Peça PTFE - Ampla faixa de temperatura, peças resistentes à corrosão e ao desgaste

PTFE (politetrafluoroetileno), comumente conhecido como "Rei dos Plásticos" ou "Teflon", é um material polimérico fluorado semicristalino polimerizado a partir de monômeros de tetrafluoroetileno. Sua estrutura molecular única (cadeias de carbono completamente envolvidas por átomos de flúor, formando uma "camada protetora de fluorocarbono") confere-lhe extrema inércia química, estabilidade em ampla faixa de temperatura, atrito ultrabaixo e excelentes propriedades de isolamento, tornando-o um dos plásticos de engenharia com o desempenho abrangente mais notável disponível atualmente.

Ⅰ . Características principais do PTFE (Teflon)

1. Estabilidade Química Extrema

Base da Estrutura Molecular: As ligações CF na molécula de PTFE têm energias de ligação extremamente altas, e os átomos de flúor têm raios pequenos e são densamente compactados, formando uma densa camada protetora que o isola da corrosão química externa.

Manifestações Específicas: Quase insolúvel em qualquer solvente orgânico (incluindo solventes altamente polares como ácido sulfúrico concentrado, ácido nítrico concentrado, água régia, etc.); Resistente a ácidos fortes, bases fortes (hidróxido de sódio, hidróxido de potássio), agentes oxidantes (dicromato de potássio, permanganato de potássio) e agentes redutores; Não reage com gases comuns (como cloro, oxigênio, amônia) e pode se decompor para produzir vestígios de fluoreto de hidrogênio somente em altas temperaturas (>400°C).

2. Adaptabilidade a ampla faixa de temperatura

Resistência a altas temperaturas: Ponto de fusão de aproximadamente 327 ℃, faixa de temperatura operacional de longo prazo -200 ℃ a 260 ℃ (curto prazo até 300 ℃), excedendo em muito a maioria dos plásticos de engenharia;

Resistência a baixas temperaturas: Temperatura de fragilização tão baixa quanto -196 ℃, mantendo flexibilidade e resistência mecânica em baixas temperaturas sem rachaduras.

3. Propriedades de atrito ultrabaixo e autolubrificantes

Coeficiente de atrito extremamente baixo: Coeficiente de atrito seco de apenas 0,04, um dos mais baixos coeficientes de atrito conhecidos entre materiais sólidos;

Propriedades autolubrificantes: Alcança movimentos de baixo atrito sem lubrificante adicional, com taxa de desgaste extremamente baixa.

4. Excelentes propriedades antiaderentes

Energia superficial extremamente baixa: Tensão superficial de apenas 18 mN/m (em comparação com 72 mN/m para água), quase todos os líquidos e sólidos não conseguem aderir à sua superfície, daí o termo "antiaderente".

5. Excelente isolamento elétrico

Propriedades dielétricas estáveis: Constante dielétrica aproximadamente 2,1 (próximo ao vácuo), fator de perda dielétrica <0,0002, resistividade de volume >10¹⁸ Ω·cm; Resistência ao arco: A superfície não carboniza após o arco, o desempenho do isolamento quase não é afetado.

6. Propriedades Mecânicas Especiais

Relativamente macio à temperatura ambiente: Dureza aproximadamente D50 ~ 60 (dureza Shore), baixo módulo de elasticidade, fácil de usinar;

Fraca resistência ao fluxo a frio: Propenso a "fluxo a frio" (deformação por fluência) sob pressão de longo prazo; O PTFE puro se deformará gradualmente sob carga contínua (requer modificação com fibra de vidro, fibra de carbono, etc. para melhorar isso).

7. Outras propriedades

Resistência às intempéries: Resistente ao envelhecimento por UV e ozônio; Resistência à radiação: Melhor resistência à radiação de alta energia, como raios gama e raios X, do que a maioria dos plásticos; Não tóxico e inofensivo: atende aos padrões de contato com alimentos da FDA e da UE, adequado para contato direto com alimentos e produtos farmacêuticos.

