氟塑料与金属镶嵌焊接复合属于作业部塑料分部塑料制成品二次加工获得特殊制品的工艺。 氟塑料有良好的耐热性、最低的摩擦系数、极疏水、光滑不粘、耐疲劳不老化、电介性好、耐蚀性好等一系列优点,这使它在化工耐腐蚀、密封、机械磨损及电绝缘等多方面应用日广。但是,氟塑料除了金属钠。氟元素及化合物外,不与任何酸、碱、盐、油酯、溶剂化学药品反应。因此氟塑料与金属结合性较差。现有的氟塑料与金属结合法有二种:一种是粘接法。做法是先将氟塑料表面用萘-钠络合物做化学腐蚀处理,萘-钠络合物中的钠破坏了氟塑料表面的C-F键,使氟被分离出来发生碳化。表面碳化了的氟塑料可以用环氧粘接剂与金属粘合在一起。
另一种方法是金属丝烧结镶嵌法。其做法是先将聚四氟乙烯原料粉放入模具中摊平,再放入金属丝托并,合模加压200~300公斤/cm2,使其在压力下成型,金属丝一部份压合在料粉中,保压升温至375~390±5℃,保温2小时,使氟塑料烧结,金属丝便自然镶嵌在其中了。缓慢冷却使氟塑料充分结晶以后到常温时取出来,再把突出在塑料外的金属丝用焊锡焊接到金属表面上。
粘接法虽然方便,但粘接剂易老化,脱落难以持久和受力作用。烧结镶嵌法虽持久性好、强度高,但工艺又太复杂,烧结中金属丝易老化退火失去强度。因此,有必要简化镶嵌工艺,这是进一步扩大氟塑料应用的迫切问题。
本发明提出一种氟塑料与金属镶嵌焊接的新方法,它即简化了操作过程,又能保持其持久的结合强度。
本发明的构思是:氟塑料制成品具有很高的耐温性。当加热到260℃时,仍可以正常工作,在熔点327℃以上仍然保持其状态而不流动。这时只有在压力作用下才会有塑性变形。氟塑料在300℃时会产生轻微的氧化,使其性能变脆。因此,在非真空和没有保护气氛情况下,压力使其变型的最好温度带是260~300℃。如果在这个温度带内,在压力作用下金属丝会被压进氟塑料中去形成镶嵌结合。经试验证实了上述指导思想是可行的:试件是φ80厚10园型聚四氟乙烯板和φ80厚6的铜丝绕叠压合丝托。条件是压力500公斤/cm2,其试验结果如表1所示:
表1温度℃260270280290300深度mm0.2400.5910.811.221.73
若290℃时以不同压力时结果如表2:
表2压强 公斤/cm50010001500深度 mm1.221.933.12
在300℃以下镶嵌可以不必采用缓冷措施,因为距它的结晶破坏温度尚有距离,可以不影响原板材的结晶度,能保持其性能不变。
本发明的实施方法是:1、选择已烧结好的结晶度70%以上地氟塑料板材,按要求切割出形状。2、选用磷青铜丝φ0.3~φ0.5,绕制成φ2~φ5的螺旋然后拉长,使其张角为15°~60°。然后绕成所需的形状,放入模腔中,以200~300公斤/cm2的压力压成丝饼。3、将氟塑板材放入模腔中加热至260~300℃保温。4、将丝饼放入有氟塑料的模腔中,再装入压模,在油压机中加压500~1500公斤/cm2保压0.5~2小时。5、压后缓冷到常温后,起模取件即是氟塑料与金属丝镶嵌件。6、清洗铜丝杔没镶嵌部分,涂焊接剂,焊一层焊锡。7、清理加工好金属坯表面,加热并涂焊一层焊锡。8、趁焊锡熔化时将镶嵌件的焊锡压合在金属坯焊锡层上,然后用夹板或压板将其压平。待焊好冷却再退火处理以清除应力,然后去掉压力。9、对氟塑面进行加工处理。
本发明与现有方法相比有如下改进:1、直接选用氟塑料型材,即能保证材质要求,又可以省掉复杂难以控制的烧结工艺,相应的设备和防毒措施。2、在结晶点327℃以下热压镶嵌不影响原型材的结晶度。因为氟塑料的结晶度对其性能有很大的影响。3、在300℃以下热压可以不使氟塑料有氧化现象,这对于没有真空加热、加压设备的情况更为有利。
本发明最佳实施例-氟塑料推力轴瓦。其具体工艺如下:1、制备钢制瓦坯:35#钢扇形六块。外径φ380,内径φ280,扇面角30°,厚30,偏心支持,坯面加工深4的镶塑料面槽,周边留5宽凸台,凹槽粗糙度大于25μm。2、模具。45#钢,具有梯形模腔,上底300,下底250,高300,腔深40。冲头与之动配合。加工后热处理。3、选φ3.2磷青铜丝绕成φ2螺旋后拉开,拉开张角30°,按模具型腔大小绕制,然后在300公斤/cm2下预成型丝饼,从模腔中取出。4、取结晶度78%以上的聚四氟乙烯板厚6mm。按模腔形状缩小5%切割成形,放入模腔中。加热、保温,待温度升至295°时保温30分钟。5、将铜丝并放入聚四氟乙烯板上面,合上压模加压,按1500~1600公斤/cm2加压,保压1小时。泄压冷却至常温后,拆模取出氟塑料金属丝热压镶嵌件。6、按瓦坯凹槽形状切割镶嵌件做为瓦面,共六块。7、将瓦面金属丝突出部份涂焊剂,焊一层焊锡。8、将瓦坯凹槽涂焊剂,涂焊一层焊锡。9、将瓦面有焊锡层与瓦坯槽内焊锡层结合,用夹板夹住,使瓦面平整。待焊层结合牢固后冷却。10、焊好的瓦块连夹板放入油中煮,油温保持120℃~150℃,煮10小时,以消除内应力。11、将瓦面进行磨平面,然后刮平。12、用密封胶封合凹槽与瓦面间的间隙。