Carbide là gì? Vật liệu Tungsten Carbide có đặc tính thế nào? Vai trò và ứng dụng của chất liệu này trong đời sống ra sao? Trong lĩnh vực gia công cơ khí chính xác, chúng ta đã quá quen vật liệu đến từ hợp kim, hay còn được gọi là Carbide.
Dễ dàng bắt gặp các vật liệu này tại các cửa hàng buôn bán dụng cụ cắt gọt hoặc những đại lý cung cấp dao cụ cắt gọt một số các hãng dao cụ trên thế giới. Vậy dòng kim loại này có chi phí ra sao? Đặc điểm như thế nào? Cùng Phế Liệu Hòa Bình tìm hiểu sau đây nhé!
Carbide là gì?
Carbide hay vật liệu Tungsten Carbide là một loại hợp kim có độ cứng gồm thành phần là kim loại và Carbon. Chúng thường được sử dụng vào mục đích cắt các loại vật liệu cứng và bền tương tự như thép Carbon, Inox và một số loại vật liệu cứng khác và cho độ chính xác cao.
Dụng cụ cắt gọt bằng Carbide thường có khả năng chịu được nhiệt độ cao, chịu mài mòn tốt và có tốc độ cắt nhanh nhiều lần hơn so với dụng cụ cắt gọt bằng thép gió HSS phổ thông. Ngoài ra dao cụ làm bằng vật liệu carbide có lưỡi cắt giữ độ sắc bén dài hơn so với vật liệu thép gió HSS.
Vật liệu cắt Carbide siêu tốt: Hợp kim Tungsten Carbide + Cobalt
- Viết tắt TCT: Đầy đủ tên Tungsten carbide tipped
- Gồm có 2 thành phần chính là Tungsten carbide Wc và thêm đó là Cobalt C.
- Ngoài ra vật liệu này còn bổ sung thêm một vài thành phần phụ khác như: Titanium, tantalum và niobium.
Trong quá trình gia công, cắt gọt, để đảm bảo chi tiết gia công được ổn định nhất. Nếu dụng cụ cắt gọt bị mẻ hoặc mài mòn, chúng ta thường đổi góc cắt khác hay thay mới dao cụ. Từ đó chúng ta thường đặt ra câu hỏi, vậy số nguyên liệu carbide còn dư trên dao cụ sẽ dùng làm gì, vì thật sự chúng chiếm lên tới 90% khối lượng carbide của toàn bộ dao cụ.

>> Xem thêm: Niken là gì? Niken được ứng dụng như thế nào trong đời sống hiện nay?
Đặc điểm của vật liệu Carbide
Chất liệu của phụ kiện sử dụng công nghệ Carbide là Tungsten Carbide (công thức hóa học: WC) là một hợp chất hóa học giữa vonfram và cacbon. Ở dạng cơ bản nhất, Tungsten carbide có dạng bột mịn màu xám, nhưng loại vật liệu này có thể được ép và tạo thành các hình dạng khác nhau để sử dụng trong máy móc công nghiệp, công cụ khai thác và khoan, các loại công cụ cắt, mài mòn và thậm chí là cả đồ trang sức.
Tungsten Carbide cứng hơn và đặc hơn thép đến 2 lần, với độ đậm đặc xấp xỉ chì và vàng. Độ cứng của loại vật liệu này thậm chí còn có thể so sánh với corundum và chỉ có thể được đánh bóng và hoàn thiện với các chất mài mòn có độ cứng vượt trội như Nitrit Boron khối hoặc các bánh mài kim cương.
Công nghệ Carbide được sử dụng để cắt, khoan hay thao tác trên những loại vật liệu cứng và bền như thép Carbon, Inox và các loại vật liệu cứng khác với độ chính xác cao.
Tính chất vật liệu Carbide
Carbide có điểm nóng chảy ở 2870 độ C, điểm sôi ở mức 6000 độ C, hệ số giãn nở nhiệt thấp 5,5 µm. Carbide cực kỳ cứng xếp hạng từ 9-9.5 trên thang đo Mohs, thang đo Vickers 2600, độ bền cắt 274GPA, độ bền kéo 344 theo thang đo MPA. Tốc độ âm thanh 6220 m/s, điện trở suất 0,2 µΩ·m.