Barra redonda AHD PTFE (barra de teflon)

Ⅱ.Folha e haste de PTFE para componentes principais

Folhas e hastes de PTFE, com suas propriedades principais, como resistência a altas e baixas temperaturas, inércia química, coeficiente de atrito ultrabaixo, resistência ao envelhecimento e propriedades antiaderentes, são o material preferido para componentes que operam sob condições adversas no campo industrial, especialmente adequado para os seguintes tipos de componentes principais:

1. Componentes de vedação (tanto folhas quanto hastes aplicáveis)

A vedação é a aplicação mais comum de folhas/hastes de PTFE. Utilizando sua estabilidade química e adaptabilidade à deformação, eles resolvem problemas de vedação em ambientes altamente corrosivos, de alta temperatura e de alto desgaste.

Juntas de flange resistentes à corrosão

Aplicações adequadas: Conexões de flange para tubulações químicas, tanques de armazenamento de ácidos e álcalis e reatores farmacêuticos.

Vantagens: Em comparação com as juntas de borracha, elas são resistentes a ácidos e álcalis fortes (como ácido nítrico concentrado e ácido fluorídrico) e solventes orgânicos, e não envelhecem e falham devido à corrosão do meio; A placa de PTFE pode ser cortada diretamente em juntas de diferentes tamanhos e as hastes podem ser processadas em anéis de vedação de formato irregular.

Vedações do pistão/haste do pistão

Adequado para: Selos dinâmicos em cilindros hidráulicos, componentes pneumáticos e êmbolos de máquinas alimentícias.

Vantagens: O coeficiente de atrito ultrabaixo reduz a resistência ao movimento do pistão; operação estável mesmo sem lubrificação; resistente a óleo hidráulico e meios de qualidade alimentar, evitando a contaminação dos meios.

Sedes de válvula/vedações de disco de válvula

Adequado para: Componentes de vedação de núcleo em válvulas químicas, válvulas de alta temperatura e válvulas de vácuo.

Vantagens: Resistência a altas pressões (até 30MPa e acima), resistência à alternância de altas e baixas temperaturas; mantém o desempenho de vedação mesmo sob condições extremas, evitando vazamentos de mídia.

2. Componentes de transmissão resistentes ao desgaste (principalmente barras, as folhas podem ser processadas em buchas)

Utilizando as propriedades autolubrificantes e resistentes ao desgaste do PTFE, esses componentes são adequados para lubrificação sem óleo ou aplicações de transmissão de baixo ruído.

Rolamentos/Luvas

Aplicações adequadas: Mangas guia de fios em máquinas têxteis, rolamentos de rolos em máquinas de fabricação de papel, mangas transportadoras em máquinas de processamento de alimentos.

Vantagens: Lubrificação isenta de óleo, evitando a contaminação de produtos (ex. alimentos, têxteis) por óleo; o coeficiente de atrito é de apenas cerca de 0,04, reduzindo significativamente o desgaste e o ruído.

Engrenagens/rolos

Aplicações adequadas: Pequenas engrenagens e rolos transportadores em equipamentos de transmissão com carga leve (por exemplo, impressoras, máquinas de embalagem).

Vantagens: Leve, baixo ruído operacional; resistente à corrosão química, utilizável em ambientes úmidos ou corrosivos, sem necessidade de tratamento de prevenção de ferrugem.

Almofadas deslizantes de trilho guia

Aplicações adequadas: Almofadas resistentes ao desgaste para trilhos guia de instrumentos de precisão e controles deslizantes em equipamentos automatizados.

Vantagens: Baixo coeficiente de atrito garante precisão de movimento; boa estabilidade dimensional em ambientes de alta e baixa temperatura.

3. Componentes estruturais resistentes à corrosão (aplicáveis a placas/hastes)

Utilizando a inércia química do PTFE, esses componentes são usados para suporte estrutural ou isolamento em ambientes altamente corrosivos.

Revestimentos/defletores de equipamentos químicos

Aplicações adequadas: Revestimentos de tanques de galvanoplastia, defletores de tanques de decapagem, revestimentos de reatores químicos.

Vantagens: Totalmente resistente à corrosão ácida e alcalina; não reagirá com soluções de galvanoplastia ou decapagem; As folhas de PTFE podem ser soldadas entre si para formar revestimentos de grandes áreas, protegendo o substrato metálico do equipamento.

Suportes isolantes para indústria de semicondutores/eletrônicos

Aplicações adequadas: Almofadas isolantes para equipamentos de processamento de wafers semicondutores, suportes isolantes de alta temperatura para componentes eletrônicos.

