I cermet possono sostituire il carburo cementato nelle perforazioni di roccia per l'industria mineraria?
I cermet possono sostituire il carburo cementato nelle perforazioni di roccia per l'industria mineraria?
Dal 2025, i prezzi del carburo cementato estratto dalle miniere sono aumentati vertiginosamente a causa delle quote di estrazione del tungsteno più rigide e dei controlli sulle esportazioni. La polvere di carburo di tungsteno ha raggiunto circa 2.400 RMB al chilogrammo, aumentando la pressione sui costi lungo tutta la catena di approvvigionamento degli utensili per la perforazione delle rocce.
Ciò ha sollevato un interrogativo importante: i cermet possono sostituire il carburo cementato nelle applicazioni di perforazione mineraria?
Materie prime e costi
L'estrazione del carburo cementato è costituita principalmente da carburo di tungsteno (WC) e cobalto (Co), il che la rende fortemente dipendente dalle costose risorse di tungsteno.
I cermet sono a base di carbonitruro di titanio, Ti(C,N), o di allumina, Al₂O₃, e non utilizzano tungsteno. Ciò consente loro di evitare l'esposizione diretta all'aumento dei prezzi del tungsteno.
Secondo i dati di mercato di marzo 2026, il carbonitruro di titanio di grado industriale a 300 mesh era quotato a circa 535 RMB al chilogrammo, un prezzo nettamente inferiore ai circa 2.400 RMB al chilogrammo della polvere di carburo di tungsteno. I cermet presentano quindi un chiaro vantaggio in termini di costo delle materie prime.
Durezza e tenacità alla frattura
Il carburo cementato utilizzato nell'industria mineraria ha tipicamente una durezza di circa 88,0–90,8 HRA e una tenacità alla frattura di circa 10–15 MPa·m¹ᐟ². Questa combinazione garantisce un'elevata resistenza agli urti e permette al materiale di sopportare impatti ad alta frequenza durante la perforazione delle rocce.
I cermet possono avere una durezza leggermente superiore, pari a circa 90,0–92,0 HRA, ma la loro tenacità alla frattura è inferiore, intorno a 5–10 MPa·m¹ᐟ². Sottoposti a impatti ripetuti, sono più soggetti a scheggiature o fratture.
Limiti di sostituzione attuali
Sebbene i cermet offrano un costo inferiore delle materie prime, al momento non sono in grado di sostituire il carburo cementato in tutte le condizioni di perforazione delle rocce nelle miniere.
La loro minore tenacità rappresenta una limitazione importante nelle applicazioni di perforazione a impatto ad alta frequenza e con carichi pesanti, nonché nelle applicazioni con attrezzature ad alta potenza. Attualmente, i cermet possono essere presi in considerazione solo per applicazioni limitate, come formazioni rocciose estremamente dure e condizioni operative a basso impatto.
Nella scelta del materiale non bisogna considerare solo la durezza e il prezzo, ma anche il carico d'impatto, il comportamento a fatica, l'abrasività della roccia, il design della punta e il rischio di rottura.
Sviluppo futuro
I progressi nella modifica dei cermet, nelle tecnologie di rinforzo e nella produzione di materiali compositi potrebbero migliorare la resistenza agli urti e la tenacità alla frattura.
Se questi miglioramenti tecnici verranno raggiunti e verificati attraverso un utilizzo prolungato sul campo, i cermet potrebbero ampliare la loro applicazione nella perforazione di rocce minerarie. Tuttavia, una sostituzione più ampia del carburo cementato dipenderà da miglioramenti prestazionali misurabili, dalla validazione sul campo e dal costo totale del ciclo di vita.
