1. Seleção e pré-tratamento de carboneto de silício
(1) Seleção do tipo de partícula
Tamanho de partícula: Selecione diferentes tamanhos de malha (geralmente de 200 a 2000 mesh) de acordo com os requisitos de resistência ao desgaste:
Partículas grossas (50~200μm): utilizadas em cenários de desgaste de alto impacto (como revestimentos de equipamentos de mineração).
Partículas finas (1~50μm): utilizadas para camadas finas resistentes ao desgaste (como por exemplo, empanques mecânicos de precisão).
Nanoescala (<1μm): melhora a densidade e o acabamento superficial do material compósito.
Morfologia:
Partículas angulares: melhoram o intertravamento mecânico e aumentam o coeficiente de atrito.
Partículas esféricas: melhoram a fluidez e reduzem a tensão interna do adesivo.
(2) Modificação da superfície
Para melhorar a compatibilidade com a matriz adesiva, o SiC necessita de ter a superfície tratada:
Tratamento com agente de acoplamento de silano (como KH-550, KH-560): Aumente a resistência da ligação interfacial com adesivos orgânicos, como resina epóxi e poliuretano.
Lavagem ácida/lavagem alcalina: remove os óxidos da superfície e melhora a atividade.
Tratamento por plasma: Adequado para nanocompósitos de alto desempenho.
2.º Método de adição e desenho da fórmula
(1) Método de mistura direta
Passos: Misture as partículas de SiC e matriz adesiva (como resina epóxi, poliuretano) uniformemente por agitação mecânica ou dispersão ultrassónica.
Razão de adição:
Baixa carga (5%~15%): mantém a flexibilidade do adesivo, adequado para revestimentos finos.
Carga elevada (30%~60%): melhora significativamente a resistência ao desgaste, mas são necessários agentes de endurecimento (como partículas de borracha) para evitar fissuras frágeis.
(2) Projeto de distribuição de gradiente
Revestimento multicamadas: aplique primeiro uma camada de alto teor de SiC (resistência ao desgaste) na superfície do substrato e, em seguida, aplique uma camada de baixo teor (resistência).
Sedimentação centrífuga: utilizar a força centrífuga para enriquecer o SiC na superfície antes da cura (adequado para revestimentos espessos).
(3) Sistema de reforço composto
Cooperação com outros enchimentos:
SiC + grafite: Reduz o coeficiente de atrito, adequado para revestimentos autolubrificantes.
SiC + fibra de carbono: Melhora a resistência ao impacto e a condutividade térmica.
3. Otimização do processo de cura
Controlo da temperatura:
Sistema de resina epóxi: a cura a 80~150℃ pode reduzir a sedimentação do SiC.
Sistema de poliuretano: a cura à temperatura ambiente requer um tempo de agitação prolongado para evitar a aglomeração das partículas.
Assistência de pressão: A prensagem a quente (como 5~10MPa) pode aumentar a densidade de enchimento de SiC.
4. Cenários de aplicação e casos típicos
(1) Revestimento industrial resistente ao desgaste
Revestimento de condutas de transporte: A adição de 40% de adesivo epóxi SiC pode aumentar a vida útil da resistência ao desgaste em 3 a 5 vezes.
Máquinas de mineração: Revestimento composto por poliuretano/SiC (carga de 50%) com excelente resistência ao desgaste por areia e cascalho.
(2) O vedante aeroespacial
Nano-SiC (10%~20%) de borracha de silicone modificada é resistente a altas temperaturas (600℃) e ao desgaste.
(3) O adesivo de travão automóvel
SiC é misturado com fibra de aramida e utilizado no suporte das pastilhas de travão para reduzir a degradação térmica.
5. Problemas comuns e soluções
Problema 1: Sedimentação de partículas
Solução: Adicione SiO₂ em fase gasosa ou espessante de celulose, ou utilize uma matriz adesiva tixotrópica.
Problema 2: Ligação de interface fraca
Solução: Utilize tratamento com agente de acoplamento ou polimerização in situ para revestir SiC.
Problema 3: Aumento da viscosidade
Solução: Otimize a classificação do tamanho das partículas (partículas grossas + finas misturadas) ou adicione diluente.
Resumo
O valor central do carboneto de silício em adesivos resistentes ao desgaste reside na sua dureza (Mohs 9,2) e estabilidade térmica (>1600°C). Ao selecionar racionalmente os parâmetros das partículas, a modificação da superfície e o design do processo, a resistência ao desgaste, a condutividade térmica e a resistência mecânica do adesivo podem ser significativamente melhoradas, tornando-o adequado para condições de trabalho extremas, como cargas pesadas e temperaturas elevadas. Em aplicações práticas, é necessário equilibrar a resistência ao desgaste e a tenacidade da matriz para evitar fissuras causadas pelo enchimento excessivo.