Carboneto de silício vs. carboneto de tungsténio

Como compreender melhor o carboneto de silício vs carboneto de tungsténio. Este artigo apresenta uma análise comparativa do silício carboneto (SiC) vs carboneto de tungsténio (WC), centrando-se nas suas propriedades e aplicações industriais.

1. Carboneto de silício (SiC)

Densidade: 3,2 g/cm³.

Variantes primárias:

SiC preto (α-SiC, pureza 98,5%): Apresenta uma maior tenacidade do que o SiC verde, utilizado principalmente para maquinar materiais de baixa resistência (vidro, cerâmica, ferro fundido).

SiC verde (α-SiC, pureza >99%): Propriedades superiores de auto-afiação, ideais para carbonetos cimentados, ligas de titânio e retificação de precisão de ferramentas de aço rápido.

SiC cúbico: Um cristal amarelo-esverdeado sintetizado através de métodos especializados, utilizado para maquinagem ultra-precisa de rolamentos, reduzindo a rugosidade da superfície de Ra 32-0,16 μm para Ra 0,04-0,02 μm.

Propriedades principais:

Elevada condutividade térmica (120-490 W/m-K)

Comportamento de semicondutor com resistência à oxidação até 1600°C

Quimicamente inerte em ambientes ácidos/alcalinos (pH 3-11)

Aplicações:

Revestimento de pás de turbinas (prolonga a vida útil em 100-200%)

Refractários energeticamente eficientes (baixa expansão térmica, elevada resistência ao choque térmico)

Desoxidantes na produção de aço (grau de pureza 85%)

Elementos de aquecimento (por exemplo, varetas de carboneto de silício)

2. Nitreto de silício (Si₃N₄)

Estrutura: Estrutura 3D tipo diamante.

Propriedades:

Ponto de fusão: 1900°C

Densidade: 3,2-3,4 g/cm³ | Dureza: 1500-1900 HV

Resistência à flexãoMódulo de elasticidade: 310 GPa

Estável no ar até 1450-1550°C

Solúvel em HF; inerte à água e aos ácidos diluídos

3. Carboneto de tungsténio (WC)

Estrutura: Cristal hexagonal (brilho metálico).

Propriedades:

Densidade: 15,63 g/cm³ (18°C) | Ponto de fusão: 2870°C

Insolúvel em H₂O, HCl, H₂SO₄; solúvel em misturas de HNO₃-HF

Fragilidade reduzida pela adição de Ti/Co (1-5 wt%)

Síntese:

Produzido por cementação de pó de tungsténio a 1400-1600°C.

O WC derivado de óxido requer tratamento em vácuo a 1500°C.

Aplicações:

Ferramentas de corte (com aditivos TiC/TaC para resistência ao impacto)

Componentes de alta temperatura (bicos de metal duro, motores a jato, vedantes de carboneto)

Visão estrutural:
Os átomos de carbono ocupam sítios intersticiais na rede de tungsténio, formando uma solução sólida intersticial.

4. Vida útil do selo mecânico em bombas de esgoto

[Q]: Quanto tempo duram os selos mecânicos das bombas de esgoto?
[A]: Depende do material e das condições de funcionamento:

Carboneto de tungsténio: 1-2 anos

Carboneto de silício: ~1 ano

Cerâmica: <6 meses