模壓成型
下述信息只是對(duì)生產(chǎn)模壓成型零件的指導(dǎo)，它們基于歷史信息以及幾年內(nèi)積累的數(shù)據(jù)。加工人員可能需要根據(jù)所生產(chǎn)的零件修改這些條件，例如壓力和溫度。
1、基本工藝
聚合物一般為PEEK精細(xì)粉末，需要在150°C的 溫度下預(yù)先干燥 3 小時(shí)或在 120°C 的溫度下預(yù)先干燥整晚，以避免產(chǎn)生孔和氣泡。標(biāo)準(zhǔn) PEEK粉末或顆�？梢阅撼尚停穷w粒邊界痕跡將總是很明顯，這是這種成型方法的弱點(diǎn)�？梢栽谀＞咧懈稍锞酆衔�，但干燥的次數(shù)需要根據(jù)材料的厚度進(jìn)行調(diào)整。成型工具本身應(yīng)該在使用前在 150°C 的溫度左右進(jìn)行預(yù)先干燥。
PEEK中混入 2 – 3 % 的 PTFE 潤(rùn)滑劑粉末可能對(duì)部分氣體排出有幫助。
需要形成的構(gòu)件理論重量的約 102% 的干燥聚合物將在模具中采用 5000 到 10,000 psi 的壓力進(jìn)行壓縮，以便在模具加熱前把模具中存留的空氣擠出。對(duì)模具進(jìn)行加熱的更適宜的方法是采用內(nèi)部和外部加熱帶，如果沒(méi)有加熱帶可以使用空氣循環(huán)爐。在加熱模具之前，壓力應(yīng)該“調(diào)回”到 2000psi。
模具的溫度將以加熱器可能達(dá)到的最快速度升到 390 - 400°C，直至聚合物全部熔化。壓力將為每英寸 (25mm) 區(qū)段厚度保持 15 分鐘。可能出現(xiàn)一些噴濺，但這是正常的。
模型將以每小時(shí)約 40°C 的速率冷卻并繼續(xù)保持壓力，直到該零件溫度低于 150°C 時(shí)可以排出。應(yīng)該使用熱電偶檢測(cè)冷卻速率。
2、設(shè)備需求
模壓機(jī)：應(yīng)該能夠產(chǎn)生足夠的壓力。典型值最大為 10,000psi。
模具：應(yīng)該是抗腐蝕的金屬。使用 Stavax、Duplex ( Ni / Chromium) 以及硬鍍鉻不銹鋼都可取得很好的使用效果，也可使用 50 Rockwel 的P20 硬工具鋼。不應(yīng)該使用低碳鋼以及含銅的鋼。用于拖拉的模具表面應(yīng)該拋光以幫助排出。
建議使用脫模劑，比如某種 Frekote 產(chǎn)品（不含硅）以幫助排出�；瑒�(dòng)零件的間隔應(yīng)該在 0.075 到 0.125 間。PTFE、鋁以及鋼 (20 – 30 Rockwell) 密封圈都可以在沖壓板和熔化的聚合物之間有效地使用。
首選使用內(nèi)部和外部加熱帶，但也可以使用能夠達(dá)到至少 400°C 的熱空氣循環(huán)爐。應(yīng)該小心避免聚合物的熱降解。
3、模壓成型特性：
模壓成型的 PEEK零件的性質(zhì)與注射成型的零件不同。作為一般的規(guī)則，模壓成型的零件更加結(jié)晶化，具有更高的模數(shù)和抗張強(qiáng)度，更硬但是延展性較差并且更脆。
與注射成型的零件相比，大量的纖維可以混合到壓縮成型的 PEEK材料中，得到的零件將失去各向異性，強(qiáng)度較低，具有不同的 C. T. E. 和摩擦學(xué)性質(zhì)。
很厚的部分可能會(huì)產(chǎn)生裂縫，應(yīng)該采用加工后的熱處理（退火）以減少應(yīng)力。
少量公差無(wú)法直接得到，因此構(gòu)件必須經(jīng)過(guò)機(jī)械加工。為使模型排出而填入的添加劑可能造成模具的內(nèi)外表面被染色，參與這一加工過(guò)程的表面應(yīng)該刮削以去掉染色層。
粉末噴涂概述：
精細(xì)粉末狀的 PEEK聚合物可用作金屬基體的涂層。厚的涂層 (>500µm) 可以通過(guò)靜電噴涂或流態(tài)層噴涂實(shí)現(xiàn)。厚度 75 µm的涂層可以使用等離子體散射技術(shù)得到。
1、靜電噴涂和流態(tài)層噴涂
靜電噴涂和流態(tài)層噴涂都是傳送固體 PEEK聚合物粉末到金屬基體的加熱表面的方法。一旦精細(xì)粉末與金屬接觸，顆粒與表面粘合并逐漸形成牢固的表層。
