Hao mòn là mối đe dọa dai dẳng đối với công việc công nghiệp, làm tăng chi phí, kéo dài thời gian và làm giảm hiệu quả chung của các hoạt động. Vật liệu gốm là một giải pháp khả thi, giúp hạn chế những vấn đề này. Silicon Carbide (SiC) và Tungsten Carbide (WC) là hai lựa chọn phổ biến. Chúng tôi tại Gốm sứ tuyệt đẹpTrong bài viết này, chúng tôi sẽ so sánh cả hai loại vật liệu này và hiệu quả của chúng trong ứng dụng chống mài mòn.
Cacbua silic
Cacbua Vonfram
Silicon Carbide là gì
Silicon Carbide nổi tiếng vì tính phù hợp của nó trong các ứng dụng nhạy cảm với hóa chất và nhiệt độ. Vật liệu này là hỗn hợp của các nguyên tố carbon và Silicon, với các nguyên tử của chúng tạo thành liên kết cộng hóa trị và tạo cho vật liệu một cấu trúc tinh thể.
Sau kim cương, đây là nguyên tố cứng nhất. Điều này làm cho nó phù hợp với một danh sách dài các ứng dụng liên quan đến mài mòn. Do đặc tính không oxit của Silicon Carbide, nó không bị ăn mòn, làm tăng thêm độ tin cậy của nó.
Tungsten Carbide là gì
WC cacbua vonfram, như tên gọi của nó, là sản phẩm của vonfram và carbon được sản xuất thông qua một quy trình gọi là Thiêu kết. WC có lịch sử sử dụng lâu dài trong các ứng dụng công nghiệp. Những vật liệu này rất tốt, dù là về khả năng chống mài mòn, chịu nhiệt hay hóa chất.
Silicon Carbide so với Tungsten Carbide trong ứng dụng mài mòn
Chi phí là yếu tố quan trọng nhưng không phải là yếu tố duy nhất tác động đến việc lựa chọn vật liệu chịu mài mòn. Về lâu dài, việc hiểu được độ tin cậy của vật liệu trong các tình huống làm việc khác nhau như áp suất, nhiệt độ, mài mòn và tiếp xúc với hóa chất là rất quan trọng để hiểu được hiệu quả tổng thể của vật liệu.
Ví dụ, Tungsten Carbide có giá cao, điều này được chứng minh là do cường độ nén cao của chúng lên đến 6833Mpa. Tuy nhiên, trong các hoạt động liên quan đến nhiệt độ khắc nghiệt, biến dạng dẻo khiến phần lớn cường độ này trở nên vô ích. Điều này cuối cùng khiến chúng không phải là lựa chọn phù hợp cho các ứng dụng chịu ứng suất cao. Mặt khác, vật liệu có khả năng chịu nhiệt độ cao có thể chứng minh là một lựa chọn thay thế tốt hơn.
Trong bối cảnh này, Silicon Carbide (SiC) là một giải pháp khả thi. Nó thường được ứng dụng trong các hoạt động đòi hỏi nhiệt độ cao và khả năng chống hóa chất. Tuy nhiên, cả hai loại gốm đều cần cân nhắc cẩn thận nhiều yếu tố khi lựa chọn giữa chúng. Các yếu tố này được thảo luận dưới đây.
Điều kiện mài mòn
Độ cứng của gốm là một khía cạnh chính của các ứng dụng mài mòn. Gốm càng cứng thì càng ít bị hư hỏng. Trên thang Mohs, độ cứng của Silicon Carbide là 9,5, cao hơn Tungsten là 8,5-9. Do đó, Silicon Carbide được khuyến nghị nhiều hơn trong các ứng dụng nhạy cảm với mài mòn.
Về mật độ, SiC ở mức thấp nhất với 3,21g/cm³, thấp hơn nhiều so với Tungsten là 15,6g/cm³. Mật độ thấp này giúp Silicon Carbide dễ xử lý. Ngoài ra, khả năng chống trầy xước cao của nó càng làm cho nó trở thành một tình huống đôi bên cùng có lợi.
Bùn nặng và điều kiện bơm cực đoan
Máy bơm và máy bùn phải tương thích để hoạt động hiệu quả trong môi trường mài mòn và ăn mòn. Silicon Carbide được coi là tốt nhất để hoạt động trong những điều kiện này. Hệ số ma sát thấp của nó đảm bảo hao mòn và mất năng lượng ở mức tối thiểu.