Carbide hay còn có tên gọi khác là TCT(tungsten carbide tipped) có thành phần gồm tungsten(<10%) + colbalt(<8%) + FE(sắt >80%).
Tungsten hay wolfram dễ bị thẩm thấu(hòa tan) bởi cobalt và niken nóng chảy. Tuy nhiên Cobalt có nhiệt độ nóng chảy cao nên được ưa chuộm sử dụng trong các ứng dụng chịu nhiệt. Hòa trộn lẫn nhau và tăng tính liên kết phân tử. Đó là lý do hầu hết các mũi khoan đều có Cobalt từ 5-8% sẽ làm tăng chất lượng thép.
Cobalt giúp giảm hàm lượng carbon trong carbide từ đó làm giảm độ giòn và tăng tính dẻo. Điều này có ảnh hưởng đáng kể tới hiệu suất của nguyên liệu sản phẩm.
Ứng dụng của Tungsten Carbide hiện nay
Thực tế thì vật liệu Carbide được ứng dụng khá phổ biến vào các lĩnh vực:
Làm mũi khoan
Tungsten Carbide được sử dụng khá rộng rãi trong lĩnh vực công nghiệp khoan chính bởi đặc tính về độ cứng, khả năng chịu được mài mòn cùng khả năng chống va đập cao.
Dưới đây là một vài ứng dụng của Tungsten Carbide trong việc làm mũi khoan:
- Mũi khoan cắt kim loại: Tungsten Carbide thường được sử dụng để làm mũi khoan cắt kim loại chính chính vì khả năng chịu mài mòn cao cùng độ cứng tuyệt vời. Mũi khoan cắt kim loại này được dùng nhiều trong việc khoan và gia công những vật liệu kim loại như gang, thép, nhôm và hợp kim.
- Mũi khoan cắt gỗ: Tungsten Carbide cũng được sử dụng trong làm mũi khoan cắt gỗ vì độ cứng cùng với khả năng chịu mài mòn. Mũi khoan này thường được dùng trong một số ứng dụng xây dựng, nội thất cũng như sản xuất đồ gỗ.
- Mũi khoan cắt bê tông: Thông thường, mũi khoan cắt bê tông cần có độ cứng và khả năng chống mài mòn cực cao để đáp ứng yêu cầu khắc nghiệt của việc khoan những vật liệu bê tông cứng. Tungsten Carbide được dùng làm mũi khoan này nhằm tăng hiệu suất và tuổi thọ của mũi khoan.
- Mũi khoan dầu khí: Trong ngành dầu khí, mũi khoan thường được sử dụng để khoan các giếng dầu hoặc khí tự nhiên. Tungsten Carbide được sử dụng trong các mũi khoan dầu khí để giúp chịu được áp lực và sự mài mòn trong môi trường khắc nghiệt của giếng khoan.

Đạn xuyên giáp
Lần đầu được sử dụng làm đạn 2C trong những phi đội săn xe tăng của không quân Đức ở thời kỳ thế chiến thứ 2. Nhưng do trữ lượng tungsten (vonfram) hạn chế nên sau này thường ít được sử dụng. Carbide được dùng làm đầu đạn giúp tăng tính xâm nhập hiệu quả bởi bởi có độ cứng lớn và mật độ rất cao.
Đạn carbide vonfram còn có tên gọi là SLAP và được sử dụng cho súng xuyên giáp hạng nhẹ. Có khả năng xuyên qua hầu hết bất kể chiếc áo giáp bất kể chất liệu thế nào. Loại súng được sử dụng chính là M1A1 Abrams có tốc độ bắn cao.