Vantagens: Excelente desempenho de isolamento elétrico (rigidez dielétrica ≥20kV/mm), resistente à alternância de altas e baixas temperaturas, não atrai poeira, atende aos requisitos de limpeza da indústria de semicondutores.

Componentes de transporte da indústria alimentícia/farmacêutica

Aplicações adequadas: Raspadores de correia transportadora de alimentos, revestimentos de moldes para prensas de comprimidos farmacêuticos, almofadas resistentes ao desgaste para equipamentos de enchimento.

Vantagens: Atende às normas de segurança para contato com alimentos, sem liberação de substâncias nocivas; propriedades antiaderentes evitam resíduos de material e são fáceis de limpar e desinfetar.

4. Componentes de funções especiais

Componentes de isolamento de alta temperatura

Aplicações adequadas: Juntas de isolamento de equipamentos aeroespaciais, divisórias de isolamento de fornos de alta temperatura, novos componentes de isolamento de baterias de energia.

Vantagens: Não se decompõe sob uso prolongado a 260°C, mantém a flexibilidade a -200°C e apresenta excelente desempenho de isolamento.

Componentes de desmoldagem antiaderentes

Aplicações adequadas: Revestimentos de liberação de matrizes de moldagem de plástico, juntas de matrizes de vulcanização de borracha.

Vantagens: As propriedades antiaderentes permitem uma fácil desmoldagem sem a necessidade de agentes desmoldantes, melhorando a eficiência da produção e a qualidade da superfície do produto.

Dicas de seleção

Folha de PTFE ( Folha de Teflon) : Adequada para processar componentes planos de grandes áreas (como juntas, forros, divisórias).

Haste de PTFE ( barra de teflon) : adequada para processar componentes redondos e de formato irregular (como rolamentos, engrenagens, anéis de vedação) e pode ser usinada em formatos complexos por meio de torneamento e fresamento.

Folha de rolo AHD PTFE

Ⅲ. Viabilidade de usinagem de chapas e barras de PTFE

Folhas e hastes de PTFE podem ser processadas em várias peças por meio de usinagem, moldagem e sinterização. Sua usinabilidade depende principalmente da remoção mecânica do material ou da prensagem a quente, em vez do fluxo fundido (devido à viscosidade extremamente alta do fundido, a moldagem por injeção é difícil).

1. Usinagem (Principais Métodos de Usinagem)

A usinagem de folhas e barras de PTFE é semelhante à de metais, mas os parâmetros precisam ser ajustados para se adequarem às suas características de suavidade e baixa condutividade térmica. É adequado para a fabricação de formas simples ou peças de precisão (através de retificação posterior).

Torneamento: Usado para usinar hastes em peças semelhantes a eixos.

Fresamento: Utilizado para usinagem de canais e contornos de chapas.

Perfuração: A broca deve ser afiada para evitar que o material grude na broca devido à compressão.

Serrar: Use uma lâmina de serra com dentes finos e avanço em baixa velocidade para evitar lascas.

2. Moldagem por compressão-sinterização (formas complexas) Para lotes ou peças de grande porte, um processo de "moldagem por compressão + sinterização" pode ser usado:

Formação por pressão: O pó fino de PTFE é carregado em um molde e prensado a frio em uma peça bruta a 10 ~ 30 MPa.

Sinterização: A peça bruta é colocada em um forno e aquecida a 360 ~ 380 ℃ (acima do ponto de fusão), mantida por 1 a 4 horas para permitir o rearranjo da cadeia molecular e depois resfriada lentamente (para evitar estresse interno).

Pós-processamento: A peça sinterizada precisa ser corrigida dimensionalmente por corte e retificação.

3. Outros Processos Auxiliares

Soldagem: O PTFE é difícil de derreter e soldar; soldagem por prensagem a quente (aquecida a 350 ~ 380 ℃, ligação por pressão) ou soldagem indireta pode ser usada.

Adesão: A superfície precisa ser tratada com solução de naftaleno de sódio (ou plasma) para quebrar as ligações CF para aumentar a energia superficial e, em seguida, ligada com adesivo epóxi ou poliuretano.

Peça de PTFE da folha de PTFE e faixa de temperatura em toda a haste, peças resistentes à corrosão e ao desgaste