Технология нанесения тефлона на металл

Покрытия на основе политетрафторэтилена (тефлона) обладают отличными защитными и разделительными свойствами. Они широко применяются для обслуживания узлов и механизмов различного оборудования. Технология нанесения тефлона на металл

Открытие тефлона было случайным. В 1938 году ученый Рой Планкетт из химического концерна DuPont обнаружил, что газ тетрафторэтилен, закачанный в баллоны под давлением, меняет свое агрегатное состояние и превращается в белый порошок. Данное вещество он назвал полимерным тетрафторэтиленом (ПТФЭ, тефлон).

Путем дальнейших исследований выяснилось, что ПТФЭ обладает нулевой гигроскопичностью, высокими диэлектрическими свойствами, устойчивостью ко многим агрессивным веществам: уксусной, азотной, серной кислоте, спиртам, бензину, фреонам, эфирам, грибку и плесени.

Позже были открыты и другие свойства политетрафторэтилена:

  • Негорючесть
  • Неподверженность коррозии
  • Стойкость к УФ-излучению
  • Высокая температура плавления (+260 °C, у некоторых разновидностей – до +327 °C)
  • Очень низкий коэффициент трения даже при отрицательных температурах

В 1941 году был получен патент на ПТФЭ и началось его производство. Первоначально вещество активно использовалось в военной сфере и промышленности – для производства прокладок, клапанов, подшипников и др.

В 1949 году политетрафторэтилен начали применять в пищевой промышленности. В 1955 году была выпущена первая в мире сковорода с антипригарным покрытием на основе тефлона. Спустя год появилась компания Tefal Corporation, которая по сей день производит кухонную утварь, являющуюся эталоном качества.

Области применения тефлона

Сегодня тефлоновые покрытия пользуются высоким спросом в электротехнической, пищевой, химической промышленности, медицине и военной сфере.

На химических производствах ПТФЭ покрывают трубопроводы для перекачки различных агрессивных жидкостей. В тяжелой промышленности, например, станкостроении, его наносят на подшипниковые и другие узлы, работающие под воздействием больших нагрузок.

Пластины из фторопласта используются в строительстве – при возведении мостов, эстакад и путепроводов. Благодаря им пролеты, из которых состоят конструкции, откликаются на вибрации, что особенно важно для регионов с повышенной сейсмической активностью. По этим же причинам тефлоновые пластины используются при строительстве высотных зданий в местах крепления балок.

Химическая инертность, текучесть и гидрофобность позволяют использовать ПТФЭ для уплотнения фланцевых и резьбовых трубных соединений. Самый яркий пример – лента ФУМ.

Термостойкий политетрафторэтилен нашел применение при производстве аэрокосмической и высокочастотной техники.

В пищевой промышленности тефлоном обрабатывают сальники и внутренние поверхности труб, по которым перекачиваются эмульгаторы, жиры, молоко, растительные масла и другие жидкости.

На текстильных производствах жидким ПТФЭ покрывают ткани. Это придает им дополнительную прочность, грязеооталкивающие свойства, устойчивость к моющим составам. Из таких материалов изготавливают влаго-и ветрооталкивающую одежду, кухонные скатерти и другие изделия.

В медицине тефлон используют в сфере протезирования и имплантирования. Он является составным компонентом для сердечных клапанов, искусственных сосудов и т.д.

Технология нанесения тефлона на металл

Самое известное применение тефлона – производство посуды и бытовой техники. Его используют в качестве антипригарного покрытия для сковород, кастрюль, форм для выпечки, утюгов и т.д. ПТФЭ наносится на лезвия бритв для облегчения скольжения и увеличения срока их службы.

Смазочные материалы на основе тефлона

Тефлон – самое скользкое в мире вещество. Его коэффициент трения меньше, чем у тающего льда. Именно поэтому ПТФЭ активно используется производителями смазочных материалов. Политетрафторэтилен входит в состав многих автомобильных масел, пластичных смазок, паст, полиролей и антифрикционных покрытий – составов, служащих для снижения износа и трения взаимодействующих поверхностей.

Средства с мелкодисперсным ПТФЭ обладают высокой износостойкостью и прочностью смазочного слоя.

Частицы тефлона улучшают скольжение металлических и пластиковых поверхностей, снижают их трение и фрикционный износ.

Химическая стойкость политетрафторэтилена выше, чем у любого другого синтетического материала или благородного металла. Благодаря этому ПТФЭ-покрытия не разрушаются под воздействием растворителей, кислот, масел и других агрессивных сред.

Кроме того, на полностью полимеризовавшиеся покрытия не налипает грязь, пыль и другие абразивы. Материалы на основе тефлона являются отличными разделительными агентами.

Благодаря уникальным свойствам ПТФЭ покрытия на его основе характеризуются высокой термостабильностью, отличными противоизносными и противозадирными свойствами, практически полной инертностью к агрессивным веществам.

В качестве примера можно привести антифрикционные твердосмазочные покрытия MODENGY.

