1. Selezione e pretrattamento del carburo di silicio
(1) Selezione del tipo di particella
Dimensione delle particelle: selezionare diverse dimensioni delle maglie (solitamente da 200 a 2000 maglie) in base ai requisiti di resistenza all’usura:
Particelle grossolane (50~200μm): utilizzate in situazioni di usura ad alto impatto (ad esempio nei rivestimenti delle attrezzature minerarie).
Particelle fini (1~50μm): utilizzate per strati sottili resistenti all’usura (come le tenute meccaniche di precisione).
Nanoscala (<1μm): migliora la densità e la finitura superficiale del materiale composito.
Morfologia:
Particelle angolari: migliorano l’interblocco meccanico e aumentano il coefficiente di attrito.
Particelle sferiche: migliorano la fluidità e riducono lo stress interno dell’adesivo.
(2) Modifica della superficie
Per migliorare la compatibilità con la matrice adesiva, il SiC deve essere trattato in superficie:
Trattamento con agente accoppiante silanico (come KH-550, KH-560): migliora la resistenza del legame interfacciale con adesivi organici come resina epossidica e poliuretano.
Lavaggio acido/lavaggio alcalino: rimuove gli ossidi superficiali e migliora l’attività.
Trattamento al plasma: adatto per nanocompositi ad alte prestazioni.
2. Metodo di aggiunta e progettazione della formula
(1) Metodo di miscelazione diretta
Fasi: mescolare le particelle di SiC e la matrice adesiva (come resina epossidica, poliuretano) in modo uniforme mediante agitazione meccanica o dispersione ultrasonica.
Rapporto di addizione:
Carico basso (5%~15%): mantiene la flessibilità dell’adesivo, adatto per rivestimenti sottili.
Carico elevato (30%~60%): migliora notevolmente la resistenza all’usura, ma sono necessari agenti tenacizzati (come particelle di gomma) per evitare crepe fragili.
(2) Progettazione della distribuzione del gradiente
Rivestimento multistrato: applicare prima uno strato ad alto contenuto di SiC (resistenza all’usura) sulla superficie del substrato, quindi applicare uno strato a basso contenuto (tempra).
Sedimentazione centrifuga: utilizzare la forza centrifuga per arricchire il SiC sulla superficie prima della polimerizzazione (adatto per rivestimenti spessi).
(3) Sistema di rinforzo composito
Cooperazione con altri riempitivi:
SiC + grafite: riduce il coefficiente di attrito, adatto per rivestimenti autolubrificanti.
SiC + fibra di carbonio: migliora la resistenza agli urti e la conduttività termica.
3. Ottimizzazione del processo di polimerizzazione
Controllo della temperatura:
Sistema di resina epossidica: la polimerizzazione a 80~150℃ può ridurre la sedimentazione del SiC.
Sistema poliuretanico: la polimerizzazione a temperatura ambiente richiede un tempo di agitazione prolungato per evitare l’agglomerazione delle particelle.
Assistenza alla pressione: la pressatura a caldo (ad esempio 5~10 MPa) può aumentare la densità di riempimento del SiC.
4. Scenari applicativi e casi tipici
(1) Rivestimento industriale resistente all’usura
Rivestimento di condotte di trasporto: l’aggiunta del 40% di adesivo epossidico SiC può aumentare la resistenza all’usura di 3~5 volte.
Macchinari per l’industria mineraria: il rivestimento composito in poliuretano/SiC (carico del 50%) presenta un’eccellente resistenza all’usura causata da sabbia e ghiaia.
(2) Il sigillante aerospaziale
in gomma siliconica modificata Nano-SiC (10%~20%) è resistente alle alte temperature (600℃) e all’usura.
(3) L’adesivo per freni per autoveicoli
SiC è miscelato con fibra aramidica e utilizzato per il supporto delle pastiglie dei freni per ridurre il decadimento termico.
5. Problemi comuni e soluzioni
Problema 1: Sedimentazione delle particelle
Soluzione: aggiungere SiO₂ in fase gassosa o addensante di cellulosa, oppure utilizzare una matrice adesiva tissotropica.
Problema 2: Debole legame di interfaccia
Soluzione: utilizzare un trattamento con agente accoppiante o una polimerizzazione in situ per rivestire il SiC.
Problema 3: Aumento della viscosità
Soluzione: ottimizzare la granulometria delle particelle (particelle miste grossolane + fini) oppure aggiungere diluente.
Riepilogo
Il valore fondamentale del carburo di silicio negli adesivi resistenti all’usura risiede nella sua durezza (Mohs 9,2) e nella sua stabilità termica (＞1600 °C). Selezionando razionalmente i parametri delle particelle, la modifica della superficie e la progettazione del processo, la resistenza all’usura, la conduttività termica e la resistenza meccanica dell’adesivo possono essere migliorate significativamente, rendendolo adatto a condizioni di lavoro estreme come carichi pesanti e alte temperature. Nelle applicazioni pratiche, è necessario bilanciare la resistenza all’usura e la tenacità della matrice per evitare cricche causate da un riempimento eccessivo.