El desgaste es una amenaza persistente para el trabajo industrial, que incrementa los costos, prolonga el tiempo y compromete la efectividad general de las operaciones. Los materiales cerámicos son una solución que reduce estos problemas. El carburo de silicio (SiC) y el carburo de tungsteno (WC) son dos opciones comunes. En Preciosa cerámicaEn este artículo se compararán tanto los materiales como su eficacia en aplicaciones de desgaste.
carburo de silicio
carburo de tungsteno
¿Qué es el carburo de silicio?
El carburo de silicio es reconocido por su idoneidad en aplicaciones químicas y sensibles a la temperatura. Este material es una amalgama de elementos de carbono y silicio, cuyos átomos forman enlaces covalentes, lo que le confiere una estructura cristalina.
Después del diamante, este es el elemento más duro. Esto lo hace adecuado para una amplia gama de aplicaciones que implican desgaste. Gracias a sus propiedades no oxidantes, el carburo de silicio es resistente a la corrosión, lo que aumenta aún más su fiabilidad.
¿Qué es el carburo de tungsteno?
El Carburo de Tungsteno WC, como su nombre lo indica, es el producto de Tungsteno y carbono fabricado a través de un proceso llamado SinterizaciónEl WC tiene una larga trayectoria de uso en aplicaciones industriales. Estos materiales son resistentes al desgaste, la abrasión, el calor o a los productos químicos.
Carburo de silicio vs. carburo de tungsteno en aplicaciones de desgaste
El costo es un factor vital, pero no el único, que influye en la elección del material antidesgaste. A largo plazo, comprender la fiabilidad de un material en diferentes condiciones de trabajo, como presión extrema, temperatura, abrasión y exposición a sustancias químicas, es fundamental para comprender su eficiencia general.
Los carburos de tungsteno, por ejemplo, tienen precios elevados, lo cual se justifica por su alta resistencia a la compresión de hasta 6833 MPa. Sin embargo, en operaciones con temperaturas extremas, la deformación plástica anula gran parte de esta resistencia. Esto, a la larga, los convierte en una opción poco adecuada para aplicaciones de alta tensión. Por otro lado, un material con resistencia a altas temperaturas puede ser una mejor alternativa.
En este contexto, el carburo de silicio (SiC) es una buena opción. Se aplica con mayor frecuencia en operaciones que requieren alta resistencia química y a altas temperaturas. Sin embargo, al elegir entre ambas cerámicas, es necesario considerar cuidadosamente diversos factores. Estos factores se analizan a continuación.
Condiciones abrasivas
La dureza de la cerámica es un aspecto fundamental en las aplicaciones de desgaste. Cuanto más dura sea la cerámica, menos propensa será a dañarse. En la escala de Mohs, la dureza del carburo de silicio es de 9,5, superando la del tungsteno, que oscila entre 8,5 y 9. Por lo tanto, el carburo de silicio se recomienda más en aplicaciones sensibles a la abrasión.
En términos de densidad, el SiC se encuentra en el extremo inferior, con 3,21 g/cm³, muy inferior a los 15,6 g/cm³ del tungsteno. Esta baja densidad facilita el manejo del carburo de silicio. Además, su alta resistencia al rayado lo convierte en una opción ideal para todos.
Lodos pesados y condiciones extremas de bombeo
Las máquinas de lodos y de bombeo deben ser compatibles para funcionar eficazmente en entornos abrasivos y corrosivos. El carburo de silicio se considera el más adecuado para estas condiciones. Su bajo coeficiente de fricción garantiza un desgaste mínimo y una pérdida de energía mínima.
Por el contrario, el carburo de tungsteno, debido a su enlace de cobalto, es muy vulnerable a los ácidos fuertes. Sin embargo, esto se puede controlar mediante recubrimientos adicionales de cromo y molibdeno, aunque esto resultará en costos finales elevados. Por lo tanto, el carburo de silicio es la opción preferida para estas aplicaciones.
Entornos de alta presión
Las aplicaciones de perforación, como las de petróleo y gas, implican altas presiones, y sus respectivos sellos deben ser lo suficientemente resistentes como para soportarlas. Los carburos de tungsteno combinan alta densidad y resistencia, por lo que son ideales en estos casos. Sin embargo, si consideramos solo la resistencia, los carburos de silicio también son útiles, pero su rendimiento es superior al del tungsteno debido a su alta densidad.
Cambios rápidos de temperatura
Las máquinas utilizadas en aplicaciones de alta temperatura, como los hornos, deben fabricarse con materiales termorresistentes. Por lo tanto, es fundamental tener en cuenta esta resistencia al elegir entre silicio y carburo de tungsteno.
El coeficiente de expansión térmica del carburo de silicio es de aproximadamente 4 a 4,5 × 10⁻⁶/°C, en comparación con el del tungsteno, de 5,00 a 6,00 × 10⁻⁶/°C, que es bajo y se considera el más adecuado. Pero eso no es todo. En cuanto a la conductividad térmica, el silicio también destaca en este parámetro, con una conductividad que oscila entre 120 y 170 W/mK, en comparación con los 84 a 100 W/mK del tungsteno.
Diferencias en durabilidad y resistencia al desgaste
El carburo de silicio destaca por su resistencia y resistencia a la temperatura. En aplicaciones con alta probabilidad de desgaste y fricción, el SiC puede ser una opción confiable. Su naturaleza no oxidante, junto con su bajo coeficiente de temperatura, previene la deformación y garantiza su durabilidad en una amplia gama de aplicaciones.
Por otro lado, la rigidez y resistencia del tungsteno son inigualables. Esto hace que la cerámica sea duradera durante aplicaciones de alta presión durante largos periodos. Por lo tanto, para aplicaciones que no son vulnerables a la temperatura ni a la exposición a sustancias químicas, el carburo de tungsteno puede ser la solución ideal.
Cómo elegir entre sellos mecánicos de carburo de silicio y carburo de tungsteno
Al elegir entre silicio o carburo de tungsteno, es importante comprender primero su uso. Esto implica considerar cuidadosamente diversos aspectos, como la presencia de fluidos, los rangos de temperatura, los cambios en los niveles de presión, la abrasión y el riesgo de corrosión.
La alta densidad del tungsteno, combinada con su gran resistencia, lo hace ampliamente compatible con aplicaciones de alta presión. Por el contrario, el carburo de silicio solo presenta una densidad inferior y ofrece mayor resistencia, tolerancia a la temperatura, corrosión y abrasión. Además, los carburos de silicio mantienen una gran estabilidad frente a otros productos químicos.
Según el análisis anterior, se puede afirmar con seguridad que los carburos de silicio son adecuados para todo tipo de aplicaciones de desgaste, excepto aquellas que implican presión extrema. Además, su precio, más bajo en comparación con el tungsteno, lo hace más ventajoso, pero la elección final depende de las preferencias de cada proceso.
El resultado final
Tanto el carburo de silicio como el de tungsteno ofrecen ventajas y limitaciones únicas. Si bien el carburo de tungsteno sigue siendo una opción popular para aplicaciones industriales, el carburo de silicio se perfila como una alternativa rentable y versátil. Preciosa cerámica Nos dedicamos a brindar soluciones innovadoras adaptadas a sus necesidades. Contáctenos hoy mismo para hablar sobre su proyecto y descubrir cómo nuestra experiencia puede optimizar sus procesos.