В линейку MODENGY входит группа материалов, изготовленных на основе политетрафторэтилена и полимерных связующих компонентов. Их отверждение происходит при нагреве, а диапазон рабочих температур после полимеризации составляет от -70 до +250 °C.

К числу ПТФЭ-покрытий относятся MODENGY 1010, MODENGY 1011, MODENGY 1012, MODENGY 1014, MODENGY PTFE-A20. Они отличаются составом (в MODENGY 1014, помимо политетрафторэтилена, входит дисульфид молибдена) и некоторыми эксплуатационными характеристиками.

Технология нанесения тефлона на металл

Общими свойствами покрытий MODENGY с политетрафторэтиленом являются:

  • Высокая адгезия
  • Очень низкий коэффициент трения
  • Устойчивость к воздействию агрессивных химикатов
  • Работоспособность в запыленной среде
  • Водостойкость
  • Высокие противоизносные и антикоррозионные свойств

Выбор покрытий на основе ПТФЭ следует осуществлять исходя из конструкционных особенностей и условий эксплуатации деталей, а также поставленной задачи.

Покрытия MODENGY 1011, MODENGY 1011, MODENGY 1014 успешно применяются при обслуживании крепежа.

MODENGY PTFE-A20 наносится на направляющие фасовочных машин. В результате значительно снижается трение и улучшается скольжение упаковочной пленки, движущейся вдоль так называемого «воротника».

Технология нанесения тефлона на металл

Нанесение и восстановление тефлонового покрытия (нанесение PTFE)

Технология нанесения тефлона на металл

Технология нанесения тефлона на металл

Нанесение антипригарного антиадгезивнного тефлонового покрытия (покрытие тефлоном, или как его по-научному называют «PTFE» – политетрафторэтилен или фторопласт) практически на любые материалы и поверхности изделий из алюминия и его сплавов, стали, чугуна, и т.д. (используется импортное сырье).

Область применения тефлоновых покрытий (PTFE)

Нанесение тефлона (тефлонизация) может выполнятся для следующих деталей и оборудования:

  • хлебопекарная и кондитерская промышленность: формы, противни, листы для выпечки булочек, печенья, багетов, круассанов, приготовления пиццы; формы для изготовления шоколада, конфет, козинак и т.д.;
  • мясная и молочная промышленность: термоплиты и термоножи;
  • холодильная промышленность: антиадгезионные материалы в зоне низких температур (полуфабрикаты, свежезамороженное тесто, пельмени, пицца и т.д.);
  • медицинская техника: контейнеры для перевозки и хранения замороженных органов и плазмы крови;
  • множительная, флексографическая и оргтехника: валы и ролики множительных машин;
  • упаковочная техника: ножи для сварки термопластичных пластмасс;
  • пресс-формы для формирования изделий из термопластичных пластмасс, вспененного полистирола и резины;
  • текстильная промышленность: на валах;
  • деревообрабатывающая промышленность: торцевые поверхности фрез и дисковых пил;
  • сварочные зеркала для сварки полиэтиленовых, полипропиленовых труб.

Покрытие тефлоном выполняется промышленным способом, включающим в себя несколько поэтапных технологических процессов. Подбор типа тефлонового покрытия и режим его нанесения выполняется с учетом функционального назначения изделия (детали) и условий его эксплуатации.

Основные типы покрытий:

  • двухcлойное покрытие PTFE;
  • порошковое покрытие PFA;
  • керамическое покрытие «CERAM».

Основные достоинства тефлоновогопокрытия(PTFE):

  • термостойкость от -150°С до +300°С (кратковременно до +350°С);
  • высокие антифрикционные, антиадгезионные и диэлектрические свойства;
  • высокая химическая и биохимическая стойкость;
  • биологическая инертность (тефлон безвреден для организма).

Возможно восстановление б/у тефлонового покрытия, в том числе на изделиях сложной геометрической формы. 

Стоимость и срок исполнения заказа зависит от области применения изделия, его геометрии, массы и материала. Согласовывается на стадии оформления заказа.

Антипригарное тефлоновое покрытие (PTFE)  – наносим и восстанавливаем тефлон на деталях и изделиях

Как правило, в процессе эксплуатации деталей и изделий, покрытых антипригарным слоем, важную роль играет его целостность. При интенсивной эксплуатации, происходит износ этого слоя, и деталь начинает терять свои функциональные свойства (увеличивается адгезия – “прилипание”).

Необходимо заменять деталь на новую, вкладываясь в его стоимость. Альтернативой этому вложению является замена антипригарного слоя (восстановление тефлона), вместо замены детали.

Если просто заново покрыть тефлоном поверхность детали (по специальной реставрационной технологии), то первоначальные свойства и функции детали значительно восстановятся.

Наша компания поможет Вам восстановить антипригарное тефлоновое покрытие (PTFE – политетрафторэтилен или фторопласт) на металлической поверхности различных деталей и изделий (нагревательные элементы, сварочные ножи, пресс-формы, штампы и т.д.) с целью сокращения затрат на ремонт и модернизацию Вашего производства, а также покрыть тефлоном (антипригарным тефлоновым покрытием) новые детали и изделия для придания им антиадгезивных и антипригарных свойств.

