Prinsip Desain Material
Komposit perunggu-PTFE CuSn6 mencapai kinerja sinergis:
| Komponen | Fungsi | Mekanisme |
|---|---|---|
| Matriks PTFE | Inertness kimia / Gesekan rendah (μ=0,02–0,1) | Pergeseran rantai molekul |
| Perunggu (25–40%) | Konduktivitas termal ↑800% | Jaringan panas logam (k=4,5 W/m·K) |
| Grafit (5%) | Pelumasan batas | Pembentukan film transfer |
Rumus Kepadatan Komposit:
ρcomp=ρPTFE%PTFE+ρPerunggu%Perunggu100
(Kepadatan optimal: 2,8–3,2 g/cm³)
Terobosan Kinerja
(Data Uji ASTM D3702 / ISO 11014)
| Parameter | PTFE murni | 25% Perunggu | 40% Perunggu |
|---|---|---|---|
| Konduktivitas Termal | 0,25 W/m·K | 2.1 | 4.5 |
| Batas PV | 0,5 MPa·m/detik | 0,85 | 1.2 |
| CTE (×10⁻⁶/K) | 120 | 45 | 25 |
| Kekerasan (Shore D) | 55 | 68 | 72 |
| Keausan (mg/1000 rev) | 35 | 9 | 5 |
Keunggulan Utama:
- Pembuangan panas: Jalur termal yang 60% lebih pendek mencegah PTFE meleleh (>150°C)
- Stabilitas dimensi: CTE cocok dengan logam (baja CTE=11,5×10⁻⁶/K)
- Ketahanan aus: Partikel perunggu menanggung beban 60%
Struktur Inovatif
Sistem Penyegelan Tiga Gradien (>20 MPa):
[Segel Primer] ┌─40% Perunggu ┐ → Beban tekanan/termal ├─25% Gradien┤ → Penyangga tegangan [Zona Fleksibel] └─PTFE Murni ┘ → Kompensasi deformasiMekanisme Penyegelan Dinamis:
- Tekanan rendah: Lapisan PTFE mengkompensasi celah (kompresi 18–22%)
- Tekanan tinggi: Lapisan kaya perunggu tahan terhadap ekstrusi (celah <0,03 mm)
- Beban berdenyut: Jaringan perunggu menyerap getaran (↓80% keausan fretting)
Aplikasi Kondisi Ekstrim
| Aplikasi | Larutan | Verifikasi |
|---|---|---|
| Silinder pitch turbin angin | Segel tangga PTFE perunggu 30% | PV=0,9 MPa·m/s pada suhu -50°C |
| Unit cetak injeksi | Cincin luncur gradien ganda | >150 ribu siklus @ 230°C |
| Sistem kemudi kapal | Perunggu-PTFE + dukungan 304SS | Nol korosi pada air laut 35MPa |
Data Uji Sistem Hidrolik (35 MPa):
| Metrik | Segel NBR | Perunggu-PTFE | Peningkatan |
|---|---|---|---|
| Kebocoran | 23,5 ml/menit | 0.8 | ↓96% |
| Gesekan yang terlepas | 4500 N | 1200 | ↓73% |
| Masa pakai | 1.800 jam | 12.000 | ↑567% |
Proses Pembuatan
Pemadatan Gradien:
- Pelapisan bubuk: gradien perunggu 40%→25%→0%
- Pengepresan dingin: 30 MPa @ 80°C (mencegah fibrilasi PTFE)
- Sintering bertahap:
- Tahap 1: 300°C×2 jam (penghilang stres)
- Tahap 2: 380°C×4 jam (difusi molekuler)
Rekayasa Permukaan:
- Plasma etching: porositas permukaan 15–20%
- Impregnasi vakum: infus fluorolube PFAE
Pedoman Seleksi
| Kondisi | Direkomendasikan | Menghindari |
|---|---|---|
| Fluktuasi tekanan | ≥30% perunggu + cincin anti-ekstrusi | PTFE yang tidak diperkuat |
| Operasi >200°C | ≥40% lapisan perunggu | <15% kandungan perunggu |
| Media abrasif | ≥70 Shore D permukaan | Permukaan yang belum dirawat |
| >1 m/s resiprokal | Penambahan grafit 3–5% | Kondisi kering saat berlari |
Penelitian dan Pengembangan Generasi Berikutnya:
- Segel pintar: Sensor FBG tertanam untuk pemantauan tegangan kontak
- Struktur biomimetik: Rangka perunggu sarang lebah (↓30% berat)
- Pelapis nano: film multilapis WS₂/MoS₂ (μ↓ hingga 0,01)
Waktu posting: 18-Jul-2025