你的位置:首页 > 新闻动态 > 公司新闻

高性能含氟纳米基膜表面处理技术

2017-2-25 10:31:58      点击:

高性能含氟纳米基膜表面处理技术


杭州启俄科技有限公司联合国外科研力量,利用新型含氟高分子功能材料(表面活性剂),开发出了高性能多功能含氟纳米基膜表面处理技术。采用该技术,通过离子吸附,对材料表面缺陷、微裂纹进行填补修复,构建一层结合力强、单分子结构、纳米尺度的特异多功能含氟聚合物保护膜。表面处理后,可降低材料表面脆性(去氢脆)和表面能,避免集中应力和形成破坏核心,大幅度提高材料的表面强度。处理后的表面具有耐磨损、耐腐蚀、抗干摩、抗粘附、防辐射、杀菌、防水等综合性能,因而产品的使用性能、寿命、精度、安全性、稳定性得到提高。该技术应用领域广泛,含金属及非金属产品,是国内表面处理技术的重大创新,填补了国内此类技术空白,对提高国内装备制造水平、提质增效、节能降耗、减少资源浪费具有重要意义。

本文将侧重介绍:该技术对材料表面进行处理后获得的综合性能;作为产品的创新点。

一、综合性能

1. 稳定性

1)热稳定性。含氟纳米基膜能在-200℃至450℃条件下不发生分解,瞬时耐温可达700℃。这保证了金属在较宽的温度范围内使用时,含氟纳米基膜的性能不会发生较大的变化。

2)化学稳定性。可在酸、碱、强氧化介质等特殊应用体系中稳定有效地发挥其作用,不会与体系中的介质发生反应或分解。这保证了材料在与复杂的介质接触时,含氟纳米基膜的性能不会发生较大的变化,同时使材料表面耐腐蚀性大大提高。

3)稳定的不溶性。高的化学稳定性就意味着高的化学惰性,含氟纳米基膜不溶于各类溶剂与表面活性剂中,并可应用于几乎所有溶液配方体系中。这保证了在复杂的溶剂体系中含氟纳米基膜的性能不会发生较大变化。

2. 低表面能、抗粘性

由于含氟纳米基膜中有较多氟原子,因此获得了含氟聚合物的低表面能特性。经过含氟纳米基膜表面处理后,材料表面能从3000~5000mn/m减小到2~4mn/m,可防止分子水平上的接触性相互作用,从而避免摩擦过程中的粘着磨损。同时由于低表面能,材料表面获得了水分、霉菌无法附着的特性。

3. 低摩擦系数及润滑性

一方面,含氟纳米基膜具有低摩擦系数的特性;另外,含氟纳米基膜呈螺旋形“锁住”附着在材料表面的润滑介质(其结构示意图见图1),因此可以使材料表面获得优异的润滑性,减少了材料摩擦时由于启动时发生干摩擦对润滑介质的损耗(见图2),提高切割工具和零件的耐磨损性。此外,可降低金属对润滑介质的催化效应,防止润滑介质异构和聚合。


 

1. 含氟聚合物  2. 润滑介质  3. 材料表面

图1 材料表面形成的含氟纳米合物膜的结构示意图


由于材料表面获得了润滑性,不仅提高了材料的耐磨性,同时使得一些经过处理的金属刀具加工的对象获得更加光滑的加工面。

4. 耐磨损性

预防摩擦过程中接触面微创。在含氟纳米基膜表面处理时,由于离子吸附作用,含氟聚合物填补修复表面细微缺陷和裂纹,发生表面微孔裂纹位错和氢氧原子结合(去氢脆),降低金属表层脆性,抑制微孔裂纹扩大趋势,避免集中应力和形成破坏核心,大大提高材料的强度和耐磨损性。

 

图2 材料表面磨损随时间变化的关系图


5. 膜的自修补性

含氟纳米聚合物膜是根据固体表面释放自由电子的强弱进行移动和分布的。越是被磨损的部位,释放的自由电子越多,对氟碳分子的吸附力越强。由于固体表面摩擦的不均匀性,当某一部位过度摩擦导致磨损时,原来吸附在磨损物上的氟碳分子会随磨损物流失一部分。受磨损部位会释放更多的自由电子,从而将其它部位的氟碳分子迅速吸附过来一部分,形成新的均匀的氟碳涂层,完成了自动修复功能(见图3、图4

 


这种性能保证了含氟纳米基膜能够有效长期的对材料表面发挥作用。结合材料表面获得润滑性,一般可以延长金属使用寿命5~7倍。

二、产品的创新点

1.    一次处理,即可赋予被处理材料表面多种综合性能,包括:耐磨损性、耐腐蚀性、润滑性、抗粘附、抗辐射、防水、防污、防霉菌等。

2.    由于离子吸附,含氟基膜与材料表面结合力强,不易脱落,并具备自行修补的能力,使得材料表面获得的多种特性可以持续非常长的周期。

3.     处理生成的多功能保护膜具有纳米尺度,勿需再次加工处理,保证和提高产品的精度要求。

4.处理方法简单节能环保。

创新点关键词:

含氟基膜、纳米尺度、单分子、材料表面处理、耐腐蚀性、润滑性、耐磨性、防水疏油性、防污防霉菌、自行修补功能、环保节能