Bubuk karbida, kelas bahan serbaguna yang ditandai dengan kekerasan ekstrem, titik leleh yang tinggi, dan ketahanan aus yang sangat baik, memainkan peran penting dalam berbagai aplikasi industri. Sifat -sifat ini berasal dari ikatan kovalen dan ionik yang kuat antara karbon dan logam atau elemen metaloid. Properti spesifik dan dengan demikian aplikasi bervariasi secara signifikan tergantung pada elemen logam yang terlibat, yang mengarah ke beragam bubuk karbida dengan karakteristik yang disesuaikan.
Jenis dan Properti Umum
Bubuk karbida yang paling umum ditemui meliputi:
-
Tungsten Carbide (WC): Mungkin bubuk karbida yang paling banyak digunakan, tungsten karbida terkenal karena kekerasannya yang luar biasa, sebanding dengan berlian, dan kekuatan tekan tinggi. Ia mempertahankan kekerasannya pada suhu tinggi, membuatnya ideal untuk lingkungan stres tinggi dan suhu tinggi. Ini sering dikombinasikan dengan pengikat kobalt untuk membentuk karbida semen.
-
Silikon karbida (sic): Karbida ini menonjol karena konduktivitas termal yang sangat baik, kekuatan tinggi pada suhu tinggi, dan inertness kimia. Ini juga menunjukkan resistensi oksidasi yang baik.
-
Titanium carbide (TIC): Titanium carbide menawarkan kekerasan tinggi, konduktivitas listrik yang baik, dan stabilitas termal yang sangat baik. Ini juga menawarkan ketahanan korosi yang baik.
-
Chromium carbide (CR3C2): Dikenal karena korosi yang luar biasa dan ketahanan oksidasi, terutama pada suhu tinggi, Chromium carbide juga memberikan ketahanan aus yang baik.
-
Boron Carbide (B4C): Sebagai salah satu bahan buatan manusia yang paling sulit, boron karbida memiliki kepadatan rendah, penampang penyerapan neutron tinggi, dan ketahanan aus yang sangat baik.
Aplikasi utama di seluruh industri
Sifat unik bubuk karbida memungkinkan penggunaannya dalam spektrum luas aplikasi yang menuntut:
1. Alat pemotongan dan bagian pakai
Ini bisa dibilang area aplikasi terbesar untuk bubuk karbida, terutama tungsten carbide. Karbida semen (komposit sintered bubuk karbida dan pengikat logam seperti kobalt) sangat diperlukan untuk:
-
Pemesinan: Sisipan, bor, pabrik akhir, dan reamer untuk memotong logam, kayu, dan komposit. Kekerasan dan ketahanan pakaian mereka memastikan umur pahat yang panjang dan presisi tinggi.
-
Penambangan dan Konstruksi: Bor bit, gigi planing jalan, dan pakai piring untuk menggali dan memecahkan bahan -bahan tangguh seperti batu, beton, dan aspal.
-
Alat pembentuk: Mati dan pukulan untuk menggambar kawat, menekan bubuk, dan membentuk logam, mendapat manfaat dari kekuatan tekan tinggi dan ketahanan aus.
2. Abrasive dan Polishing
Kekerasan ekstrem bubuk karbida menjadikannya bahan abrasif yang sangat baik:
-
Roda penggilingan: Silikon karbida dan boron karbida digunakan dalam roda penggilingan untuk menajamkan alat dan memproses bahan keras.
-
Lapping and Polishing: Bubuk karbida halus dipekerjakan dalam bubur untuk menjilat dan memoles optik, semikonduktor, dan sampel metalurgi.
3. Aplikasi suhu tinggi
Titik lebur tinggi karbida tinggi dan stabilitas termal membuatnya cocok untuk lingkungan panas yang ekstrem:
-
Refraktori: Silikon karbida digunakan dalam lapisan refraktori untuk tungku dan kiln karena ketahanan guncangan termal yang tinggi dan kekuatan pada suhu tinggi.
-
Komponen tungku: Elemen pemanas dan komponen struktural dalam tungku suhu tinggi menggunakan silikon karbida dan karbida lainnya.
-
Lapisan semprotan termal: Bubuk karbida, terutama tungsten karbida dan kromium karbida, digunakan untuk membuat pelapis tahan aus dan tahan korosi pada bilah turbin, komponen mesin, dan mesin industri melalui proses semprotan termal seperti HVOF (bahan bakar oksigen tinggi).
4. Armor dan Balistik
Kekerasan luar biasa dan rasio berkekuatan tinggi terhadap karbida tertentu berkontribusi pada penggunaannya dalam aplikasi pelindung:
-
Body Armor: Boron carbide dan silikon karbida digunakan dalam pelat baju besi keramik ringan untuk perlindungan pribadi dan baju besi kendaraan karena kemampuan mereka untuk mengalahkan proyektil berkecepatan tinggi.
-
Rompi anti peluru: Sisipan keramik yang terbuat dari bubuk karbida memberikan perlindungan kritis dalam rompi balistik.
5. Aplikasi Nuklir
Beberapa karbida memiliki sifat unik yang relevan dengan industri inti:
-
Peredam Neutron: Penampang penyerapan neutron tinggi Boron Carbide membuatnya berharga dalam batang kontrol untuk reaktor nuklir, di mana ia membantu mengatur proses fisi.
-
Bahan Bakar Nuklir: Uranium karbida dan plutonium karbida diselidiki sebagai bahan bakar nuklir potensial karena konduktivitas dan kepadatan termal yang tinggi.
6. Keramik dan Komposit Lanjutan
Bubuk karbida sangat mendasar dalam produksi komponen keramik canggih dan komposit matriks logam:
-
Keramik Struktural: Silicon carbide adalah bahan utama untuk keramik struktural kinerja tinggi yang digunakan dalam aplikasi kedirgantaraan, otomotif, dan industri yang membutuhkan kekuatan tinggi, kekakuan, dan ketahanan suhu.
-
Komposit matriks logam (MMC): Partikel karbida dimasukkan ke dalam matriks logam untuk meningkatkan kekerasan, ketahanan aus, dan kekuatan suhu tinggi.
Masa depan teknologi bubuk karbida
Penelitian dan pengembangan teknologi bubuk karbida terus mendorong batas. Inovasi fokus pada pengembangan rute sintesis baru untuk menghasilkan bubuk yang lebih baik, lebih seragam, mengeksplorasi komposisi karbida baru dengan sifat yang ditingkatkan, dan mengoptimalkan teknik pemrosesan seperti manufaktur aditif (pencetakan 3D) untuk komponen karbida yang kompleks. Kemajuan ini menjanjikan aplikasi yang lebih luas untuk bahan -bahan luar biasa ini di industri mulai dari kedirgantaraan dan energi hingga biomedis dan elektronik.