  •    
  •                Противни для выпечки
  •      чизкейков — покрытие «CERAM»
  •        
  • Основные свойства тефлонового покрытия:
  • — термостойкость от -150°С до +300°С (кратковременно до +350°С); — высокие антифрикционные, антиадгезивные и диэлектрические свойства; — высокая химическая и биохимическая стойкость;
  • — биологическая инертность (контакт с пищевыми продуктами).
  • Антипригарное покрытие
  • Антипригарное покрытие — разработано на основе полимера политетрафторэтилен (PTFE), это инертный материал со свойствами близкими к свойствам благородных металлов и способностью не вступать в химические реакции с большим числом агрессивных сред, не токсичны.
  • Основные характеристики антипригарных покрытий:
Читайте также:  Маркировка бирок для металла

-термостойкость (антипригарные поверхности сохраняют целостность при разогреве до 300°С); -высокая стойкость к истиранию;

-легкость очистки.

Антипригарное покрытие не обладает высокой прочностью поверхности и боится механических повреждений, поэтому не рекомендуется применять металлические предметы при очистке поверхности с антипригарным покрытием.

Нанесение тефлонового покрытия

Технология нанесения тефлона на металл

История тефлоновой сковородки началась с того, что в лабораториях всемирно известного производителя пороха изобрели удивительный порошок. Он не реагировал ни с какими растворителями и кислотами, и абсолютно не боялся огня. Покрытые им поверхности становились удивительно скользкими и эти свойства тефлона тут же применили в военной промышленности. Им стали покрывать пули и дула орудий. И конечно же на долгие годы засекретили. Только через десять лет антипригарные свойства тефлона осчастливили домохозяек всего мира. Ведь к тефлоновому покрытию сковородок не прилипали ни американские стейки, ни российские котлеты. Даже самый сильный клей не может справится с тефлоном. Напрашивается вопрос, а как же сам тефлон прилипает к сковородке?

Раньше тефлон был объектом стратегического назначения под кодовым названием «К-416» и использовался для одной из частей атомной бомбы. Его так же применяли в авиационных двигателях, при производстве взрывчатых веществ и в радарных системах бомбардировщиков.

Исследователям тефлона и специалистам пришлось столкнуться с очень сложной проблемой, как заставить секретный материал прикрепиться к чему либо.

Чего они только не делали: использовали тефлоновый порошок для нанесения на провода, расплавляя его, изготавливали эмаль и распыляли или наносили на поверхность кистью, обжигали.

И наконец, листы тефлона просто напросто прибивали гвоздями к стратегическим объектам.

Сегодня на предприятие тефлон попадает в жидком виде. Это тефлоновая пыль смешанная с водой. Перед тем как приступают к работе, антипригарный состав тщательно взбалтывают, чтобы на готовом покрытии не появились комочки.

Для того, что бы нанести тефлон на сковородку с неё нужно «содрать кожу». Посуду обрабатывают струей алюминиевого песка под давлением от пяти до восьми атмосфер. После этой процедуры на её поверхности образовываются тысячи микро царапин. Заполнив каждую из них, покрытие и зацепляется за сковородку.

Но перед этим с посуды смывают абразивную пыль и наносят грунт. Он является первым слоем покрытия и в отличии от антипригарного покрытия моментально липнет к сковороде. А вот на грунт уже наносят сам тефлон.

Его требуется примерно пять грамм на одну сковороду, ведь он ложится очень тонким слоем 20-25 микрон. Жидкий, напылённый тефлон моментально впитывается в просушенный грунт. Но для того, что бы он закрепился, сковородки отправляют в печь.

При температуре 440 градусов тефлоновый раствор проникает в микропоры грунта и сплавляется с ним. Именно благодаря грунту тефлон прочно удерживается на поверхности.

Так рождается детище современного кухонного оборудования – сковорода с тефлоновым покрытием и с невидимым, но очень важным компонентом – слоем грунта под ним.

Тефлоновые покрытия

Одно из важных направлений деятельности нашей компании – это нанесение тефлонового покрытия на практически любые металлические детали и изделия. Нанесенный на поверхность тонким слоем тефлон (PTFE) предотвращает коррозию стальных и чугунных, а также изготовленных из различных алюминиевых сплавов элементов. В своей работе мы используем только лучшее импортное сырье!

Вы можете обратиться к нам как для тефлонирования новых деталей, которое придаст им антикоррозийные и антипригарные свойства, так и для восстановления защитного покрытия на уже бывших в употреблении элементах – в том числе изделиях, обладающих сложной геометрией. Сделать повторное покрытие тефлоном намного выгоднее, чем купить новую оснастку и инвентарь, и позволяет в разы увеличить сроки их полезной эксплуатации.

Свойства тефлоновых покрытий и области их применения

Технология нанесения тефлона на металл

В нашей компании в Санкт-Петербурге промышленная технология нанесения тефлонового покрытия включает в себя несколько этапов. На каждом из них выполняется определенный технический процесс. Выбор оптимально подходящего вида покрытия (двухслойное, порошковое, керамическое) и режим, на котором оно будет наноситься на поверхность, определяется тем, как будет эксплуатироваться изделие и для чего оно предназначено.

