Verschleißbeständige und hydrophobe Eigenschaften von PTFE/CF-Verbundbeschichtungen

Das Phänomen des Bit-Balling tritt in der Regel bei der Ölgewinnung durch polykristalline Diamantkompaktspitzen (PDC) auf. Es wird davon ausgegangen, dass kohlefaserverstärkte (CF) Polytetrafluorethylen (PTFE)-Verbundbeschichtungen, welche auf PDC-Bits aufgebracht werden, die Reibungs- und Verschleißeigenschaften und die Hydrophobie verbessern. In einer neuen Studie wurde ein spezielles Verfahren zur Herstellung von PTFE/CF-Verbundbeschichtungen mit unterschiedlichem CF-Gehalt eingesetzt. Die Massenanteile von CF in PTFE betragen 10%, 15% bzw. 20%. Die Oberflächenmorphologie der Beschichtungen wurde mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM) und dem 3D-Messlasermikroskop beobachtet, und es wurden Wasserkontaktwinkel (WCA) gemessen.

Abnahme der Verschleißrate und gute Hydrophobie

Die Ergebnisse zeigten, dass, wenn der Massenanteil von CF 20% beträgt, der Reibungskoeffizient 0,17 ± 0,01 beträgt, was nicht viel ansteigt; die Verschleißrate beträgt 2,74 × 10-4 mm3/Nm, was die niedrigste von allen ist und im Vergleich zu reinem PTFE um etwa 29,7% abnimmt. Der WCA der PTFE/20%CF-Verbundbeschichtung steigt auf 122,0° ± 2,0°, was eine gute Hydrophobie zeigt, während der WCA der reinen PTFE-Beschichtung nur 106,3° ± 1,5° beträgt. Abrasiver Verschleiß und adhäsiver Verschleiß sind die wichtigsten Verschleißmechanismen von Verbundbeschichtungen unter klimatischen Bedingungen.

Die Studie wurde veröffentlicht in: Progress in Organic Coatings Volume 128, March 2019, Pages 90-98.

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