靜電噴涂技術(shù)通常使用空氣傳送精細(xì)粉末到達(dá)靜電噴涂槍的噴嘴處。在噴嘴和基體之間具有大的勢(shì)差，該勢(shì)差用于為精細(xì)粉末的噴射導(dǎo)向。流態(tài)層技術(shù)使用壓縮空氣使一定質(zhì)量的粉末材料在確定的空間中傳播。受控的粉末云霧在加熱的基體上方形成。
PEEK粉末涂層的基本工藝步驟
- 基體（金屬）必須干凈。
- 使用丙酮或類(lèi)似溶劑為基體除油。
- 用鋁氧化物沖擊基體表面，調(diào)整金屬的性質(zhì)以得到聚合物與金屬之間的良好粘合。再次以溶劑清洗零件，去除灰塵砂粒并使其干燥。
- 將要涂層的零件放入加熱到 400°C 的烤箱中。溫度高低取決于所使用的等級(jí)。400-425°C 適合高分子量的等級(jí)，380-400°C 適合低分子量的等級(jí)。
- 將零件置于爐中約 4 分鐘以加熱（加熱時(shí)間取決于零件大小，大零件需要長(zhǎng)時(shí)間加熱）。將零件從爐中取出并懸在粉末棚中以實(shí)現(xiàn)涂層。
- 根據(jù)涂層的厚度，零件可能在涂過(guò)一層后在空氣中冷卻或淬火冷卻，或送回爐中膠化以備進(jìn)一步噴涂。對(duì)高分子量的等級(jí)，經(jīng)常涂三次。如果涂層超過(guò)一層，涂層之間不能有結(jié)晶。
- 涂層結(jié)束后，該零件應(yīng)該放回爐中膠化（約4分鐘，同樣取決于零件大小）。
- 該零件可以放入冷水淬火冷卻以得到非晶體涂層，它可以通過(guò)退火結(jié)晶化，或者在空氣中冷卻得到晶體涂層。注意：如果淬火冷卻大型零件，需要注意可以產(chǎn)生蒸汽或水沸騰。
- PEEK粉末必須在使用前干燥。對(duì)精細(xì)粉末，空氣循環(huán)爐是理想設(shè)備。在 150°C 的溫度下加熱 3 小時(shí)一般足以使粉末干燥。
- 注意：一定要防止其它聚合物混入涂層系統(tǒng)或 PEEK聚合物。在正常 PEEK加工溫度下，即使很少量的較低熔流聚合物都將導(dǎo)致表面受損。最好為 PEEK使用專(zhuān)業(yè)的粉末涂料設(shè)備。
2、等離子噴涂
等離子噴涂法熔化 PEEK聚合物，然后將它涂到基體表面。接觸后，熔化的顆粒附著在基體上并形成牢固的表層。
等離子體可以定義為氣體經(jīng)過(guò)微波或無(wú)線電來(lái)源時(shí)所產(chǎn)生的高能離子流。等離子體的溫度取決于生成源的能量和氣體運(yùn)動(dòng)的速率。一般需要立即對(duì)材料進(jìn)行水冷卻以防止聚合物的降解。因此，當(dāng)普通 PEEK聚合物精細(xì)粉末引入等離子體時(shí)，這些顆粒在加速撲向基體的同時(shí)而被熔化。熔化的材料噴到基體表面時(shí)，材料迅速凝固，從而形成薄涂層。
等離子噴涂可以用在金屬和非金屬物體上，但要確保非金屬基體的熱穩(wěn)定性符合加工要求。為了達(dá)到 PEEK聚合物的最佳效果，金屬基體應(yīng)符合“靜電噴涂”和“流態(tài)層噴涂”部分所述的要求。經(jīng)過(guò)后加工的熱處理可以增強(qiáng)所應(yīng)用涂層的同質(zhì)性。在低于 200°C (392°F) 的表面上進(jìn)行 PEEK聚合物的等離子噴涂將形成非結(jié)晶態(tài)。但是，涂層的最佳結(jié)晶度將通過(guò)隨后的熱處理來(lái)獲得。 可以使用散射噴涂以便應(yīng)用聚合物的薄涂層為鋁和鑄件金屬基體形成防粘涂層。這些應(yīng)用需要標(biāo)準(zhǔn)厚度為 15 到 50 微米的薄涂層。這些總是“單涂層”系統(tǒng)�；w需要與靜電粉末涂層相似的要求，例如，除油、酸洗或進(jìn)行研磨粗加工以符合關(guān)鍵的機(jī)械要求。使用進(jìn)氣噴槍噴涂棚可實(shí)現(xiàn)小規(guī)模生產(chǎn)，所需應(yīng)用設(shè)備便宜。使用 80°C 的干燥爐操作烘烤噴涂層，然后在 380°C 到 420°C 的烤箱內(nèi)燒烤聚合物以形成附著結(jié)構(gòu)。 |
