산업 제조의 "소재 세계"에서 티타늄 카바이드(TiC), 실리콘 카바이드(SiC), 그리고 초경합금(일반적으로 텅스텐 카바이드, 코발트 등을 기반으로 함)은 빛나는 "스타 소재" 세 가지입니다. 이 소재들은 고유한 특성을 바탕으로 다양한 분야에서 중추적인 역할을 합니다. 오늘은 이 세 가지 소재의 특성 차이와 각 소재가 어떤 분야에서 탁월한 성능을 보이는지 자세히 살펴보겠습니다!
I. 재료 속성의 직접 비교
| 재료 유형 | 경도(기준값) | 밀도(g/cm³) | 내마모성 | 고온 저항성 | 화학적 안정성 | 강인함 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 티타늄 카바이드(TiC) | 2800 – 3200HV | 4.9 – 5.3 | 우수(어려운 단계가 지배적) | 약 1400℃에서 안정함 | 산 및 알칼리에 강함(강산화성 산 제외) | 비교적 낮음(취성이 더 두드러짐) |
| 탄화규소(SiC) | 2500 – 3000HV(SiC 세라믹용) | 3.1 – 3.2 | 뛰어난 (공유 결합 구조로 강화됨) | 약 1600℃에서 안정함(세라믹 상태) | 매우 강력함(대부분의 화학 매체에 대한 내성) | 중간(세라믹 상태에서는 취성, 단결정은 인성을 가짐) |
| 시멘트 카바이드(WC-Co 등) | 1200 – 1800HV | 13 – 15 (WC – Co 시리즈용) | 예외적(WC 경질상 + Co 바인더) | ≈800 – 1000℃ (Co 함량에 따라 다름) | 산, 알칼리 및 연마 마모에 강함 | 비교적 좋음(Co 바인더상이 인성을 향상시킴) |
재산 분석:
- 티타늄 카바이드(TiC): 경도는 다이아몬드에 가까워 초경합금 소재 계열에 속합니다. 높은 밀도 덕분에 "무게"가 필요한 정밀 공구의 정밀한 위치 조정이 가능합니다. 하지만 취성이 높고 충격 시 칩핑되기 쉽기 때문에 정적인 저충격 절삭/내마모 가공에 더 적합합니다. 예를 들어, 공구 코팅으로 자주 사용됩니다. TiC 코팅은 고속도강 및 초경 공구에 "보호 장갑"을 씌우는 것처럼 매우 단단하고 내마모성이 뛰어납니다. 스테인리스강 및 합금강을 절삭할 때 고온을 견뎌내고 마모를 줄여 공구 수명을 크게 연장합니다. 예를 들어, 정삭 밀링 커터의 코팅에서는 빠르고 안정적인 절삭을 가능하게 합니다.
- 탄화규소(SiC): "고온 저항성 최고 성능"! 1600℃ 이상에서 안정적인 성능을 유지할 수 있습니다. 세라믹 상태에서 화학적 안정성이 뛰어나 산 및 알칼리와 거의 반응하지 않습니다(불산과 같은 일부 물질 제외). 그러나 취성은 세라믹 소재의 일반적인 문제입니다. 그럼에도 불구하고 단결정 탄화규소(예: 4H-SiC)는 인성이 향상되어 반도체 및 고주파 소자 분야에서 다시 주목받고 있습니다. 예를 들어, SiC 기반 세라믹 공구는 세라믹 공구 중 "최고 수준"입니다. 고온 저항성과 화학적 안정성을 갖추고 있습니다. 고경도 합금(예: 니켈 기반 합금) 및 취성 재료(예: 주철)를 절삭할 때 공구 고착 현상이 발생하지 않고 마모가 느립니다. 그러나 취성 덕분에 단속 감소 및 고정밀 마무리 작업에 더 적합합니다.
- 초경합금(WC-Co): 절삭 분야의 "최고 수준"! 선반 공구부터 CNC 밀링 커터, 밀링 강재부터 드릴링 스톤까지, 어디에서나 찾아볼 수 있습니다. Co 함량이 낮은 초경합금(예: YG3X)은 정삭 가공에 적합하며, Co 함량이 높은 초경합금(예: YG8)은 내충격성이 우수하여 거친 가공도 쉽게 처리할 수 있습니다. WC 경질상은 마모를 "견뎌내는" 역할을 하며, Co 바인더는 WC 입자를 "접착제"처럼 결합하여 경도와 인성을 유지합니다. 고온 내성은 앞의 두 가지 상만큼 좋지는 않지만, 균형 잡힌 전반적인 성능 덕분에 절삭부터 내마모성 부품까지 다양한 용도에 적합합니다.
II. 본격화된 응용 분야
1. 절삭공구 분야
- 티타늄 카바이드(TiC): 공구 코팅으로 자주 사용됩니다! 초경도 및 내마모성 TiC 코팅은 고속도강 및 초경 공구에 "보호 장갑"을 씌워줍니다. 스테인리스강 및 합금강 절삭 시 고온을 견뎌내고 마모를 줄여 공구 수명을 크게 연장합니다. 예를 들어, 정삭 밀링 커터 코팅 시 빠르고 안정적인 절삭을 가능하게 합니다.