Thiết bị, công cụ khác
Carbide thường được sử dụng rộng rãi trong khai thác mỏ như là làm mũi khoan đá đỉnh, máy cắt trục lăn, búa khoan lỗ, máy đục rãnh tường, máy khoan đường hầm, máy cắt tường, máy doa và . Nó được gắn và phần đầu là nơi tiếp xúc trực tiếp. Nếu như mũi khoan carbide bị mài mòn các lõi thép khác cũng sẽ nhanh chóng bị mòn đi.

>> Xem thêm: Nhựa HDPE là gì? Đặc điểm và ứng dụng trong cuộc sống
Tungsten Carbide có tái chế được không?
Thu mua phế liệu Hòa Bình xin khẳng định rằng Tungsten Carbide có khả năng tái chế được, nhưng vấn đề trong tái chế nó không phải là một quá trình đơn giản. Như đã nói trên đây, Tungsten carbide là một vật liệu rất cứng và có độ bền cực cao, nên quá trình tái chế nó thường yêu cầu có các phương pháp công nghệ phức tạp.
Một trong những phương pháp để tái chế Tungsten Carbide phổ biến là sử dụng quá trình kim loại hóa, trong đó Tungsten Carbide sẽ được nung chảy và chuyển hóa thành thành phẩm kim loại. Sau đó, kim loại này có thể được sử dụng vào việc sản xuất các sản phẩm khác.
Các công nghệ khác như quá trình nghiền, quá trình đánh bóng hoặc điện giải cũng có thể được sử dụng trong công tác tái chế Tungsten Carbide. Tuy nhiên, phương pháp tái chế này đều sẽ phụ thuộc vào dạng sản phẩm cuối cùng được tạo ra và yêu cầu kiến thức cùng với công nghệ chuyên môn.
Tóm lại, điều quan trọng nhất ở đây là cần có sự phối hợp giữa những phương án tái chế nhằm giúp đảm bảo hiệu quả kèm theo đó là tiết kiệm tài nguyên.
Một số điều cần biết về vật liệu Carbide tái chế:
- Khi sử dụng carbide tái chế sẽ tiêu tốn ít năng lượng hơn 70% so với việc tạo ra sản phẩm mới bằng carbide từ các nguyên liệu thô.
- Hầu hết các hãng sản xuất dụng cụ cắt gọt nổi tiếng tuyên bố phần lớn carbide mà họ sử dụng là carbide tái chế
- Khi sử dụng carbide tái chế, lượng khí CO2 thải ra ít hơn 40% so với việc sản xuất sản phẩm từ nguyên liệu thô.
- Việc phân loại carbide sẽ dễ dàng hơn dựa vào phân loại loại dao cụ đã qua sử dụng như insert, mũi khoan, phay,…
Giá thành của kim loại Carbide
Carbide được tạo nên chủ yếu bởi Tungsten và Cobalt. Cả hai chất này đều ứng dụng mạnh mẽ trong ngành chế tạo siêu hợp kim, vai trò không thể thay thế. Chúng khá hiếm chỉ có trữ lượng nhỏ có thể khai thác, trong khi nhu cầu luôn rất lớn.
- Tungsten: Quặng APT thành phần chứa 85% Tungsten giá 146.000$ cho mỗi tấn. Năm 2018 Tungsten chỉ có giá 30.000$/tấn do nhu cầu nhiều và nguồn cung từ Trung Quốc hạn chế nên giá đã tăng gấp 5.
- Cobalt: nguyên chất 99.8% được giao dịch trên thị trường giá 346.500$/tấn. giá cho mỗi tấn 2018 là 80.000$, hiện đã tăng gấp 5 lần do vai trò quan trọng trong sản xuất thép chất lượng cao.
Carbide thường có thành phần khoảng 10% tungsten, một phần nhỏ 5-8% cobalt nên giá nguyên liệu đầu vào rất cao. Chính vì thế các mũi khoan chỉ có một phần nhỏ ở lưỡi cắt bằng carbide mà thôi. Các mũi khoan carbide có thể giải quyết hầu hết các mũi khoan khác bất kể thành phần.
