tin tức công ty về Kim loại cacbua xi măng là gì?

Nếu bạn làm việc trong lĩnh vực sản xuất, khai thác mỏ hoặc chế tạo dụng cụ, bạn có thể đã nghe đến thuật ngữ “cacbua xi măng” – nhưng chính xác thì nó là gì? Nó có giống với cacbua vonfram không? Và tại sao nó lại được sử dụng rộng rãi trong các công việc công nghiệp khắc nghiệt?Cacbua xi măng (thường được gọi là “kim loại cứng”) là một vật liệu composite được tạo ra bằng cách liên kết các hạt gốm cứng (như cacbua vonfram) với một chất kết dính kim loại mềm (như coban hoặc niken) thông qua nhiệt và áp suất cao. Nó kết hợp độ cứng cực cao của các hạt gốm với độ bền của chất kết dính kim loại, khiến nó trở thành một trong những vật liệu bền nhất cho các ứng dụng chống mài mòn và cắt. Trong bài viết này, chúng ta sẽ phân tích thành phần, cách tạo ra, các đặc tính chính, các loại phổ biến và ứng dụng trong thế giới thực của nó. Tất cả nội dung đều được đơn giản hóa để dễ hiểu, với các ví dụ thực tế mà các chuyên gia trong ngành có thể liên hệ.

Hiệu suất của cacbua xi măng đến từ hai thành phần chính của nó – các hạt “pha cứng” và kim loại “pha kết dính”. Chúng phối hợp với nhau để cân bằng độ cứng và độ bền, điều mà không một vật liệu đơn lẻ nào (như kim loại nguyên chất hoặc gốm) có thể làm được một mình.

Lưu ý: Cacbua vonfram (WC) là pha cứng phổ biến nhất – hơn 90% sản phẩm cacbua xi măng công nghiệp sử dụng WC làm thành phần cứng chính. Đây là lý do tại sao “cacbua xi măng” thường được gọi một cách thông tục là “cacbua vonfram” (mặc dù về mặt kỹ thuật, cacbua vonfram chỉ là một phần của vật liệu composite).

Cacbua xi măng không được đúc hoặc rèn như kim loại – nó được tạo ra bằng cách sử dụng luyện kim bột, một quy trình biến các loại bột mịn thành một vật liệu đặc, rắn. Các bước rất đơn giản và được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo chất lượng:

1. Chuẩn bị bột:

   • Pha cứng (ví dụ: WC) và chất kết dính (ví dụ: Co) được nghiền thành bột siêu mịn (kích thước hạt: 0,5–10 micromet, bằng khoảng 1/20 chiều rộng của một sợi tóc người).
   • Bột được sấy khô để loại bỏ độ ẩm (độ ẩm gây ra lỗ rỗng trong sản phẩm cuối cùng) và sàng để loại bỏ các cục.

2. Trộn bột:

   • Bột được trộn theo tỷ lệ chính xác (ví dụ: 94% WC + 6% Co) bằng máy nghiền bi. Một chất lỏng (như cồn) hoặc chất bôi trơn (như sáp) được thêm vào để đảm bảo phân bố đều chất kết dính xung quanh các hạt cứng.
   • Quá trình trộn mất 4–24 giờ – sự đồng đều ở đây là rất quan trọng: phân bố chất kết dính không đều sẽ dẫn đến các điểm yếu trong sản phẩm cuối cùng.

3. Nén:

   • Bột đã trộn được ép thành một “khối xanh” (hình dạng thô của sản phẩm cuối cùng) bằng máy ép thủy lực. Áp suất dao động từ 150–600 MPa (1.500–6.000 lần áp suất khí quyển) để nén chặt bột.
   • Khối xanh rất dễ vỡ (giống như một lâu đài cát đã khô) nhưng vẫn giữ được hình dạng – bây giờ nó đã sẵn sàng để thiêu kết.

4. Thiêu kết (Bước “Làm cứng”):

   • Khối xanh được đặt trong lò và nung nóng đến 1.300–1.600°C (2.372–2.912°F) trong môi trường bảo vệ (argon hoặc nitơ, để ngăn chặn quá trình oxy hóa).
   • Ở nhiệt độ cao, kim loại kết dính tan chảy và chảy xung quanh các hạt pha cứng, “dán” chúng lại với nhau. Khối nén co lại 5–20% khi các khoảng trống giữa các loại bột đóng lại.
   • Lò nguội từ từ (2–5°C mỗi phút) để tránh nứt – bước này biến khối nén dễ vỡ thành một bộ phận cacbua xi măng đặc, cứng.

5. Xử lý sau (Tùy chọn):

   • Đối với các bộ phận chính xác (ví dụ: dụng cụ cắt, vòng đệm), bộ phận đã thiêu kết được mài bằng bánh mài kim cương (vì cacbua xi măng cứng hơn thép) để tinh chỉnh kích thước và hình dạng.
   • Một số bộ phận được đánh bóng hoặc phủ (ví dụ: nitrua titan, TiN) để tăng khả năng chống mài mòn hoặc giảm ma sát.

