Węglik spiekany – czym jest i jakie ma zastosowanie

Węglik spiekany, znany też jako kompozyt węglowy, to materiał powstały z połączenia węgla i innych składników, takich jak np. metali czy tworzyw sztucznych. Węglik spiekany jest tworzony poprzez proces spiekania, który polega na ogrzaniu mieszaniny składników do wysokiej temperatury, pod ciśnieniem. W wyniku tego procesu powstaje trwały i odporny na wysokie temperatury materiał o wysokiej wytrzymałości i twardości, a także niskiej przewodności cieplnej.

Jakie właściwości ma węglik spiekany?

Węglik spiekany ma szereg właściwości, które czynią go atrakcyjnym materiałem dla różnych zastosowań. Warto jednak pamiętać, że w zależności od składu i mikrostruktury, materiał ten może mieć nieco odmienne właściwości. 

• Wysoka wytrzymałość i twardość: Węglik spiekany jest bardzo trwały i odporny na zużycie, co czyni go odpowiednim materiałem do elementów maszyn i urządzeń, które muszą pracować w trudnych warunkach.
• Niska przewodność cieplna: Węglik spiekany ma niską przewodność cieplną, co oznacza, że jest on odporny na działanie wysokiej temperatury i jest dobrym izolatorem cieplnym. Zachowuje on swoje właściwości nawet w temperaturze 1000 °C.
• Niska masa właściwa: Węglik spiekany ma bardzo niską masę właściwą, co oznacza, że jest on lekki w porównaniu z innymi materiałami o podobnej wytrzymałości i trwałości. 
• Odporność na korozję: Węglik spiekany jest odporny na korozję, co czyni go odpowiednim materiałem do zastosowań w trudnych warunkach środowiskowych, gdzie inne materiały nie mogłyby zostać wykorzystane.
• Odporność na działanie kwasów i zasad: Węgliki spiekane dzięki swojej odporności na kwasy i zasady, są doskonałym materiałem do zastosowania w przemyśle chemicznym.

Mimo tak wielu zalet węgliki spiekane są jednak dość kruche, z tego względu stosuje się je najczęściej w postaci małych płytek, które pełnią następnie funkcję np. ostrza w różnego rodzaju narzędziach. 

W jaki sposób wytwarza się węgliki spiekane?

Przy produkcji węglików spiekanych wykorzystuje się zazwyczaj skomplikowane metody metalurgii proszkowej. W skład surowców, z jakich tworzy się węgliki spiekane, wchodzą takie materiały jak tytan, wolfram, niob, cyrkon czy też chrom. Z kolei funkcję spoiwa pełni często kobalt, nikiel lub wanad. Proces wytwarzania węglików spiekanych podzielić można na dwa etapy. Pierwszy z nich to proszkowanie wyselekcjonowanych i trudno topliwych metali, a kolejny to sprasowywanie ich oraz spiekanie w próżniowych piecach indukcyjnych lub oporowych. Finalny produkt zazwyczaj zawiera 65 – 95 % węglików metali, natomiast resztę stanowi łącznik wykorzystany w procesie produkcji. 

Zastosowanie węglików spiekanych

Węglik spiekany jest jednym z najważniejszych materiałów wykorzystywanych w przemyśle narzędziowym. Jest to spowodowane wieloma cechami i właściwymi, jakie posiada ten materiał i jakie są bardzo cenne dla tej branży. Węgliki spiekane to doskonały materiał do produkcji narzędzi skrawających takich jak np. wiertła frezów, noże tokarskie itd. Dzięki właściwościom tego materiału narzędzia te mogą pracować dużo skuteczniej, wolniej się zużywać i jednocześnie skrawać nawet bardzo wytrzymałe i twarde materiały takie jak stal hartowana, porcelana czy żeliwo białe. Węgliki spiekane wykorzystywane są również w innych branżach, gdzie liczy się twardość i wysoka wytrzymałość materiału. Do grupy tej zaliczyć można m.in. produkcję oczek przeciągarek, wierteł stomatologicznych, ciągadeł i kłów tokarskich, a często są one wykorzystywane także przy zbrojeniu narzędzi górniczych. 

Lutowanie węglików spiekanych

Podczas lutowania węglików spiekanych wykorzystuje się technikę lutowania twardego, która jest znacznie bardziej zaawansowana metoda łączenia różnego rodzaju elementów metalowych przy pomocy odpowiedniego spoiwa. Lut do węglika spiekanego musi posiadać odpowiednie właściwości i temperaturę topnienia niższą od materiału, jaki jest za jego pomocą łączony, czyli w tym przypadku od węglika spiekanego. Lutowanie twarde jest najlepszą metodą łączenia węglików spiekanych, ponieważ zapewnia odpowiednio wysoką temperaturę i mocne oraz trwałe połączenie, co jest bardzo ważną kwestią. Lutując węgliki spiekane z innymi metalami, można tworzyć elementy o bardzo zróżnicowanym zastosowaniu, co sprawia, że materiał ten jest obecnie tak popularny w wielu różnych dziedzinach przemysłu.