Исследование наполненных фторопластов

Исследования наполненных фторопластов сводятся к выявле­нию влияния ряда факторов на их основные свойства с целью целенаправленного воздействия на них изменением влияющих факторов.

Для выявления влияния наполнителей и их содержания в мате­риалах проведены сравнительные испытания большого количества композиций. Испытания проведены по двум схемам трения: вал - плоский образец и сфера - кольцевой образец. В табл. 1.1 [3] приведены результаты испытаний на трение и износ наиболее износостойких композиций ПТФЭ с оптимальными количествами наполнителей, полученные при скорости скольжения 0,5-1 м/с и нагрузке 400 Н по схеме трения вал - плоский образец.

Близкие к этим получены результаты и при испытании по схеме сфера - кольцевой образец.

Наиболее низкие коэффициенты трения и низкие установив­шиеся скорости изнашивания принадлежат композициям ПТФЭ со свинцом и бронзой. Однако у композиций со свинцом отмечается значительно больший начальный износ по сравнению с другими наполнителями.

Износостойкость и коэффициенты трения материалов на основе ПТФЭ при установившейся скорости изнашивания

Наполнитель

Содер­жание, % об.

Интенсив­ность изнашива­ния, мм3/ч

Удель­ный износ, мм3/ч Н

Относи­

Тельная

Износо­

Стойкость

Коэф­

Фици­

Ент

Трения

Без наполнителя

-

200

0,4

1

0,19

Графит КАЗ

20

0,34

0,000824

590

0,21

Дисульфид молиб­дена (частицы 5-30 мкм)

30

0,31

0,000775

645

0,20

Медь

30

0,5

0,024

21

0,29

Алюминий

30

6,6

0,0165

30

0,26

Титан

20

0,77

0,00195

260

0,27

Молибден

20

0,45

0,00113

444

0,24

Кобальт

20

0,7

0,00175

285

0,16

Свинец

15

0,10

0,00025

2000

0,15

Бронза Бр. ОЦС 5­4-4

20

0,14

0,00035

1430

0,14

Бронза Бр. ОФ 10-1

20

0,11

0,000275

1820

0,15

Ситалл

20

0,28

0,00070

714

0,25

Для всех исследованных композиций, кроме композиций со свинцом, оптимальное количество наполнителя составляет 20-30 % по объему и в определенной степени зависит от схемы трения. Оптимальным количеством свинца в композиции является 15 %.

Выявлено также влияние дисперсности наполнителя на анти­фрикционные свойства материалов [3]. Анализ результатов испы­таний композиций с графитом, дисульфидом молибдена и кремне­зёмом разной дисперсности показал, что наибольший износ наблюдается у композиций с высокодисперсными наполнителями и для каждой концентрации наполнителя имеется оптимальный размер частиц, которому соответствует минимальный износ.

Влияние формы частиц на износостойкость образцов (на приме­ре бронзы) объясняется количественным и качественным измене­нием приграничного объема раздела ПТФЭ - бронза.

Проверкой эффекта повышения износостойкости композиций ПТФЭ со свинцом установлено его проявление в случае трения на воздухе и при повышенной температуре в контакте. Предполагает­ся, что свинец и кислород способствуют образованию плёнки в контакте трения. Кислород облегчает деструкцию ПТФЭ при тре­нии, а свинец оказывает каталитическое действие на образование фторидов железа.

Введение свинца в композиции вместе с другими наполнителя­ми значительно повышает износостойкость материала и снижает коэффициент трения (табл. 1.2).

Таблица 1.2

Износостойкость и коэффициент трения композиций на основе ПТФЭ

Наполнитель и его концентрация,

(в процентах по объему)

Интенсивность

Изнашивания,

Мм3/ч

Коэффициент

Трения

Относительная

Износостойкость

Без наполнителя

200

0,19

1

Свинец (15)

0,1

0,15

2000

Бронза (30)

0,59

0,25

340

Графит (30)

0,38

0,23

520

Бронза (15) + свинец (15)

0,06

0,13

3300

Графит (20) + свинец (10)

0,084

0,15

2500

Совершенствованием составов разработана композиция с ин­тенсивностью износа в 4400 раз меньше, чем у ненаполненного ПТФЭ.

Поверхности стали и ПТФЭ обогащаются медью, на которой формируется металлополимерный слой в виде координационного соединения. Структура граничного слоя состоит из связанного с поверхностью кристаллической решетки стали слоя сервовитной плёнки меди и металлополимерного слоя, ориентированного в направлении трения.

Испытаниями композиций на основе фторопласта 4МБ, вклю­чающих фторопласт 4ДПТ и графит, показана возможность улуч­шения антифрикционных свойств и повышения износостойкости фторопласта 4МБ [3].

На свойства наполненного ПТФЭ оказывают влияние условия спекания. Образцы, спечённые под давлением, всегда имели более высокую плотность и износостойкость.

Оставить комментарий