Sự phổ biến của cacbua xi măng đến từ bốn đặc tính vượt trội khiến nó trở nên lý tưởng cho các điều kiện công nghiệp khắc nghiệt:

• Độ cứng: 8,5–9 trên Thang độ cứng Mohs (chỉ có kim cương, nitrua bo lập phương và một vài loại khác là cứng hơn).
• Khả năng chống mài mòn: Kéo dài gấp 5–10 lần so với thép carbon cao trong các công việc nặng về mài mòn. Ví dụ, một lớp lót khai thác bằng cacbua xi măng có thể xử lý quặng sạn trong 6–24 tháng, trong khi lớp lót bằng thép chỉ kéo dài 1–3 tháng.

• Không giống như gốm nguyên chất (bị vỡ khi va đập), chất kết dính kim loại làm cho cacbua xi măng đủ bền để chịu được va đập. Một mũi khoan cacbua xi măng có thể va vào một tảng đá cứng mà không bị vỡ, trong khi một mũi khoan bằng gốm sẽ bị nứt ngay lập tức.

• Nó giữ được độ cứng ở nhiệt độ cao (lên đến 500–800°C, 932–1.472°F, tùy thuộc vào chất kết dính). Điều này làm cho nó trở nên hoàn hảo cho các dụng cụ cắt – khi gia công kim loại, đầu dụng cụ nóng lên, nhưng cacbua xi măng không mềm ra hoặc mất cạnh.

• Chống gỉ, ăn mòn và tấn công hóa học (đặc biệt là cacbua xi măng liên kết niken). Nó hoạt động trong nước biển (ví dụ: phớt bơm) hoặc nhà máy hóa chất (ví dụ: bộ phận van) mà không bị suy giảm.

Không phải tất cả cacbua xi măng đều giống nhau – tỷ lệ pha cứng so với chất kết dính và loại pha cứng được điều chỉnh cho các công việc cụ thể. Dưới đây là các loại phổ biến nhất được sử dụng trong công nghiệp:

Cacbua xi măng có mặt ở khắp mọi nơi trong ngành công nghiệp nặng – nếu một bộ phận cần cứng, bền hoặc chống mài mòn, thì có khả năng nó được làm bằng cacbua xi măng. Dưới đây là những ứng dụng phổ biến nhất:

• Ứng dụng lớn nhất: Mũi khoan, dụng cụ tiện, insert phay và lưỡi cưa để gia công kim loại, gỗ hoặc bê tông. Một insert cắt bằng cacbua xi măng có thể gia công hàng nghìn bộ phận kim loại trước khi cần thay thế.

• Các bộ phận chịu mài mòn như răng máy nghiền, cào băng tải và mũi khoan khai thác. Các bộ phận này xử lý quặng và đá mài mòn – khả năng chống mài mòn của cacbua xi măng giúp giảm chi phí thay thế.

• Vòng đệm cho bơm (ngăn rò rỉ và chống mài mòn), ống lót ổ trục (giảm ma sát trong máy móc hạng nặng) và khuôn đùn (tạo hình kim loại hoặc nhựa mà không bị mòn).

• Các bộ phận nhỏ, có độ chính xác cao như vòi phun (dùng cho in 3D hoặc phun nhiên liệu), bánh răng đồng hồ (cứng và chống xước) và dụng cụ y tế (ví dụ: mũi khoan nha khoa, cần cứng và vô trùng).

1. Huyền thoại: “Cacbua xi măng giống với cacbua vonfram.”
   Sự thật: Cacbua vonfram (WC) chỉ là pha cứng trong hầu hết cacbua xi măng. Cacbua xi măng là một vật liệu composite – nó cần một chất kết dính (như coban) để giữ các hạt WC lại với nhau. Hãy nghĩ về nó như một chiếc bánh quy: WC là sô cô la chip và coban là bột.

2. Huyền thoại: “Cacbua xi măng quá đắt để sử dụng.”
   Sự thật: Mặc dù nó có chi phí trả trước cao hơn thép, nhưng nó tồn tại lâu hơn gấp 5–10 lần. Ví dụ, một mũi khoan cacbua xi măng trị giá 50 đô la tồn tại lâu hơn 10 lần so với một mũi khoan thép trị giá 10 đô la – theo thời gian, nó rẻ hơn vì bạn thay thế nó ít thường xuyên hơn.

Sự kết hợp độc đáo giữa độ cứng, độ bền và khả năng chịu nhiệt của cacbua xi măng khiến nó không thể thay thế trong các công việc công nghiệp khắc nghiệt. Cho dù bạn đang gia công kim loại, khai thác quặng hay chế tạo bơm, thì đó là vật liệu giúp thiết bị hoạt động lâu hơn và đáng tin cậy hơn.

Chìa khóa để tận dụng tối đa cacbua xi măng là chọn đúng loại cho ứng dụng của bạn: WC-Co để linh hoạt, WC-Ni để chống ăn mòn và WC-TiTaC-Co để gia công tốc độ cao.

Nếu bạn không chắc loại cacbua xi măng nào phù hợp nhất cho dự án của mình (ví dụ: một dụng cụ cắt hoặc bộ phận mài mòn mới), vui lòng liên hệ. Chúng tôi có thể giúp kết hợp vật liệu với nhu cầu và ngân sách của bạn.