Cómo añadir carburo de silicio a los adhesivos resistentes al desgaste

 

1. Selección y pretratamiento del carburo de silicio

(1) Selección del tipo de partícula

Tamaño de partícula: seleccione diferentes tamaños de malla (generalmente de 200 a 2000 mallas) según los requisitos de resistencia al desgaste:

Partículas gruesas (50~200 μm): se utilizan en escenarios de desgaste de alto impacto (como recubrimientos de equipos de minería).

Partículas finas (1~50 μm): se utilizan para capas finas resistentes al desgaste (como sellos mecánicos de precisión).

Nanoescala (<1μm): mejora la densidad y el acabado superficial del material compuesto.

Morfología:

Partículas angulares: mejoran el enclavamiento mecánico y aumentan el coeficiente de fricción.

Partículas esféricas: mejoran la fluidez y reducen la tensión interna del adhesivo.

(2) Modificación de la superficie
Para mejorar la compatibilidad con la matriz adhesiva, el SiC necesita un tratamiento superficial:

Tratamiento con agente de acoplamiento de silano (como KH-550, KH-560): mejora la resistencia de la unión interfacial con adhesivos orgánicos como resina epoxi y poliuretano.

Lavado ácido/lavado alcalino: Elimina los óxidos de la superficie y mejora la actividad.

Tratamiento de plasma: Adecuado para nanocompositos de alto rendimiento.

2. Método de adición y diseño de fórmula
(1) Método de mezcla directa
Pasos: Mezcle las partículas de SiC y la matriz adhesiva (como resina epoxi, poliuretano) de manera uniforme mediante agitación mecánica o dispersión ultrasónica.

Relación de adición:

Carga baja (5%~15%): Mantiene la flexibilidad del adhesivo, adecuado para recubrimientos delgados.

Carga alta (30%~60%): mejora significativamente la resistencia al desgaste, pero se requieren agentes endurecedores (como partículas de caucho) para evitar el agrietamiento por fragilidad.

(2) Diseño de distribución de gradiente
Recubrimiento multicapa: primero aplique una capa con alto contenido de SiC (resistencia al desgaste) sobre la superficie del sustrato, luego aplique una capa con bajo contenido (endurecimiento).

Sedimentación centrífuga: utilice la fuerza centrífuga para enriquecer el SiC en la superficie antes del curado (adecuado para recubrimientos gruesos).

(3) Sistema de refuerzo compuesto
Cooperación con otros rellenos:

SiC + grafito: Reduce el coeficiente de fricción, adecuado para recubrimientos autolubricantes.

SiC + fibra de carbono: Mejora la resistencia al impacto y la conductividad térmica.

3. Optimización del proceso de curado
Control de temperatura:

Sistema de resina epoxi: el curado a 80~150 °C puede reducir la sedimentación de SiC.

Sistema de poliuretano: El curado a temperatura ambiente requiere un tiempo de agitación prolongado para evitar la aglomeración de partículas.

Asistencia de presión: el prensado en caliente (como 5~10 MPa) puede aumentar la densidad de llenado de SiC.

4. Escenarios de aplicación y casos típicos
(1) Revestimiento industrial resistente al desgaste
Revestimiento de tuberías de transporte: agregar un 40 % de adhesivo epoxi de SiC puede aumentar la vida útil de la resistencia al desgaste de 3 a 5 veces.

Maquinaria minera: El recubrimiento compuesto de poliuretano/SiC (50% de carga) tiene una excelente resistencia al desgaste por arena y grava.

(2) El sellador aeroespacial
Nano-SiC (10%~20%) de caucho de silicona modificado es resistente a altas temperaturas (600 ℃) y al desgaste.

(3) El adhesivo para frenos automotrices
SiC se mezcla con fibra de aramida y se utiliza para el respaldo de las pastillas de freno para reducir la descomposición térmica.

5. Problemas y soluciones comunes
Problema 1: Sedimentación de partículas

Solución: Añadir SiO₂ en fase gaseosa o espesante de celulosa, o utilizar una matriz adhesiva tixotrópica.

Problema 2: Enlace de interfaz débil

Solución: utilice un tratamiento con agente de acoplamiento o polimerización in situ para recubrir el SiC.

Problema 3: Aumento de la viscosidad

Solución: Optimice la clasificación del tamaño de partícula (partículas gruesas y finas mixtas) o agregue diluyente.

Resumen
El valor fundamental del carburo de silicio en adhesivos resistentes al desgaste reside en su dureza (Mohs 9.2) y estabilidad térmica (>1600 °C). Mediante la selección racional de los parámetros de las partículas, la modificación de la superficie y el diseño del proceso, se pueden mejorar significativamente la resistencia al desgaste, la conductividad térmica y la resistencia mecánica del adhesivo, haciéndolo apto para condiciones de trabajo extremas, como cargas pesadas y altas temperaturas. En aplicaciones prácticas, es necesario equilibrar la resistencia al desgaste y la tenacidad de la matriz para evitar el agrietamiento por sobrellenado.

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