Покрытие тефлоном деталей позволяет обеспечить их устойчивость к высоким и низким температурам (термостойкость тефлонового слоя варьируется от -200°С до +350°С) а также высокие диэлектрические и противовибрационные свойства. После профессионального нанесения тефлона возможен контакт изделий с пищевыми продуктами (их взаимодействие с тефлоном безопасно для организма человека), а также различными химическими составами и реактивами.

Тефлонизация может быть выполнена практически для любого оборудования и деталей, в частности для:

  • медтехники, в частности – специальных контейнеров, в которых осуществляется хранение и транспортировка плазмы крови и органов после заморозки для трансплантации;
  • различных противней, форм и листов для выпечки кондитерских и мучных изделий;
  • термоножей и термоплит, которые широко применяются в мясной и молочной промышленности;
  • элементов холодильного оборудования, которые используются в зонах пониженных температур;
  • также тефлонизация используется для нанесения защитного покрытия на валы оргтехники, флексографической и копировальной техники;
  • кроме того, покрытие тефлоном PTFE (ПТФЭ) предохраняет от повреждений поверхность пресс-форм, предназначенных для изготовления изделий из резины, термостатичного пластика и полистирола;
  • наконец, это покрытие позволяет увеличить срок полезной эксплуатации оборудования, которой применяется в текстильной, деревообрабатывающей и других видах промышленности.

Важно! Эта разновидность антипригарного покрытия не отличается высокой прочностью – механическое воздействие может нарушить его целостность. Для очищения деталей с нанесенным на их поверхность тефлоном не используйте жесткие абразивы и металлические предметы. Для увеличения срока службы деталей и оборудования, контактирующих с металлами, используйте износостойкое покрытие.

Предложения для:

ПОИСК

    Метод нанесения пластмассовых порошков из суспен-31Ш применяют главным образом для получения фторопластовых покрытий. Для этого можно использовать фторопласт-3 и фторопласт-ЗМ в виде 30%-ной суспензии в спиртоксилольной смеси и специальный тонкодисперсный фторопласт-4Д в виде водной суспензии.

На предварительно подготовленную (пескоструйной обработкой) металлическую поверхность суспензию накосят наливом, окунанием или пульверизацией  [c.139]     Наиболее часто употребляется фторопласт-4 (тефлон).

При комнатной температуре фторопласт-4 относительно мягок и имеет твердость по Бринеллю 3—4 кГ1мм , при температуре выше 327° он превращается из молочно-белого в аморфный прозрачный гель и обладает в этом состоянии высокой адгезионной способностью. Имеется много других модификаций фторопласта.

Разработаны методы нанесения тонкого поверхностного слоя смеси фторопласта с (25—50% по объему) дисульфидом молибдена (МоЗг). Для нанесения покрытий на поверхности трения разработаны специальные составы (пасты, связки, суспензии). Такие покрытия могут наноситься практически на любые материалы металлы, резину, пластмассы.

На подготовленные поверхности антифрикционные суспензии наносятся либо распылением, [c.

130]

    Суспензия фторопласта-4Д, содержащая поверхностно-активные вещества, смачивает любые поверхности, но перед нанесением ее поверхность металла или другого м териала должна быть очищена от загрязнений о помощью дробеструйной обработки, обезжирена растворителями и просушена при 360—370° С. Суспензия наносится на изделие методами полива или окунания. После слива избытка суспензии покрытие сушится на воздухе при обычной температуре или нагревается до 100° С. [c.300]

    МЕТОД НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ ИЗ СУСПЕНЗИИ ФТОРОПЛАСТА-ЗМ [c.344]

    К числу недостатков способа получения покрытий из суспензии фторопласта-3 относятся сложный режим термической обработки и многослойность покрытия (последовательно наносят 10—12 слоев при толщине покрытия 15—20 мкм). Новый метод получения покрытий из модифицированного фторопла-ста-Зм позволяет получить покрытие толщиной 250 мкм при нанесении только пяти слоев. [c.432]

    Фторопласт-3 применяют для производства пленок и защитных покрытий методом нанесения нескольких слоев суспензии в ксилоле или этиловом спирте и последующего спекания каждого слоя при температуре выше 260° С.

Каждый слой покрытия имеет толщину около 0,01 мм, поэтому для получения хорошей защитной пленки требуется не менее пяти слоев. Степень адгезии покрытия к чистым поверхностям деталей, изготовленных из черных металлов, составляет 20—30 кгс/см .

Фторопласт-3 используется для покрытия внутренних поверхностей деталей арматуры, небольших деталей трубопроводов и приборов. [c.115]

    Пленки из фторопласта-3 наносятся любыми методами на металлические поверхности из суспензии смеси этилового спирта с ксилолом.

