Мелкодисперсный порошок карбида кремния (SiC) для износостойкого наполнителя в покрытиях, модифицированных ПТФЭ.
Мелкодисперсный порошок карбида кремния (черный/зеленый мелкодисперсный порошок SiC, например, ультрадисперсный порошок с размером частиц 10, 7 и 5 микрон) может использоваться в качестве модифицирующего ПТФЭ износостойкого наполнителя. Это один из основных твердых керамических наполнителей для промышленных износостойких самосмазывающихся покрытий, подходящий для композитных покрытий на основе ПТФЭ на водной/растворительной основе и высокотемпературных износостойких покрытий на основе органосиликона и ПТФЭ.
I. Преимущества включения мелкодисперсного порошка SiC в покрытия из ПТФЭ
1. Значительно улучшенная износостойкость и устойчивость к царапинам: чистый ПТФЭ мягкий и обладает чрезвычайно низкой твердостью, что делает его склонным к износу и отслоению от покрытия из-за возвратно-поступательного трения и царапин от твердых предметов. Карбид кремния (SiC) с твердостью по шкале Мооса 9,2 значительно превосходит по твердости белый корунд и кварц, образуя жесткий поддерживающий каркас внутри покрытия.
— При одинаковых условиях эксплуатации износ покрытия снижается на 70–85%, а срок службы увеличивается в 3–5 раз;
— Он способен выдерживать длительное возвратно-поступательное трение металлических деталей, песка и пластиковых направляющих, что делает его пригодным для использования в условиях интенсивной эксплуатации и повышенной износостойкости.
2. Преодоление присущих ПТФЭ недостатков
1. Улучшенная теплопроводность и рассеивание тепла, предотвращение термического износа.
Чистый ПТФЭ обладает крайне низкой теплопроводностью (0,25 Вт/м·К), легко размягчается и разрушается из-за накопления тепла от трения; карбид кремния обладает превосходной теплопроводностью, быстро рассеивает тепло от трения, улучшая предел теплопроводности покрытия, что делает его пригодным для высокоскоростных уплотнений скольжения и покрытий подшипников.
3. Сниженная текучесть при низких температурах и сопротивление ползучести.
Ограничивая скольжение молекулярных цепей ПТФЭ, покрытие менее подвержено деформации, выпучиванию и смещению при высоких температурах и давлении.
4. Улучшенная адгезия покрытия и ударопрочность.
Твердые микропорошки образуют физическую якорную структуру, улучшая адгезию между покрытием и металлической подложкой, уменьшая отслаивание и растрескивание от ударов.
5. Химическая стабильность. PTFE
SiC устойчив к кислотам, щелочам, растворителям и высоким температурам (температура разложения > 1800℃), что согласуется с коррозионной стойкостью PTFE в широком диапазоне температур и предотвращает коррозию наполнителя в кислых, щелочных, масляных и химических средах.
6. Синергетический эффект системы трения.
ПТФЭ обеспечивает сверхнизкий коэффициент трения и самосмазывание, а карбид кремния (SiC) — износостойкий каркас. Мягкий и твердый композит образует непрерывную и стабильную пленку, что приводит к меньшему износу сопрягаемых деталей и отсутствию сильных колебаний абразивного износа.
II. Ключевые моменты выбора технологического процесса (для нанесения покрытий)
1. Выбор размера частиц.
Отдавайте приоритет ультрадисперсным порошкам SiC, таким как 28 мкм, 20 мкм, 14 мкм, 10 мкм, 7 мкм, 5 мкм:
Крупнозернистый карбид кремния (абразив серии F) легко приводит к образованию шероховатых поверхностей покрытия, царапин на сопрягаемых деталях и засорению распылителя;
— Размер частиц карбида кремния W7-W28 эквивалентен 600-2500 меш, что обеспечивает тонкое и гладкое покрытие без ущерба для гладкости поверхности ПТФЭ.
2. Рекомендуемое соотношение добавления (массовая доля)
— Износостойкое покрытие общего назначения: 8–15% обеспечивает оптимальные общие характеристики и минимальную скорость износа;
— Для тяжелых условий эксплуатации и применений с высокой износостойкостью верхний предел не должен превышать 20%;
превышение 20% приведет к двум основным проблемам:
1. Снижение содержания ПТФЭ приводит к значительному ухудшению антипригарных свойств и самосмазывания;
2. Избыток порошка затрудняет диспергирование, что приводит к осаждению покрытия, плохому выравниванию распыления и склонности к образованию микропор и хрупкости покрытия.
3. Ключ к дисперсии: модификация силановым связующим агентом.
Порошок SiC имеет сильно полярную поверхность, и прямое добавление его в эмульсию ПТФЭ/силиконовую смолу легко приводит к агломерации и осаждению; использование силанов KH550/KH560/KH570 для модификации поверхности улучшает совместимость порошка с органическими смолами и ПТФЭ, значительно повышая стабильность суспензии.
III. Сценарии применения
1. Промышленное износостойкое самосмазывающееся покрытие:
уплотнительные поверхности гидравлических клапанов, подшипники скольжения, износостойкие покрытия для зубчатых передач и антипригарные износостойкие слои для роликов конвейеров;
2. Износостойкое разделительное покрытие для пресс-форм. Используется
в резиновых и пластиковых литьевых формах, формах для литья под давлением, сочетая антипригарные свойства с устойчивостью к эрозии и износу;
3. Высококачественное антипригарное покрытие для кухонной посуды:
противни, профессиональные сковороды, устойчивое к долговременным царапинам от металлических лопаток;
4. Коррозионно-стойкое и износостойкое композитное покрытие. Подходит
для химического оборудования, смесительных валов, облицовки насосов, устойчивое к воздействию среды и эрозии частицами.
