탄화규소의 열전도율은 120–150 W/(m·K), 탄화텅스텐의 열전도율은 80–100 W/(m·K)입니다. 이 글에서는 경도, 열전도율, 내식성, PV 한계 및 비용을 비교해 메커니컬 씰 접촉면 재료 선택을 안내합니다.
메커니컬 씰의 회전 링과 고정 링 접촉면은 씰 수명과 신뢰성을 좌우합니다. 탄화규소(SiC)와 탄화텅스텐(WC)은 카본 그라파이트와 함께 널리 사용되는 대표적인 경질 접촉면 재료입니다. SiC는 열전도율과 경도가 더 높고 내식성이 더 뛰어나며, WC는 인성과 충격 저항성이 더 우수합니다. 이 비교에서는 8가지 매개변수를 수치로 비교하고 각 재료에 적합한 조합을 설명합니다.
| 특성 | 탄화규소(SiC) | 탄화텅스텐(WC) |
|---|---|---|
| 열전도율 | 120–150 W/(m·K) | 80–100 W/(m·K) |
| 경도(비커스) | 2500–2800 HV | 1500–1800 HV |
| 강산·강알칼리 내성 | ✓（除 HF） | ◐ |
| 충격 인성 | ◐ | ✓ |
| PV 한계(카본 그라파이트 대비) | ×1.5–2.0 | ×1.0 |
| 밀도 | 3.1 g/cm³ | 14.5 g/cm³ |
| 건식 운전 가능성 | ✓（短时） | ◐ |
| 상대 비용 | ×1.3 | ×1.0 |
고속, 고온, 강한 부식 환경(HF 제외), 단시간 건식 운전 또는 높은 방열 성능이 필요한 씰에는 탄화규소(SiC)를 권장합니다. WC보다 열전도율이 30–50% 높고, 경도는 60% 이상 높으며, PV 한계는 1.5–2배 높습니다. 고체 입자에 의한 충격, 기계적 충돌 위험 또는 높은 인성이 필요한 씰에는 탄화텅스텐(WC)을 권장합니다. WC는 SiC보다 충격 인성이 훨씬 우수해 이 빠짐에 잘 견딥니다. 두 재료 모두 카본 그라파이트와 함께 흔히 사용하며, 그라파이트의 자기 윤활성으로 마찰과 마모를 줄입니다.
SiC is a covalent crystal with efficient phonon heat transfer, giving 120–150 W/(m·K). WC has mixed metallic/covalent bonding and a cobalt binder phase that scatters phonons, giving 80–100 W/(m·K). Higher conductivity lets SiC dissipate frictional heat faster, suiting high-speed seals.
SiC is more corrosion-resistant, withstanding virtually all acids and alkalis (except hydrofluoric acid). WC contains a cobalt binder that leaches out in strong acids, degrading the material, so its corrosion resistance is inferior to SiC.
WC cobalt binder gives a fracture toughness KIc of about 10–15 MPa·m½, 3–4× that of SiC (~3–4 MPa·m½). In particulate media or assembly impact, SiC chips easily while WC resists mechanical shock.
They are usually paired with carbon graphite. Carbon graphite serves as the self-lubricating soft face, while the hard face (SiC or WC) is the wear-resistant counterface. This soft-hard pairing balances low friction with long life — the classic mechanical seal friction pair.