После нанесения слоя суспензии производится сушка с целью удаления растворителей, вначале при комнатной температуре или при 50—60° С, а затем при 150° С Высушенное покрытие сплавляется при 260—270° С в течение 10—20 мин при прогреве всего изделия до этой температуры. [c.432]

    Для получения покрытий суспензию фторопласта-3 наносят на покрываемый предмет обычными методами (кистью, окунанием, поливом, пульверизацией). Нанесенный слой суспензии сначала высушивают при комнатной температуре, а затем при 90° (для стабилизированных суспензий) или 125°С (для спиртоксилольных суспензий). После испарения растворителей на поверхности изделия остается слой порошкообразного полимера. [c.313]

    Фторопласт-30 используют для получения коррозионностойких покрытий путем нанесения в виде суспензий в спирте (концентрации полимера 18—25%) или методами порошкового напыления. Оплавление проводят при температуре 220—240 °С С последующим охлаждением в воде или на воздухе. [c.314]

    Фторопласт-3 характеризуется высокой стойкостью в агрессивных средах и растворителях (но несколько меньшей, чем фторопласты-4 и 4Д), хорошими диэлектрическими свойствами, высокой прочностью, отсутствием хладотекучести. По теплофизическим свойствам он превосходит полиэтилен при повышенных температурах растворяется в ароматических и хлорированных углеводородах.

Пленки нз фторопласта-3 также обладают низкими адгезионными свойствами и для их использования в качестве покрытий необходима подготовка (активация) поверхности. Так как беспористые покрытия из фторопласта-3 можно получать нанесением суспензий, то этому методу отдается предпочтение, Из модифицированного фторопласта Ф-ЗМ метолом непрерывной экструзии получают листовые материалы.

[c.79]

    Модифицированный фторопласт-4Д представляет собой водную суспензию тонкодисперсного порошка фторопласта-4. Он отличается от обычного политетрафторэтилена формой частиц и несколько меньшим молекулярным весом .

Водные суспензии фторопласта-4Д, стабилизированные поверхностно-активными веществами, используются для нанесения покрытий, изготовления пленок, пропиток и т. п. Из водных суспензий можно получать также пасту осаждением порошка и введением в него бензина, вазелинового масла, ксилола и толуола.

Такая паста может быть использована затем для пере работки методом экструзии с последующим спеканием изделий при 370 °С. Таким способом изготовляют трубки и другие изделия с более сложным профилем. Эту же пасту можно применять в качестве химически и термически стойких сальниковых набивок или прокладок.

Фторопластовые уплотнительные материалы ФУМ (МРТУ 6-М870—62) и набивки (ВТИ ПО—62) широко используются для соединений, затворов и других конструкционных узлов, работающих в условиях трения, вибраций, повышенных температур и агрессивных сред . [c.89]

    Все возрастающее применение находит способ получения многослойных и комбинированных пленок, заключающийся в нанесении на основу (полимерные пленки, целлофан, фольгу) покрытия из раствора или суспензии полимера с последующей его сушкой. Этот метод используют для полимеров, не образующих пленку по обычной технологии (например, для некоторых фторопластов, полиимидов [c.173]

    Пеитапласты обладают хорошими механическими свойствами, повышенной ио сравнению с другими термопластами теплостойкостью и высокой химической стойкостью. По хи.

мической стойкости пентапласты уступают лишь фторопластам они водостойки, устойчивы к воздействию щелочей, кислот ( роме сильно окисляющих) и большей части органических растворителей. Предел рабочей температуры пентапластов 120 °С, а в некоторых случаях достигает 140 °С.

Важной особенностью пентапластов является возможность нанесения покрытия в виде суспензии и лака, например методом вихревого напыления. [c.38]

    Защитные покрытия из фторопласта-3 по стали и алюминию, нанесенные из спирто-ксилольной суспензии по методу, разработанному в ГИПХе, испытаны на ряде агрессивных производств хлорной промышленности (производства хлората натрия, двуокиси хлора и хлорита натрия и др.). Суспензия фторопласта-3 применяется также для покрытия емкостей и тары под особо чистые продукты, применяемые в полупроводниковой технике. Назначением покрытия является предупреждение возможности загрязнения продукта следами металла. [c.131]

Покрытия PTFE для анодированного алюминия

Предприятиям, специализирующимся на анодировании алюминия, нередко заказывают обработку изделий, которая задействует политетрафлороэтилен (PTFE) – в качестве основного покрытия либо как материал для насыщения. Область применения подобных материалов – предметы домашнего обихода (кухонная утварь) и разнообразные шарниры и крепления.

Достаточно ознакомиться со списком основных тем форума на специализированном сайте www.finishing.com, чтобы понять, насколько актуальным этот вопрос является для металлообрабатывающих предприятий.

Данная статья представляет собой обзор процессов и технологий, предлагаемых на современном отраслевом рынке, некоторые из которых распространяются под уже известными торговыми марками, такими, как «TUFRAM» (www.

magnaplate.com).

Необходимо различать такие понятия, как «покрытие PTFE на анодированном алюминии» и «насыщение пор оксидной пленки политетрафлороэтиленом». Однако насколько оба эти способа обработки связаны со стадией уплотнения? Как показывает исследование, проведенное в этой сфере, не дает четкого ответа на данный вопрос.

