1. اختيار ومعالجة كربيد السيليكون
(1) اختيار نوع الجسيمات
حجم الجسيمات: حدد أحجام شبكية مختلفة (عادةً من 200 شبكة إلى 2000 شبكة) وفقًا لمتطلبات مقاومة التآكل:
الجسيمات الخشنة (50~200 ميكرومتر): تستخدم في سيناريوهات التآكل ذات التأثير العالي (مثل طلاءات معدات التعدين).
الجسيمات الدقيقة (1~50 ميكرومتر): تستخدم للطبقات الدقيقة المقاومة للتآكل (مثل الأختام الميكانيكية الدقيقة).
مقياس النانو (<1 ميكرومتر): يحسن كثافة وتشطيب سطح المادة المركبة.
علم التشكل:
الجسيمات الزاوية: تعمل على تعزيز التشابك الميكانيكي وزيادة معامل الاحتكاك.
الجسيمات الكروية: تعمل على تحسين السيولة وتقليل الضغط الداخلي اللاصق.
(2) تعديل السطح
لتحسين التوافق مع مصفوفة المادة اللاصقة، يحتاج SiC إلى معالجة سطحية:
معالجة عامل ربط السيلان (مثل KH-550، KH-560): تعزيز قوة ربط الواجهة باستخدام المواد اللاصقة العضوية مثل راتنج الإيبوكسي والبولي يوريثين.
الغسيل الحمضي/الغسيل القلوي: إزالة أكاسيد السطح وتحسين النشاط.
معالجة البلازما: مناسبة للمركبات النانوية عالية الأداء.
2. طريقة الإضافة وتصميم الصيغة
(1) طريقة الخلط المباشر
الخطوات: قم بخلط جزيئات SiC ومصفوفة المادة اللاصقة (مثل راتنج الإيبوكسي والبولي يوريثين) بالتساوي عن طريق التحريك الميكانيكي أو التشتت بالموجات فوق الصوتية.
نسبة الإضافة:
حمل منخفض (5%~15%): الحفاظ على مرونة المادة اللاصقة، مناسب للطلاءات الرقيقة.
حمل عالي (30%~60%): تحسين مقاومة التآكل بشكل كبير، ولكن هناك حاجة إلى عوامل التقوية (مثل جزيئات المطاط) لمنع التشقق الهش.
(2) تصميم توزيع التدرج
طلاء متعدد الطبقات: أولاً ضع طبقة ذات محتوى عالي من SiC (مقاومة للتآكل) على سطح الركيزة، ثم ضع طبقة ذات محتوى منخفض (التصلب).
الترسيب الطارد المركزي: استخدم قوة الطرد المركزي لتخصيب SiC على السطح قبل المعالجة (مناسب للطلاءات السميكة).
(3) نظام التعزيز المركب
التعاون مع الحشوات الأخرى:
SiC + الجرافيت: يقلل من معامل الاحتكاك، مناسب للطلاءات ذاتية التشحيم.
SiC + ألياف الكربون: تحسين مقاومة الصدمات والتوصيل الحراري.
3. تحسين عملية المعالجة
التحكم في درجة الحرارة:
نظام راتنج الإيبوكسي: يمكن أن يؤدي المعالجة عند درجة حرارة 80~150 درجة مئوية إلى تقليل ترسب SiC.
نظام البولي يوريثين: يتطلب المعالجة في درجة حرارة الغرفة وقت تحريك ممتد لمنع تكتل الجسيمات.
مساعدة الضغط: يمكن للضغط الساخن (مثل 5~10 ميجا باسكال) زيادة كثافة ملء SiC.
4. سيناريوهات التطبيق والحالات النموذجية
(1) طلاء مقاوم للتآكل الصناعي
بطانة خط أنابيب النقل: يمكن أن يؤدي إضافة 40٪ من لاصق إيبوكسي SiC إلى زيادة عمر مقاومة التآكل بمقدار 3 إلى 5 مرات.
آلات التعدين: يتمتع الطلاء المركب من البولي يوريثين/كربيد السيليكون (50% حمولة) بمقاومة ممتازة لتآكل الرمال والحصى.
(2) مادة مانعة للتسرب
من المطاط السيليكوني المعدل Nano-SiC (10%~20%) المستخدمة في صناعة الطائرات مقاومة لدرجات الحرارة العالية (600 درجة مئوية) والتآكل.
(3) يتم مزج مادة SiC اللاصقة لفرامل السيارات
مع ألياف الأراميد واستخدامها في دعم وسادات الفرامل لتقليل التحلل الحراري.
5. المشاكل الشائعة والحلول
المشكلة 1: ترسيب الجسيمات
الحل: أضف SiO₂ في الطور الغازي أو مكثف السليلوز، أو استخدم مصفوفة لاصقة ثيكسوتروبية.
المشكلة 2: ضعف الترابط بين الواجهات
الحل: استخدم معالجة عامل الاقتران أو البلمرة في الموقع لتغطية SiC.
المشكلة 3: زيادة اللزوجة
الحل: تحسين تصنيف حجم الجسيمات (جزيئات مختلطة خشنة + دقيقة)، أو إضافة مخفف.
ملخص:
تكمن القيمة الأساسية لكربيد السيليكون في المواد اللاصقة المقاومة للتآكل في صلابته (موهس 9.2) وثباته الحراري (>1600 درجة مئوية). من خلال الاختيار الرشيد لمعلمات الجسيمات، وتعديل السطح، وتصميم العملية، يمكن تحسين مقاومة التآكل، والتوصيل الحراري، والقوة الميكانيكية للمادة اللاصقة بشكل ملحوظ، مما يجعلها مناسبة لظروف العمل القاسية، مثل الأحمال الثقيلة ودرجات الحرارة المرتفعة. في التطبيقات العملية، من الضروري موازنة مقاومة التآكل ومتانة المصفوفة لتجنب التشقق الناتج عن الإفراط في الملء.