Ngược lại, Cacbua Vonfram, do liên kết coban của nó, rất dễ bị axit mạnh tấn công. Tuy nhiên, điều này có thể được xử lý thông qua lớp phủ crom và molypden bổ sung, nhưng điều này sẽ dẫn đến chi phí cuối cùng cao. Do đó, Cacbua Silic là lựa chọn ưu tiên cho các ứng dụng như vậy.
Môi trường áp suất cao
Các ứng dụng khoan như dầu khí liên quan đến áp suất cao và các phớt tương ứng của chúng phải đủ mạnh để chịu được những áp suất này. Cacbua Vonfram có sự kết hợp tốt giữa mật độ cao và độ bền, vì vậy nó hoàn toàn phù hợp trong những trường hợp như vậy. Tuy nhiên, nếu chúng ta chỉ xét đến độ bền, Cacbua Silic cũng hữu ích nhưng bị Vonfram vượt trội do mật độ cao của chúng.
Nhiệt độ thay đổi nhanh chóng
Máy móc sử dụng trong các ứng dụng nhiệt độ cao như lò nung phải được chế tạo bằng vật liệu chịu nhiệt. Do đó, khả năng chịu nhiệt phải được cân nhắc khi lựa chọn giữa Silicon và Tungsten Carbide.
Hệ số giãn nở nhiệt của Silicon Carbide vào khoảng 4 đến 4,5×10⁻⁶/°C, so với 5,00 đến 6,00 10⁻⁶/°C của Tungsten, thấp và được coi là phù hợp nhất. Nhưng không chỉ có vậy. Về độ dẫn nhiệt, Silicon cũng vượt trội ở thông số đó, với độ dẫn dao động từ 120 đến 170 W/mK so với 84 đến 100W/mK của Tungsten.
Sự khác biệt về độ bền và khả năng chống mài mòn
Silicon Carbide nổi trội về độ bền và khả năng chịu nhiệt. Trong các ứng dụng có khả năng mài mòn và ma sát cao, SiC có thể là lựa chọn đáng tin cậy. Bản chất không oxit của nó, cùng với hệ số nhiệt độ thấp, ngăn ngừa biến dạng và đảm bảo độ bền trong nhiều ứng dụng khác nhau.
Mặt khác, độ cứng và độ bền của Tungsten là vô song. Điều này làm cho gốm bền trong các ứng dụng áp suất cao trong thời gian dài. Vì vậy, đối với các ứng dụng không dễ bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và tiếp xúc với hóa chất, Tungsten Carbide có thể là giải pháp phù hợp.
Cách lựa chọn giữa phớt cơ khí Silicon Carbide và Tungsten Carbide
Khi lựa chọn giữa Silicon hoặc Tungsten Carbide, điều quan trọng là phải hiểu trường hợp sử dụng của chúng trước. Điều này bao gồm việc cân nhắc cẩn thận nhiều khía cạnh như sự hiện diện của chất lỏng, phạm vi nhiệt độ, thay đổi mức áp suất, mài mòn và khả năng ăn mòn.
Mật độ cao của Vonfram, kết hợp với độ bền tuyệt đối của nó, làm cho nó tương thích rộng rãi trong các ứng dụng áp suất cao. Ngược lại, Silicon Carbide chỉ chậm hơn về mật độ và có độ bền, khả năng xử lý nhiệt độ, chống ăn mòn và chống mài mòn cao hơn. Silicon Carbide cũng vẫn rất ổn định khi tiếp xúc với các hóa chất khác.
Dựa trên phân tích trên, có thể khẳng định rằng Silicon Carbide phù hợp với mọi loại ứng dụng chịu mài mòn, ngoại trừ những ứng dụng liên quan đến áp suất cực lớn. Hơn nữa, giá thành của nó thấp hơn so với Tungsten, khiến nó có lợi thế hơn, nhưng lựa chọn cuối cùng phụ thuộc vào sở thích của từng quy trình.
Dòng cuối cùng
Cả Silicon Carbide và Tungsten Carbide đều có những ưu điểm và hạn chế riêng. Trong khi Tungsten Carbide vẫn là lựa chọn phổ biến cho các ứng dụng công nghiệp, Silicon Carbide nổi lên như một giải pháp thay thế hiệu quả về chi phí và linh hoạt. Gốm sứ tuyệt đẹp chuyên cung cấp các giải pháp sáng tạo phù hợp với nhu cầu của bạn. Liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay để thảo luận về dự án của bạn và khám phá cách chuyên môn của chúng tôi có thể nâng cao quy trình của bạn.