Polvere fine di carburo di silicio SiC per riempitivo resistente all’usura in rivestimenti modificati con PTFE
La polvere fine di carburo di silicio (polvere fine di SiC nera/verde, ad esempio da 10 micron, 7 micron e 5 micron) può essere utilizzata come riempitivo antiusura modificato con PTFE. È uno dei principali riempitivi ceramici duri per rivestimenti autolubrificanti industriali resistenti all’usura, adatto per rivestimenti compositi in PTFE a base d’acqua/solvente e rivestimenti antiusura ad alta temperatura organosilicici in PTFE.
I. Vantaggi dell’incorporazione di polvere fine di SiC nei rivestimenti in PTFE
1. Resistenza all’usura e ai graffi notevolmente migliorata: il PTFE puro è morbido e ha una durezza estremamente bassa, il che lo rende soggetto a usura e distacco dal rivestimento a causa dell’attrito alternato e dei graffi provocati da oggetti duri. Il SiC, con una durezza Mohs di 9,2, supera di gran lunga quella del corindone bianco e del quarzo, formando uno scheletro di supporto rigido all’interno del rivestimento.
– Nelle stesse condizioni di lavoro, l’usura del rivestimento si riduce del 70%-85% e la durata utile si allunga di 3-5 volte;
– È in grado di resistere all’attrito alternato prolungato generato da parti metalliche, sabbia e cursori in plastica, risultando quindi adatto a condizioni di utilizzo gravose e resistenti all’usura.
2. Superare le carenze intrinseche del PTFE
1. Migliore conduttività termica e dissipazione, per prevenire l’usura termica.
Il PTFE puro ha una conduttività termica estremamente bassa (0,25 W/m·K), si ammorbidisce e si deteriora facilmente a causa dell’accumulo di calore da attrito; il SiC ha un’eccellente conduttività termica, dissipando rapidamente il calore da attrito e migliorando il limite PV del rivestimento, rendendolo adatto per guarnizioni di scorrimento ad alta velocità e rivestimenti per cuscinetti.
3. Riduzione della deformazione a freddo e della resistenza allo scorrimento viscoso.
Limitando lo slittamento delle catene molecolari del PTFE, il rivestimento è meno soggetto a deformazioni, rigonfiamenti e spostamenti ad alte temperature e pressioni.
4. Migliore adesione del rivestimento e resistenza agli urti
Le micropolveri dure formano una struttura di ancoraggio fisica, migliorando l’adesione tra il rivestimento e il substrato metallico, riducendo il distacco e le crepe dovute agli urti.
5. Stabilità chimica compatibile con PTFE
SiC è resistente ad acidi, alcali, solventi e alte temperature (temperatura di decomposizione > 1800℃), compatibile con l’ampia resistenza alla corrosione a diverse temperature del PTFE, prevenendo la corrosione del riempitivo in presenza di acidi, alcali, oli e agenti chimici.
6. Effetto sinergico del sistema di attrito
Il PTFE fornisce un’autolubrificazione con coefficiente di attrito estremamente basso, mentre il SiC fornisce uno scheletro resistente all’usura. Il composito morbido e duro forma una pellicola di trasferimento continua e stabile, con conseguente minore usura delle parti a contatto e assenza di forti fluttuazioni dell’usura abrasiva.
II. Punti chiave per la selezione del processo (per i rivestimenti)
1. Selezione della granulometria
Dare priorità alle polveri di SiC ultrafini come 28μm, 20μm, 14μm, 10μm, 7μm, 5μm:
– Il SiC a grana grossa (abrasivi serie F) provoca facilmente superfici di rivestimento ruvide, graffi sulle parti di accoppiamento e intasamenti della pistola a spruzzo;
– Le dimensioni delle particelle di carburo di silicio W7-W28 sono equivalenti a 600-2500 mesh, il che si traduce in un rivestimento fine e liscio senza compromettere la levigatezza superficiale del PTFE.
2. Rapporto di aggiunta raccomandato (frazione di massa)
– Rivestimento antiusura generale: l’8%-15% garantisce prestazioni complessive ottimali e il tasso di usura più basso;
– Per applicazioni gravose e ad alta resistenza all’usura, il limite superiore non deve superare il 20%;
superare il 20% causerà due problemi principali:
1. La riduzione del contenuto di PTFE comporta una significativa diminuzione delle proprietà antiaderenti e autolubrificanti;
2. Un eccesso di polvere rende difficile la dispersione, con conseguente sedimentazione del rivestimento, scarsa uniformità dello spruzzo e tendenza alla formazione di fori e fragilità nel rivestimento.
3. Chiave per la dispersione: modifica con agente di accoppiamento silanico
La polvere di SiC ha una superficie altamente polare e l’aggiunta diretta all’emulsione di PTFE/resina siliconica porta facilmente all’agglomerazione e alla sedimentazione; l’utilizzo di silani KH550/KH560/KH570 per la modifica superficiale migliora la compatibilità della polvere con le resine organiche e il PTFE, migliorando significativamente la stabilità della sospensione.
III. Scenari applicativi
1. Rivestimento autolubrificante industriale resistente all’usura:
superfici di tenuta delle valvole idrauliche, cuscinetti a strisciamento, rivestimenti resistenti all’usura degli ingranaggi e strati antiaderenti resistenti all’usura per rulli trasportatori;
2. Rivestimento antiaderente resistente all’usura per
stampi a iniezione di gomma e plastica, stampi per pressofusione, che combina proprietà antiaderenti con resistenza all’erosione e all’usura;
3. Rivestimento antiaderente di alta qualità per utensili da cucina:
teglie da forno, padelle professionali, resistente ai graffi a lungo termine causati dalle spatole metalliche;
4. Rivestimento composito resistente alla corrosione e all’usura.
Apparecchiature chimiche, alberi di miscelazione, rivestimenti di pompe, resistente all’erosione da parte di fluidi e particelle.
