Siliziumcarbid vs. Wolframcarbid

Wie kann man Siliziumcarbid besser verstehen als Hartmetallbuchsen. Dieser Artikel enthält eine vergleichende Analyse von Silizium Karbid (SiC) und Wolframcarbid (WC), wobei der Schwerpunkt auf ihren Eigenschaften und industriellen Anwendungen liegt.

1. Siliziumcarbid (SiC)

Dichte: 3,2 g/cm³.

Primäre Varianten:

Schwarzes SiC (α-SiC, Reinheit 98,5%): Weist eine höhere Zähigkeit als grünes SiC auf und wird hauptsächlich für die Bearbeitung von Werkstoffen mit geringer Zugfestigkeit (Glas, Keramik, Gusseisen) verwendet.

Grünes SiC (α-SiC, Reinheit >99%): Hervorragende selbstschärfende Eigenschaften, ideal für Sinterkarbide, Titanlegierungen und das Präzisionsschleifen von Werkzeugen aus Schnellarbeitsstahl.

Kubisches SiC: Ein gelb-grüner Kristall, der durch spezielle Verfahren synthetisiert wird und für die Ultrapräzisionsbearbeitung von Lagern verwendet wird, wobei die Oberflächenrauheit von Ra 32-0,16 μm auf Ra 0,04-0,02 μm reduziert wird.

Wichtige Eigenschaften:

Hohe Wärmeleitfähigkeit (120-490 W/m-K)

Halbleiterverhalten mit Oxidationsbeständigkeit bis zu 1600°C

Chemisch inert in sauren/alkalischen Umgebungen (pH 3-11)

Anwendungen:

Beschichtung von Turbinenschaufeln (verlängert die Lebensdauer um 100-200%)

Energieeffiziente feuerfeste Materialien (geringe Wärmeausdehnung, hohe Temperaturwechselbeständigkeit)

Desoxidationsmittel in der Stahlerzeugung (Reinheitsgrad 85%)

Heizelemente (z. B. Siliziumkarbid-Stäbe)

2. Siliziumnitrid (Si₃N₄)

Struktur: Diamantartiges 3D-Gitter.

Eigenschaften:

Schmelzpunkt: 1900°C

Dichte: 3,2-3,4 g/cm³ | Härte: 1500-1900 HV

Biegefestigkeit600-1000 MPa | Elastizitätsmodul: 310 GPa

Stabil in Luft bis zu 1450-1550°C

Löslich in HF; inert gegenüber Wasser und verdünnten Säuren

3. Wolframcarbid (WC)

Struktur: Sechseckiger Kristall (Metallglanz).

Eigenschaften:

Dichte: 15,63 g/cm³ (18°C) | Schmelzpunkt: 2870°C

Unlöslich in H₂O, HCl, H₂SO₄; löslich in HNO₃-HF-Gemischen

Verringerung der Sprödigkeit durch Zugabe von Ti/Co (1-5 wt%)

Synthese:

Hergestellt durch Aufkohlung von Wolframpulver bei 1400-1600°C.

Oxidisches WC erfordert eine Vakuumbehandlung bei 1500°C.

Anwendungen:

Schneidwerkzeuge (mit TiC/TaC-Zusätzen für Schlagfestigkeit)

Hochtemperatur-Komponenten (HartmetalldüsenDüsentriebwerke, Hartmetall-Dichtungen)

Strukturelle Einblicke:
Die Kohlenstoffatome besetzen Zwischengitterplätze im Wolframgitter und bilden einen Zwischengitter-Mischkristall.

4. Lebensdauer von Gleitringdichtungen in Abwasserpumpen

[Q]: Wie lange halten die Gleitringdichtungen von Abwasserpumpen?
[A]: Hängt vom Material und den Betriebsbedingungen ab:

Wolframkarbid: 1-2 Jahre

Siliziumkarbid: ~1 Jahr

Keramisch: <6 Monate