Thông tin khác về vật liệu Tungsten Carbide
Bạn có biết rằng chỉ có khoảng 10% vonfram trên thế giới được tìm thấy ở đây? Điều đó có nghĩa là Hoa Kỳ đang nhập khẩu hàng tấn nó, và điều đó cũng có nghĩa là giá cả có thể bị biến động và thao túng.
- Điều thú vị là hãng sản xuất dụng cụ cắt gọt nổi tiếng Sandvik Coromant tuyên bố hầu hết carbide mà họ sử dụng để chế tạo các công cụ carbide của họ là từ carbide được tái chế. Rõ ràng là một số lượng lớn các công cụ cắt gọt CNC đang được tái chế và kết quả là những dụng cụ carbide chất lượng cao được tạo ra.
- Các nhân viên tại hãng Kennametal ước tính: 10 Máy CNC trong khoảng 2 tuần để đổ đầy một xô một gallon (3,8 lít) vật liệu carbide vonfram để tái chế.
- Bây giờ, khi bạn tái chế carbide, sẽ tiêu tốn ít năng lượng hơn 70% so với việc tạo mới dụng cụ carbide từ nguyên liệu thô.
- Đó là một khoản tiết kiệm lớn mà bạn có thể cảm thấy hài lòng và điều đó có nghĩa là lượng carbon dioxide thải ra ít hơn 40% khi một công cụ carbide mới được sản xuất từ carbide tái chế.
- Đối với việc tách ra carbide vonfram, chỉ cần làm cho nó một điểm để ném các hạt insert đã qua sử dụng, các dao khoan, phay và các dụng cụ carbide khác vào các thùng phế liệu được chỉ định mà không bao giờ được sử dụng cho bất kỳ thứ gì khác. Điều đó làm cho việc phân loại thật dễ dàng.
Câu hỏi thường gặp
Một số thắc mắc khác khi tìm hiểu Carbide là gì như sau:
Silicon Carbide là gì?
Silic Carbide hay cacborundum là một hợp chất của silic và carbon với công thức hóa học là SiC. Nó xuất hiện ra trong tự nhiên dưới dạng khoáng chất vô cùng quý hiếm moissanit.
Silic carbide bột đã được sản xuất hàng loạt từ năm 1893 để sử dụng như một chất mài mòn. Hạt silic carbide có thể liên kết với nhau bằng cách thiêu kết để tạo gốm rất cứng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng đòi hỏi độ bền cao, chẳng hạn như hệ thống phanh xe, bộ ly hợp xe và các tấm gốm trong áo chống đạn.
Cemented Carbide là gì?
Cacbua xi măng là một loại vật liệu cứng được sử dụng rộng rãi cho các dụng cụ cắt, cũng như trong các ứng dụng công nghiệp khác. Nó bao gồm các hạt cacbua mịn được kết dính thành hỗn hợp bằng kim loại kết dính.
Cacbua xi măng thường sử dụng cacbua vonfram, cacbua titan hoặc cacbua tantali làm cốt liệu.
Tungsten Carbide là gì?
Tungsten Carbide hay Wolfram carbide là một hợp chất hóa học có chứa các thành phần chính bằng nhau của các nguyên tử wolfram và carbon, có công thức hóa học là WC
Cacbit là gì?
Trong hóa học, carbide (cacbit) còn được viết là cacbua, được dùng để nói một cách không rõ ràng tới một trong ba loại hợp chất sau:
- Ion đa nguyên tử C22−, hay muối bất kỳ của nó. Trong các chất này tồn tại bộ ba liên kết cộng hóa trị giữa hai nguyên tử cacbon.
- Ion đơn nguyên tử C4−, hay muối bất kỳ của nó. Ion này là một base mạnh và nó kết hợp với bốn proton để tạo ra mêtan: C4− + 4 H+ → CH4.
- Hợp kim chứa cacbon hay chất thêm vào trong kim loại hay chất bán dẫn, chẳng hạn như thép.
Trên đây là thông tin về Carbide là gì? và các tính chất của vật liệu Tungsten Carbide mà Phế Liệu Hòa Bình đã tổng hợp. Hy vọng qua nội dung trên bạn sẽ hiểu hơn về kim loại đặc biệt này.