НЕПРИЛИПАЮЩИЕ ПОКРЫТИЯ

Анодные пленки на алюминии часто покрывают внешним слоем органических красителей или смол, и, несмотря на свою химическую пассивность, покрытия PTFE не являются исключением в этом отношении. Однако необходимо отметить, что это покрытие обладает особенностями, отличающими его от традиционных термопластических и термоотверждающихся смол.

Несмотря на некоторые общие свойства, PTFE уникально по ряду показателей. Широко известным является тот факт, что предварительная обработка, в том числе и модификация топографии поверхности, значительно влияет на эксплуатационные характеристики конечного покрытия.

Изучив имеющиеся патенты можно сделать вывод, что перед стадией анодирования, поверхности алюминия необходимо придать шероховатость до уровней:

  • • Ra = 8 — 30 μм и/или
  • • Rz = 40-180 μм и/или
  • • Ry = 50 — 250 μм,

где Ra, Rz, Ry – наименьшая, средняя и высшая высота неровностей поверхности. Эти патенты также предусматривают рекомендуемую толщину оксидной пленки и различные способы модификации микрогеометрии подложки, включая галтовку и др.

Правообладатели патента U.S.

Patent 6,365,276 (2002, «Matsushita Chemical America») предлагают, наоборот, наносить фторсодержащие смолы (а не только PTFE) на блестящую гладкую поверхность алюминия с коэффициентом отражения 67%.

В патенте отмечается, что, если анодированная поверхность алюминия представляет собой прекрасную подложку для нанесения лакокрасочного или порошкового покрытия, то уплотненная оксидная пленка такой особенностью не обладает.

Процесс обработки, очень подробно описанный разработчиками, представляет особый интерес для тех, кто работает с металлами слоистой структуры.

НАПОЛНЕНИЕ PTFE: НА ВОДНОЙ ОСНОВЕ, ЖИДКОЕ, ТВЕРДОЕ

Использование твердых полимеров: По общепринятому представлению, наполнение PTFE выполняется путем ввода суспензии на водной основе или распылением аэрозоля. Однако для этих целей подойдет и расплавленный полимер.

Это доказывает компания «Martin Marietta Corp.» своей разработкой, запатентованной в 1970г. (U.S. Patent 3,510,411).

И хотя в основу изобретения положено исследование алифатических полимеров, отдельно применение PTFE разработчиками не рассматривалось.

Аналогичный подход (в данном случае относящийся к наполнению хромированного образца с внутренними микротрещинами) лежит в основе использования метода натирания (U.S. Patent 4,094,749, 1978, «Tools for Bending Inc»). Ниже описывается метод обработки с использованием фторсодержащего воска.

Полимерные суспензии:

В отличии от традиционного нанесения покрытий, наполнение (насыщение) вызывает целый ряд вопросов. Анодные оксиды отличаются пористой структурой, однако эти поры крайне небольшого размера, гораздо меньшего, чем размеры частиц суспензий PTFE, предлагаемых на отраслевом рынке. Таким образом, насыщение покрытия частицами PTFE – далеко не однозначный метод.

Его нельзя сравнивать с окрашиванием алюминия, поскольку в последнем случае красящие вещества или атомы металла, несущие цвет, оседают на дно поры. PTFE, наоборот, не обеспечит необходимой износостойкости, если хотя бы часть полимерных молекул не проникнет сквозь поры на поверхность.

И, наконец, крайне актуальным остается вопрос из области трибологии, – каким образом макромолекулы PTFE удерживаются на поверхности, не удаляясь под механическим воздействием (аналогично влаге на стекле, ликвидируемой стеклоочистителями). Возможно, при износе матрицы (оксидной пленки) пора насыщается свежим PTFE.

Ряд специалистов сомневается в фактическом существовании такого вида покрытий, как насыщение PTFE. Однако лабораторно подтвержденные результаты исследований должны рассеять эти сомнения.

Йинг Лью провел испытания ряда покрытий с низким коэффициентом трения, включая покрытия, полученные путем наполнения PTFE. В своей работе он приводит снимки металлографических разрезов.

На одном из изображений спектрально-микрографический анализ показал наличие в порах частиц PTFE, на другом – частицы не просматривались.

Данная работа представляет собой интерес как сравнительный анализ разных видов анодных покрытий на алюминии, как с последующей обработкой, так и без нее. К сожалению, исследование не содержит подробного описания формирования данных покрытий.

Возможно, одним из первых изобретений в данной области стал процесс, разработанный С. П. Ковино для компании «General Magnaplate Corp.» (U.S. Patent 3,574,071, 1991г.).

Процесс, в основу которого положен довольно простой принцип, представляет собой анодирование, сопровождаемое погружением в водную суспензию PTFE.

Очевидно, что изобретателю известны микроскопические размеры пор оксидной пленки, поскольку патент рекомендует использовать материалы, размер частиц которых не превышал бы 0,02 μм.

