Polvo fino de carburo de silicio (SiC) para relleno resistente al desgaste en recubrimientos modificados con PTFE.
El carburo de silicio en polvo fino (SiC negro/verde, como el polvo ultrafino de 10 micras, 7 micras y 5 micras) puede utilizarse como relleno resistente al desgaste modificado con PTFE. Es uno de los rellenos cerámicos duros más utilizados en recubrimientos autolubricantes resistentes al desgaste para uso industrial, y es adecuado para recubrimientos compuestos de PTFE a base de agua o disolventes, así como para recubrimientos organosilícicos-PTFE resistentes al desgaste a altas temperaturas.
I. Ventajas de incorporar polvo fino de SiC en recubrimientos de PTFE
1. Resistencia al desgaste y a los arañazos significativamente mejorada: El PTFE puro es blando y tiene una dureza extremadamente baja, lo que lo hace propenso al desgaste y al desprendimiento del recubrimiento debido a la fricción recíproca y a los arañazos causados por objetos duros. El SiC, con una dureza Mohs de 9,2, supera con creces la del corindón blanco y el cuarzo, formando una estructura de soporte rígida dentro del recubrimiento.
– En las mismas condiciones de trabajo, el desgaste del recubrimiento se reduce entre un 70 % y un 85 %, y la vida útil se prolonga entre 3 y 5 veces;
– Puede resistir la fricción recíproca a largo plazo de piezas metálicas, arena y deslizadores de plástico, lo que lo hace adecuado para condiciones de uso intensivo y alta resistencia al desgaste.
2. Superación de las deficiencias inherentes del PTFE
1. Mejora de la conductividad y disipación térmica, evitando el desgaste térmico.
El PTFE puro tiene una conductividad térmica extremadamente baja (0,25 W/m·K), lo que provoca que se ablande y falle fácilmente debido a la acumulación de calor por fricción; el SiC tiene una conductividad térmica excelente, disipando rápidamente el calor por fricción y mejorando el límite PV del recubrimiento, lo que lo hace adecuado para sellos deslizantes de alta velocidad y recubrimientos de cojinetes.
3. Menor flujo en frío y resistencia a la fluencia.
Al limitar el deslizamiento de las cadenas moleculares de PTFE, el recubrimiento es menos propenso a la deformación, el abultamiento y el desplazamiento bajo altas temperaturas y presiones.
4. Mayor adherencia del recubrimiento y resistencia al impacto.
Los micropolvos duros forman una estructura de anclaje físico que mejora la adherencia entre el recubrimiento y el sustrato metálico, reduciendo el desprendimiento y el agrietamiento por impactos.
5. Estabilidad química compatible con PTFE
El SiC es resistente a ácidos, álcalis, disolventes y altas temperaturas (temperatura de descomposición > 1800 ℃), compatible con la resistencia a la corrosión a amplia temperatura del PTFE, lo que evita la falla por corrosión del relleno en condiciones de medios ácidos, alcalinos, oleosos y químicos.
6. Efecto sinérgico del sistema de fricción:
El PTFE proporciona una autolubricación con un coeficiente de fricción ultrabajo, mientras que el SiC proporciona una estructura resistente al desgaste. El compuesto blando y duro forma una película de transferencia continua y estable, lo que reduce el desgaste de las piezas en contacto y elimina las fluctuaciones severas del desgaste abrasivo.
II. Puntos clave para la selección del proceso (para recubrimientos)
1. Selección del tamaño de partícula
Priorice los polvos de SiC ultrafinos como 28 μm, 20 μm, 14 μm, 10 μm, 7 μm, 5 μm:
– El SiC de grano grueso (abrasivos de la serie F) provoca fácilmente superficies de recubrimiento rugosas, arañazos en las piezas de contacto y obstrucción de la pistola pulverizadora;
– El tamaño de partícula del carburo de silicio W7-W28 es equivalente a 600-2500 mallas, lo que da como resultado un recubrimiento fino y liso sin comprometer la suavidad de la superficie del PTFE.
2. Proporción de adición recomendada (fracción de masa)
– Recubrimiento general resistente al desgaste: entre el 8 % y el 15 % proporciona un rendimiento general óptimo y la menor tasa de desgaste;
– Para aplicaciones de alta resistencia al desgaste y uso intensivo, el límite superior no debe exceder el 20%;
exceder el 20% causará dos problemas importantes:
1. La reducción del contenido de PTFE conlleva una disminución significativa de la antiadherencia y la autolubricación;
2. El exceso de polvo dificulta la dispersión, lo que provoca la sedimentación del recubrimiento, una mala nivelación de la pulverización y una tendencia a la aparición de poros y fragilidad en el recubrimiento.
3. Clave para la dispersión: Modificación con agente de acoplamiento de silano.
El polvo de SiC tiene una superficie altamente polar, y su adición directa a la emulsión de PTFE/resina de silicona provoca fácilmente aglomeración y sedimentación; el uso de silanos KH550/KH560/KH570 para la modificación de la superficie mejora la compatibilidad del polvo con resinas orgánicas y PTFE, lo que aumenta significativamente la estabilidad de la suspensión.
III. Escenarios de aplicación
1. Recubrimiento autolubricante industrial resistente al desgaste
para superficies de sellado de válvulas hidráulicas, cojinetes deslizantes, recubrimientos resistentes al desgaste de engranajes y capas antiadherentes resistentes al desgaste para rodillos transportadores;
2. Recubrimiento desmoldante resistente al desgaste
para moldes de inyección de caucho y plástico, moldes de fundición a presión, que combina un desmoldante antiadherente con resistencia a la erosión y al desgaste;
3. Revestimiento antiadherente de alta gama para
utensilios de cocina, moldes para hornear, sartenes comerciales, resistente a arañazos a largo plazo causados por espátulas metálicas;
4. Recubrimiento compuesto resistente a la corrosión y al desgaste.
Equipos químicos, ejes de mezcla, revestimientos de bombas, resistente a la erosión por partículas y fluidos.
