К.т.н. Свидерский В.П., Кириченко Л.М., Глущак Г.С.

Хмельницкий национальный университет, Украина

Политетрафторэтиленовые (фторопластовые) покрытия, полученные электростатическим напылением

Нанесение фторопластовых покрытий осуществляли электростатическим напылением с помощью установки АЗП-3.Установка состоит из шкафа со встроенной в него ёмкостью для порошкового материала, рыхлителя двух эжекторов, пневмооборудования, двух блоков питания, двух распылителей и блока управления. Устойчивая работа установки обеспечивается при влажности дисперсного материала – менее 3% и дисперсности частичек от 30 до 200 мкм, причем рекомендуется использовать фракции с разностью в размерах частичек не более 20 мкм.

Образуемая на поверхности металла пленка устраняет дефекты структуры и увеличивает уплотнения деталей, снижает вибрацию и уровень шума пар трения. Фторопластовая пленка состоит из множества чешуек-лепестков, обладающих свойствами политетрафторэтилена: антиадгезивными, противоизносными, антифрикционными, антикоррозионными, химически инертными, диэлектрическими, стойкостью к атмосферным воздействиям.

Недостатком фторопластовых покрытий является их низкая адгезионная прочность.[1] Для повышения адгезии предлагается кроме выбора способа подготовки металлической поверхности создать промежуточный слой, включающий Фторопласт-30П (85 мас. %) и графит С-1 (15 мас. %). При нанесении многослойного покрытия из материала, приведенного выше состава, электростатическим напылением установлено, что средняя толщина каждого последующего слоя уменьшается от 77мкм для первого до 59мкм для второго и 51мкм для третьего слоя. Средняя суммарная толщина трьохслойного фторопластового покрытия составляет 187мкм.

Толщина полимерного слоя зависит от времени электроосаждения, сопротивления полимерных частичек и напряжения электростатического поля. Чем больше напряжение электростатического поля, тем больший заряд приобретают частички и тем быстрее образуется слой, который мешает дальнейшему осаждению. С ростом напряжения поля возрастает плотность слоя и адгезия [2]. Поэтому целесообразно первый слой наносить при напряжении электрического поля 50 кВ, а второй и последующие – при напряжении – 60 кВ. Возрастанию плотности слоя способствует снижение удельного сопротивления материала и уменьшение размеров частичек полимера. Значительное влияние на эффективность электроосаждения оказывает дисперсность используемых материалов. С увеличением напряжения поля улучшается эффективность электроосаждения больших частичек.

Прочность при разрыве однослойного фторопластового покрытия, включающего фторопласт-4МБ (90 мас. %) и графит С-1 (10 мас. %) нанесеного на алюминиевую фольгу (толщина фольги 37мкм.) составила 16.7 МПа.

Полимерная композиция независимо от состава должна быть однородной и стабильной при сохранении и использовании. Лучшие результаты при смешивании получают тогда, когда компоненты находятся в жидком или вязкотекучем состоянии. Однако стабильные композиции могут быть получены с высокодисперсных порошков и при так называемом сухом смешении.

Для сухого приготовления композиций используют разного рода смесители как периодического, так и непрерывного действия. Однако лучшие результаты получают при использовании шаровых, вибрационных мельниц и особенно мельницы МРП-1 с плоскими донными ножами Лабораторные варианты имеют параметры: диаметр ножей 0,205 и 0,345 метра, частота вращения 120 с^-1, максимальная линейная скорость 78 и 130 м/с соответственно для модификаций МРП-1 и МРП-1М.

Для фторопластов с частичками волокнистой формы целесообразна дополнительная подготовка, направленная на увеличение насыпной плотности порошка и придания ему сыпучести. Это достигается прессованием исходной порошковой массы с последующим размолом и фракционированием или предварительной термообработкой порошка для получения частичек круглой формы.

Одной из важных операций при подготовке порошков фторполимеров для напыления является прогрев при температуре ниже температуры плавления, что позволяет существенно повысить качество порошков. Прогрев при температуре 220240 ⁰С порошка сополимера фторопласта-4МБ-П повышает насыпную плотность от 250400 до 450850 кг/м³ и толщину покрытия от 200250 до 300400мкм. Порошок фтороплста-30П целесообразно прогревать при 200 ⁰С на протяжении 3060 минут, при этом насыпная плотность повышается от 300540 до 500650 кг/м^3.

Применение электрического поля для формирования покрытий из порошка фторопласта-4М существенно улучшает электрические свойства покрытий: тангенс угла диэлектрических потерь уменьшается больше чем в пять раз в сравнении с покрытиями, сформированными без наложения электрического поля, при этом объемное электрическое сопротивление увеличивается на два порядка. [3]

Таким образом разработанная технология нанесения фторопластових покрытий электростатическим напылением показала такие преимущества: легкость регулирования процесса, высокую производительность, отсутствие предварительного нагрева изделий, равномерность покрытий по толщине, а также возможность получения покрытий на тонкостенных изделиях.

Литература:

1. Яковлев А.Д., Здор В.Ф., Каплан В.И. Порошковые полимерные материалы и покрытия на их основе. Ленинград. «Химия». 1979.

2. Свідерський В.П., Кириченко Л.М., Глущак Г.С. Політетрафторетиленові (фторопластові) покриття: технологія отримання, контроль якості, області застосування (огляд). //Вісник Хмельницького національного університету. (Вісник технологічного університету Поділля). – 2005, - т.1, №6. – с. 10-22.

3. Свідерський В.П., Кириченко Л.М., Глущак Г.С Політетрафторетиленові (фторопластові) покриття: технологія отримання, галузі застосування. //Тез. доп. Восьмої міжнародної науково-практичної конференції ’’Наука і освіта 2005’’.том 69. Хімія. - Дніпропетровськ: Наука і освіта, 2005.-с. 9-12.