Хотелось бы отметить, что хотя автор называет свою технологию «насыщением», явных свидетельств правомочности подобного названия обнаружить не удалось.

«New York Air Brake» был выдан патент № U.S. Patent 5,947,446 на изготовление тормозных колодок железнодорожных локомотивов с применением анодирования, насыщенного частицами PTFE (1990г.).

Компания предлагает обрабатывать поверхность детали с использованием «AnoLubeIII» от «AnoPlate Corp.» или распылением состава, содержащего PTFE.

Схожая технология обработки компонентов автодвигателей была запатентована «Sealed Power Tech Ltd» в 1994 году.

Как и в предыдущем случае, описанию технологического процесса нанесения покрытия отводится крайне мало информации – авторы ограничиваются замечанием о производителе используемых материалов, компании «DuPont».

  1. Еще один патент, задействующий данный процесс, был выдан компании «Ford» в 1995 году (№ DE4423543) и касался производства подъема кулачка распредвала, анодированная поверхность которого насыщалась твердыми смазочными веществами.
  2. Стимулирование процесса насыщения:
  3. Существует несколько способов стимуляции процесса насыщения покрытия, среди которых один из наиболее известных – использование вакуума для всасывания насыщающих веществ в поры оксидов.

В 2002 году «Korry Electronics» запатентовала ультразвуковой способ ускорения процесса. Эта технология, демонстрируя широту применения комбинаций анодирования и PTFE, основывается на использовании фторированных смазок для форм. В ванну насыщения помещают ультразвуковой передатчик.

Однако остается непонятным, чем данная технология отличается от предложенной и запатентованной в 1991 году компанией «Sankyo Seiki», в основе которой также лежит идея использования ультразвука.

Чтобы упростить процесс наполнения (насыщения) анодного слоя, поры в анодном покрытии следует предварительно расширить.

Эта процедура входит в технологический процесс окрашивания анодных оксидов и подробно описывается в специализированной литературе.

Плазменное анодирование:

Как показали недавние исследования, анодный слой, формируемый в плазме, отличается повышенной твердостью и толщиной, что делает его идеальным материалом для наполнения.

Наиболее перспективными технологиями плазменного анодирования, разработанными в США, являются процессы, разработанные «KECO Engineered Coatings» и «Keronite Ltd». Обе компании расположены в шт. Индиана, родине американского автоспорта, для которого и создавалась инновационная технология.

«Keronite Indianapolis LLC» — один из основных поставщиков промышленной химии для производителей гоночных машин в США.

Над этой проблемой работало еще несколько компаний, одна из них, «SEB SA», запатентовала результат своей работы (№ EP 902105, 1999) как многослойное противопригарное покрытие для кухонных принадлежностей. Основной анодный слой может представлять собой муллит, а химический состав использоваться как грунт для формирования закрепляющего слоя для одного или нескольких PTFE покрытий.

На рис. 1 изображен приводной ременной шкив ткацкого станка. Слева перечислены преимущества, которых можно добиться использованием современных технологий обработки. Традиционно эта деталь изготовляется из стали, однако благодаря процессу плазменного анодирования с насыщением PTFE, в качестве материала можно так же использовать алюминий.

Покрытие «PTFE Keronite coating» обладает большей износостойкостью и, при установке детали в механизмы возвратно-поступательного движения обеспечивает сокращение энергоемкости за счет снижения массы покрытия, что приводит к повышению эффективности процесса и экономии энергии.

С точки зрения трибологии, достоинства этой системы представлены на Рис. 2, который приводит данные по силе сцепления покрытия с основой, выявленные путем испытания методом царапания.

Приняв вертикальную ось за шкалу оценки (на ней отмечены значения критической силы), определяем характеристики плазменного анодирования «Keronite» с PTFE-наполнением (крайняя левая), которые, как становится очевидно из рисунка, гораздо превосходят свойства аналогичного наполнения, но с использованием полимеров, не содержащих фтор, ненаполненного покрытия «Keronite» и (крайняя правая) традиционного твердого анодирования легких металлов.

Объединение процессов анодирования и нанесения PTFE:

Чтобы избежать технических сложностей, связанных с выполнением насыщения (наполнения), некоторыми разработчиками предлагается другой подход, согласно которому анодирование производится в соответствии с традиционной технологией с той лишь разницей, что в электролит добавляется суспензия PTFE. Этот метод был запатентован компанией «U.S. Bunker Ramo Corp.» под номером GB 1170541 (1969). Разработчики отмечают, что их технология также может быть использована и с полиэтиленом, хотя смазочные свойства при этом могут ухудшиться.

Нанесение покрытия с последующим выщелачиванием:

Еще один, абсолютно новый подход, предлагает нанесение на анодный слой состав из частиц PTFE и ионов низкоплавких металлов, таких, как индий или свинец.

После нанесения, верхний слой подвергается селективному кислотному травлению,в результате чего на поверхности остается насыщенное PTFE металлическое покрытие.

Подробно этот способ описан в патенте GB 876209 (1961, «Glacier Bearings»), выданном на способ обработки упорного подшипника.

