostné oceľové náradie.
   • Masívne nástroje karbidu: Vrtáky, koncové mlyny, vystrojenia a roviny vyrobené výlučne z cementového karbidu ponúkajú vynikajúcu tuhosť a životnosť nástroja pre presné obrábanie.
   • Píly a smerovače: Používa sa pri spracovaní dreva, spracovaní kov a na rezanie kompozitov.
   • Ťažobné a stavebné náradie: Vŕtacie kúsky na vŕtanie hornín, vložky na mletie cestnej premávky, tunelové strihy a náradie základov sa spoliehajú na extrémnu húževnatosť a odolnosť proti opotrebovaniu cementových karbidov, aby sa prelomili tvrdou horninou a abrazívnou pôdou.

2. Nosiť diely: Okrem rezania je odolnosť voči opotrebovaniu karbidu ideálna pre komponenty vystavené vysokému treniu, oderu, erózii alebo nárazu.

   • Dýzy: Pre abrazívne otryskanie, rezanie vodných látok a aplikácie rozprašovania, kde by sa konvenčné kovy rýchlo unavili.
   • Čerpadlá a ventily: Vložky, obežné kolesá a tesnenia v čerpadlách, ktoré manipulujú s brúsnymi kalkami alebo korozívnymi tekutkami.
   • Zomiera a údery: Na pečiatku, kreslenie a formovanie operácií, kde je potrebný vysoký odpor opotrebenia na udržanie presnosti časti pred dlhými výrobnými behami.
   • Ložiská a tesnenia: Vo vysoko náročných prostrediach, kde môže byť mazanie obmedzené alebo sú teploty extrémne.
   • Brúsenie médií: Gule alebo valce používané v mlynoch na brúsenie tvrdých materiálov.

3. Tepelné povlaky (pevnéfacing): Karbidové prášky sa často používajú na vytváranie ochranných povlakov na povrchoch komponentov. Techniky, ako je vysokorýchlostné kyslíkové palivo (HVOF), postrekovanie plazmy alebo dokonca laserové opláštenie, sa používajú na ukladanie vrstvy karbidu (často WC-CO, CRC alebo zmesí) na substrát.

   • Rozšírenie životnosti komponentov: Tieto povlaky významne zvyšujú odolnosť proti opotrebeniu, odolnosť proti korózii a niekedy dokonca aj tepelný odpor pre diely v odvetviach, ako je letecký priestor (podvozok, komponenty motora), ropa a plyn (vŕtacie nástroje, sedadlá ventilu) a všeobecná výroba.
   • Oprava a rekultivácia: Opotrebované diely je možné renovovať použitím nových karbidových povlakov.

4. Abrasives: Niektoré karbidy, najmä kvôli ich tvrdosti kremíkový karbid (sic) a karbid bóru (B4C) , sú vynikajúce abrazívy.

   • Brúsky kolesá a disky: Používa sa na mletie a rezanie extrémne tvrdých materiálov.
   • Brúsny a brúsny pás: SIC je bežné abrazívne zrno.
   • Lapovanie a leštenie zlúčenín: Jemné prášky z karbidu sa používajú na dosiahnutie veľmi hladkých a presných povrchových povrchov na tvrdých povrchoch.

5. Armor a Ballistics: Boron Carbide (B4C) A v menšej miere karbid kremíka patrí medzi najťažšie materiály vyrobené človekom a používajú sa v ľahkých aplikáciách keramického brnenia.

   • Body Armor: Keramické dosky v odpálených vestách a taktických zariadeniach.
   • Brnenie vozidla: Pre vojenské vozidlá a lietadlá.

6. Aplikácie s vysokou teplotou a špeciálnym:

   • Vysokoteplotné pece: Niektoré karbidy (napr. SIC) sa používajú pre prvky pece, žiaruvzdorstvo a krutosti v dôsledku ich stability pri extrémnych teplotách.
   • Jadrové aplikácie: Karbid bóru (B4C) je vynikajúci absorbér neutrónov, vďaka čomu je hodnotný pre kontrolné tyče a tienenie v jadrových reaktoroch.
   • Letecký priestor: Karbid tantalu (TAC) a karbid Hafnium (HFC) sú ultra-teplotná keramika s potenciálom použitia v hypersonických komponentoch vozidla a raketových dýz v dôsledku ich extrémnych bodov topenia.
   • Katalyzátory: Niektoré karbidy, najmä karbid molybdénu (MO2C), sa skúmajú ako nákladovo efektívne alternatívy k katalyzátorom drahých kovov v rôznych chemických reakciách v dôsledku ich podobných elektronických štruktúr.

7. Spotrebné výrobky:

   • Šperky: Tungsten karbid sa stal veľmi populárnym pre prstene a hodinky kvôli výnimočnému odolnosti proti škrabancom a trvanlivosti, čo sťažuje škrabaniu ako zlato alebo striebro.
   • Tipy na perá s guľovým bodom: Malé karbidové gule sa používajú na špičky perá z guľôčkového bodu kvôli ich odolnosti proti opotrebeniu a schopnosti hladko prenášať atrament.

Stručne povedané, karbidové prášky sú nevyhnutné pre každú aplikáciu, ktorá vyžaduje materiály, ktoré vydržia extrémne opotrebenie, oder, vysoké teploty a vysoké napätie. Ich jedinečná kombinácia nehnuteľností ich urobila nevyhnutným v rámci ťažkého priemyslu, výroby, obrany a dokonca aj spotrebného tovaru.