- 탄화규소(SiC): 세라믹 공구 중 "최고의 학생"! SiC 기반 세라믹 공구는 고온 내성과 화학적 안정성을 갖추고 있습니다. 고경도 합금(예: 니켈 기반 합금) 및 취성 재료(예: 주철)를 절단할 때 공구 고착 현상이 발생하지 않고 마모가 느립니다. 하지만 취성 특성 덕분에 단속이 적고 정밀한 마무리 작업에 더 적합합니다.
- 초경합금(WC-Co): 절삭 분야의 "최고 수준"! 선반 공구부터 CNC 밀링 커터, 밀링 강재부터 드릴링 스톤까지 어디에서나 찾아볼 수 있습니다. Co 함량이 낮은 초경합금(예: YG3X)은 정삭 가공에 적합하며, Co 함량이 높은 초경합금(예: YG8)은 내충격성이 우수하여 거친 가공도 쉽게 처리할 수 있습니다.
2. 내마모성 부품 분야
- 티타늄 카바이드(TiC): 정밀 금형에서 "내마모성 챔피언" 역할을 합니다! 예를 들어, 분말 야금 금형에서 금속 분말을 프레스할 때 TiC 인서트는 내마모성과 높은 정밀도를 유지하여 프레스된 부품의 정확한 치수와 양호한 표면을 보장하고 대량 생산 시 "오작동"이 발생하지 않도록 합니다.
- 탄화규소(SiC): 내마모성과 고온 내성의 "이중 버프"를 갖추고 있습니다! SiC 세라믹 소재의 고온로에 사용되는 롤러와 베어링은 1000℃ 이상에서도 연화되거나 마모되지 않습니다. 또한, SiC 소재의 샌드블라스팅 장비 노즐은 모래 입자의 충격을 견딜 수 있으며, 일반 강철 노즐보다 수명이 몇 배 더 깁니다.
- 초경합금(WC-Co): "다재다능한 내마모성 전문가"! 광산 드릴 비트의 초경합금 날은 손상 없이 암석을 파쇄할 수 있으며, 쉴드 공작 기계의 초경합금 커터는 토양과 사암을 견딜 수 있고 수천 미터의 터널을 뚫은 후에도 "평정심을 유지할" 수 있습니다. 휴대폰 진동 모터의 편심 휠조차도 안정적인 진동을 보장하기 위해 초경합금에 내마모성을 적용합니다.
3. 전자/반도체 분야
- 티타늄 카바이드(TiC): 고온 및 높은 내마모성이 요구되는 일부 전자 부품에 사용됩니다! 예를 들어, 고출력 전자관 전극에서 TiC는 고온 저항, 우수한 전기 전도도, 내마모성을 가지고 있어 고온 환경에서 안정적인 작동을 보장하고 전자 신호 전달을 보장합니다.
- 탄화규소(SiC): "반도체 분야의 새로운 인기"! SiC 반도체 소자(예: SiC 전력 모듈)는 뛰어난 고주파, 고전압, 고온 성능을 자랑합니다. 전기 자동차 및 태양광 인버터에 사용하면 효율을 크게 향상시키고 부피를 줄일 수 있습니다. 또한, SiC 웨이퍼는 고주파 및 고온 칩 제조의 "기반"이 되며, 5G 기지국 및 항공 전자 분야에서 높은 기대를 받고 있습니다.
- 초경합금(WC-Co): 전자 가공의 "정밀 공구"! PCB 드릴링용 초경 드릴은 직경이 0.1mm에 불과하여 쉽게 파손되지 않고 정밀하게 드릴링할 수 있습니다. 칩 패키징 금형에 사용되는 초경 인서트는 높은 정밀도와 내마모성을 갖추고 있어 칩 핀의 정확하고 안정적인 패키징을 보장합니다.
III. 어떻게 선택해야 할까?
- 극한의 경도와 정밀한 내마모성을 위해→ 티타늄 카바이드(TiC)를 선택하세요! 예를 들어, 정밀 금형 코팅 및 초경 공구 코팅의 경우 마모를 "견뎌내고" 정밀성을 유지할 수 있습니다.
- 고온 저항성, 화학적 안정성 또는 반도체/고주파 장치 작동을 위해→ 탄화규소(SiC)를 선택하세요! 고온로 부품과 SiC 전력 칩에 필수적입니다.
- 절삭부터 내마모성 응용 분야까지 모든 것을 포괄하는 균형 잡힌 전체 성능을 위해→ 초경합금(WC-Co)을 선택하세요! 공구, 드릴, 내마모성 부품 등 다양한 용도로 활용 가능한 "다재다능한 소재"입니다.
게시 시간: 2025년 6월 9일