Уплотнение:

Несмотря на то, что процессы «уплотнения» и «наполнения» рассматриваются в данной статье отдельно друг от друга, различие между ними крайне незначительно. Перлштайн в своей таблице приводит коэффициенты истирания для 5 типов уплотнений. PTFE (раствор суспензии «DuPont», концентрация 5 мл/л) соответствует наименьшему из значений, 0,07

Технология, предлагаемая компанией «Henkel» (патент № WO0036190, 2000), представляет собой процесс уплотнения поверхности анодированного алюминия водными растворами фторполимеров и родственных веществ. Продолжительность цикла обработки — от 0.

5 до 4 минут на 1 микрон слоя оксидной пленки. В технических материалах, разработанных компанией, содержится масса информации касательно качества осадка, сопротивления твердых материалов и т.д., однако нет данных относительно маслоемкости.

Аналогами данного покрытия являются EP 1141448 and DE19858034.

Коммерческие факторы и применяемые стандарты:

В США твердое анодирование, наполненное PTFE, широко рекламируется несколькими предприятиями. Автор не располагает техническими подробностями и приносит извинения компаниям-разработчикам этих покрытий, не упомянутых здесь.

«Luke Engineering» использует «Lukon 24» (www.lukeeng.com), которое, как утверждает поставщик, соответствует спецификациям MIL-A-63576 (включая 3-ий тип наполнения тефлоном) и AMS-2482.

Среди наиболее известных марок также следует отметить «Tufram», «Sintef» и «Polyube». Кроме того, производители PTFE предлагают разнообразные составы для насыщения (наполнения) анодных оксидов на алюминии.

Так, например, «DuPont» в своих внутренних справочниках особо отмечает процесс плазменного анодирования алюминия с насыщением PTFE. 3М также выпустила довольно широкий спектр материалов для применения в этой же сфере под общим брендом «Dyneon» (http://cms.3m.com/cms/US/en/). Ряд предприятий используют PTFE материалы от «RO-59 Inc», США (www.members.aol.com/ro59inc/).

Еще один продукт, предлагаемый для применения с этой целью, — «Slickote Anodize» (Slickote PTFE 100), покрытие которым, по словам разработчиков, выдерживает более 1000 часов в камере соляного тумана после анодирования и уплотнения (www.

slickkote.com). Могут ли воски использоваться для насыщения, пока остается не ясным. «SVST Inc» (www.svst.com) – один из производителей составов на основе фторсодержащих восков, предназначенных для наполнения холодным и горячим способами.

Выводы и заключения:

Мнение, принятое металлообрабатывающим сообществом США (в результате дискуссий с предприятиями и цехами, специализирующимися на выполнении данного процесса) состоит в том, что, хотя термин «насыщение» покрытия используется довольно широко, он не является верным.

Согласно общеизвестным положениям, размер пор оксидов слишком мал (менее 30 нм), чтобы вместить в себя частицы PTFЕ. В ответ на это поставщики PTFE утверждают, что их материалы содержат частицы достаточно маленького размера, чтобы проникнуть в поры оксидов.

Одно обстоятельство, вносящее разногласия в данный вопрос, — это наличие снимков металлографического среза, приводимых Йингом Лью. Принимая во внимание неоднозначность данного вопроса, в практической работе следует действовать логическим путем и признать, что незаряженные макромолекулы красящих веществ действительно могут проникнуть глубоко внутрь пор оксидов.

По мнению специалистов «RO-59 Inc.», если частицы PTFE способны достаточно легко проникнуть внутрь поверхности алюминия, они также легко смываются с этой поверхности. Возможно наличие химической реакции между PTFE и алюминием.

Для получения постоянного покрытия необходимо упрочнение химической связи. Используемые упрочняющие добавки не запатентованы, но охраняются коммерческой тайной.

Однако иллюстрации, приведенные на сайте «General Magnaplate» (www.magnaplate.com) не оставляют сомнений, что разработчики считают данный процесс наполнением.

Некоторые итальянские компании наносят PTFE на анодированный алюминий, но только после грунтовки поверхности. Подробности технологии пока не известны.

В своей работе, мало известной широкой аудитории, Шульц и Карре исследуют силу сцепления органических покрытий с алюминием, модифицированных различными способами.

Ученые приводят математическую теорию, объясняющую взаимодействие поверхностной энергии и действия адгезии.

Данное исследование представляет несомненный интерес, однако оно касается в большей степени физического аспекта силы сцепления, а не химического связывания.

Окончательным, хотя и не бесспорным, выводом настоящей работы является то, что, хотя наполнение оксидов в истинном смысле этого слова и встречается, оно в большинстве случаев представляет собой дополнение к основному процессу нанесения покрытия (сила сцепления которого достигается механическими способами сцепления покрытия с заполняемой поверхностью). Силой сцепления подобное покрытие обязано в большей степени химическому связыванию. Насколько это утверждение верно для оксидного слоя, формируемого в результате плазменного анодирования по технологии «Keronite», пока остается не ясным.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector