Нанесение фторполимерных покрытий
для обеспечения изделиям антиадгезионных, антикоррозийных, гидрофобных, антифрикционных и инертных свойств.
Восстановление антипригарного покрытия
на инвентаре, используемом предприятиями пищевой промышленности, общественного питания, также различных покрытий на оборудовании, деталях и узлах, работающих в агрессивных средах
г. Москва, Большая Очаковская 47, стр 1, БЦ Очаково, офис 862
О компании
ООО “Мегафлон” осуществляет самый полный комплекс услуг по работе с фторполимерными и термопластичными порошковыми покрытиями.
Мы готовы предложить своим клиентам большой ассортимент антипригарных, антиадгезионных, инертных, гидрофобных, коррозионностойких и других покрытий, в том числе продукцию, не представленную ранее на российском рынке, а также услуги по нанесению данных покрытий с помощью самого современного оборудования. Также мы осуществляем восстановление тефлонового покрытия на посуде и оборудовании, задействованном в пищевой промышленности и ресторанном бизнесе.
Наши специалисты владеют технологией нанесения полимерных материалов (фторполимеров и термопластов), устойчивых к агрессивным средам, а наше оборудование не уступает по качеству используемому компаниями мирового уровня в сфере нанесения полимерных покрытий. Одним из наших преимуществ является предоставление услуги по нанесению термопластичных порошковых покрытий прямо на вашем объекте, что позволяет обеспечить непрерывность технологического процесса вашего предприятия.
Среди наших заказчиков есть представители любых отраслей промышленности и сферы услуг. Мы работаем со всеми типами заказов: от узлов и агрегатов оборудования, участвующего в добыче и транспортировке полезных ископаемых, до кухонной утвари.
Защитные покрытия для печатных плат Novec
Современная электроника становится более портативной и чрезвычайно сложной, чем когда либо. Плотность монтажа повышается, прочность компонентов снижается по причине их малогабаритности. В связи с этим остро встает вопрос по защите печатных узлов от таких загрязнений, как влага, сульфаты (сера), наслоения пыли и грязи. Без должной защиты чувствительные компоненты быстро коррозируют, что приводит к коротким замыканиям, ухудшениям рабочих параметров и поломке устройств. Для защиты поверхности монтажного основания и компонентов от внешних факторов окружающей среды, таких как влага, повышенная температура, пыль, отпечатки пальцев, загрязнения, химические и механические воздействия, электромиграция используются различные типы покрытий (некоторые из них называют конформными покрытиями). Такая защита помогает предотвратить коррозию, утечку тока или появление плесени и, следовательно, позволяет увеличить срок службы оборудования и повысить его надежность. Конформные покрытия обладают отличной адгезией, практически незаметны и повторяют форму печатного узла. При выборе защитного покрытия учитывается множество факторов: условия эксплуатации конечного прибора, особенности топология платы и используемых комплектующих, диэлектрическая прочность покрытия, ремонтопригодность и возможность модификации платы после нанесения покрытия.
Существующие покрытия
Конформные покрытия производятся на основе акрила, парилена, силикона, уретана и имеют различные методы нанесения, такие как погружение, распыление, нанесение кистью, струйный облив. Дальнейшее отверждение может происходить под воздействием УФ-облучения, сушки в шкафу или другими методами.
Сравнение защитных покрытий
| Преимущества | Недостатки | |
| Акриловые Покрытия общего применения |
— Быстрая сушка — Простота нанесения — Ремонтопригодность — Высокая эластичность — Высокая влагостойкость — Низкая стоимость |
— Много растворителя — Плохая химическая стойкость |
| Эпоксидные Механическая защита | — Высокая температурная стойкость — Простота нанесения — Превосходная устойчивость к механическим воздействиям и истиранию — Химическая стойкость —- Хорошие диэлектрические свойства |
— Долгий процесс полимеризации — Тяжело удаляются (трудности при ремонте) — Тяжелые, поэтому создают механическое напряжение на хрупких компонентах |
| Силиконовые Высокотемпературная защита | — Сверхвысокая температурная стойкость — Высокая эластичность — Ремонтопригодность — Отличная химическая стойкость — Малое время отверждения |
— Проблема нанесения — Большая толщина нанесения — Низкая адгезия — Не стойки к истиранию — Высокая стоимость |
| Уретановые Защита от влаги и химии, диэлектрик |
— Хорошая эластичность — Отличная химическая стойкость к растворителям — Противодействуют росту «усов» олова —Хорошая устойчивость к механическим воздействиям — Хорошие диэлектрические свойства |
— Долгий процесс полимеризации — Тяжело удаляются (трудности при ремонте) — Не выдерживают вибрации |
| Фторполимерные Защита от влаги и химии, диэлектрик |
— Низкая диэлектрическая постоянная — Низкая поверхностная энергия — Низкая гигроскопичность — Стойкость к растворителям |
— Высокая стоимость — Малая механическая защита |
Традиционные методы покрытий хорошо себя зарекомендовали, однако они были созданы для элементной базы прошлого поколения. Современные печатные узлы характеризуются малым шагом выводов, использованием сложных корпусов, высокой плотностью расположения компонентов. Для элементов с миниатюрным форм-фактором покрытия типа эпоксидных или силиконовых могут оказаться слишком тяжелыми и создавать неблагоприятные механические напряжения. Полиуретановые покрытия являются более универсальными, но их неремонтопригодность и необходимость маскирования создают излишние технологические проблемы.
Для решения вышеперечисленных проблем компания 3М предлагает покрытие нового поколения на основе фторполимеров. Этот специальный класс защитных жидкостей — Novec Electronic Grade Coatings — представляет собой прозрачные жидкости малой вязкости и с низким поверхностным натяжением. Активным веществом таких жидкостей являются фторированные полимеры в сегрегированных гидрофторэфирных растворителях.
Свойства фторполимеров
Фторполимер — это полимер на основе фторированного углеводорода с сильными фторуглеродистыми связями. Фтор во фторполимере электрически отрицателен и практически не связывается с другими материалами. Это и придает фторполимеру уникальные свойства отталкивания, поэтому первое популярное применение фторполимеров — это антипригарные покрытия.
Масштабная исследовательская программа по изучению фторполимеров была проведена в 1968 году лабораторией The Naval Research Laboratory. Ее главной задачей было определить потенциал материала для использования в военно-морском флоте. Никакой другой материал не мог соответствовать их требованиям.
Основные характеристики фторполимерных покрытий приведены в таблице.
Растяжение (ASTM D1457)
Ударная прочность (ASTM D256)
Твердость (ASTM D2240)
Коэффициент трения (ASTM D1894)
Пробивное напряжение (ASTM D149)
Стойкость к химическому воздействию (ASTM D543)
Стойкость к солевому туману (ASTM B117)
Влагопоглощение (ASTM D570)
Коммерческое применение фторполимерных покрытий долгое время было ограничено высокой стоимостью материала по сравнению с другими конформными покрытиями. Цена сильно зависела от стоимости и доступности таких мономеров как гексафторацетон. Кроме того, материал требует закупки специального дорогостоящего оборудования.
Однако постепенно фторполимерные покрытия проникали в различные области промышленности. Спрос на фторполимеры во всем мире растет непрерывно, в 2011 году он составил 7.25 млрд.дол. Приведем некоторые примеры использования фторполимерных покрытий в различных областях промышленности:
- покрытие изоляции проводников в авиастроении: здесь фторполимер защищает проводники и снижает риск возгорания воздушного судна.
- покрытие конвейерных участков: типографии и предприятия по производству упаковки используют фторполимеры для покрытия поддонов с чернилами и роликов конвейеров; покрытие способствует тому, что перемещаемые по конвейеру предметы не цепляются за конструктивные элементы оборудования, также покрытые фторполимером участки легко мыть и очищать от краски.
- автомобильная промышленность: фторполимер позволяет предотвратить трение и коррозию запчастей, он незаменим при работе с шариковыми подшипниками и зубчатыми механизмами, которые претерпевают значительный износ в процессе эксплуатации.
Фторполимерные покрытия для электроники
Для электронной промышленности фторполимеры также обладают набором привлекательных свойств. Во-первых, они вообще не имеют свойств липкости, во-вторых, они сильно уменьшают трение и противодействуют коррозии. Также, фторполимеры выдерживают воздействие очень высоких температур, являются отличными изоляторами (не проводят электричество), не поглощают влагу. В результате, применение фторполимерных покрытий значительно увеличивает срок эксплуатации электронных изделий. Такие покрытия предназначены для оборудования, требующего очень высокой надежности, где необходима стойкость к водомасляным жидкостям и силикону, стойкость к микробиологическим атакам, сверхнизкая диэлектрическая константа, сверхнизкий коэффициент миграции ионов и способность выдерживать атмосферные воздействия.
Разберем основные свойства защитных покрытий для печатных плат на основе фторполимеров.
1. Фтор имеет самую высокую электроотрицательность среди всех химических элементов. При объединении с полимерной цепью атомы фтора значительно укрепляют ее, поскольку расстояние углеродофторных связей очень мало и достаточно сильно (477 кДж/моль). Это химическое свойство обеспечивает стойкость покрытия к химическим воздействиям и отличную термостабильность фтормолимеров. Способность фторполимеров отталкивать нежелательные химические воздействия тестировалась на многомолекулярном спирте, хлорфениле и соли себациновой кислоты. Тест проводился методом погружения в течение 19 часов при температуре 100°С. После этого поверхность покрытия изучалась под электронным микроскопом. Другой тест определял способность покрытия к миграции металлов (в результате которой образуются дендриты), для этого его погрузили в загрязненную среду 1014Na+/кв.см. при влажности 95% и термоциклировании от 100 до −10°С. Следов миграции после 100 циклов продолжительностью 4 часа на цикл обнаружено не было. Для сравнения кремнийорганические покрытия (типа силиконовых) показали следы миграции уже после 8 циклов.
2. Фторполимеры обладают самым низким поверхностным натяжением среди всех существующих конформных покрытий. Именно это свойство придают поверхности отталкивающие свойства.
| Материал | Типичное значение Н/м | Типичное значение Дина/см |
| Фторуглеродные акрилаты | 0.011-0.014 | 11-14 |
| Тефлон | 0.018-0.020 | 18-20 |
| Силикон (кремнийорганика) | 0.024 | 24 |
| Полиэтилен | 0.031 | 31 |
| Эпоксидное покрытие | 0.040 | 40 |
| Полиуретан | 0.040 | 40 |
| Акрил | 0.040 | 40 |
Поверхностное натяжение определяет степень смачиваемости поверхности. Если на поверхность нанести каплю жидкости, то угол образовавшейся капли-сферы будет характеризовать степень смачиваемости. Чем меньше угол, тем лучше растекание жидкости. Поэтому водоотталкивающие поверхности должны иметь максимально больший угол контакта. Для фторполимерных жидкостей он составляет 105 градусов для воды и 65 градусов для гексадекана. При контакте с покрывным материалом (особенно после 15-минутной температурной выдержки при 100°С) определенные фторполимеры перестраивают свою микроструктуру для минимизации разницы в поверхностной энергии между покрытием и подложкой. Это обеспечивает хорошую адгезию покрытия к практически любым материалам, включая медь, эпоксидку, стеклоткань.
3. Растворимость фторполимеров составляет 11,4 Дж/см.куб. Максимально приближенный к этому значению растворитель серии 7100 производства 3М пока достигает 11,6 Дж/см.куб. при условии сохранения следующей пропорции: 2% фторполимера и 98% растворителя 7100. Поэтому некоторые производители фторполимерных покрытий (например, Nordson) использует именно растворитель производства 3М 7100.
4. Отличная долгосрочная стабильность фторполимерного покрытия объясняется силой связи C-F. Благодаря этому материал обладает высокой диэлектрической способностью и изоляционными свойствами (40кВ/мм), а также сохраняет стабильные влагозащитные свойства при многократных долговременных циклах изменения температуры и влажности. Этим обеспечивается долгосрочная защита печатных плат.
Фторполимерное покрытие 1700 3М
Сегодня на российском рынке представлен один образец фторполимерного защитного покрытия — 1700 Electronic Grade Coating торговой марки Novec (3M). Это прозрачный низковязкий раствор фторсодержащего акрилового полимера в гидрофторэфирном растворителе. Этот растворитель не относится к легколетучим (VOC) веществам, благодаря чему отвечает международным экологическим нормам. Жидкость предназначена для нанесения практически на любые поверхности: это могут быть печатные платы, металл, стекло, подложки из меди или алюминия, гибкие полиимидные пленки и др. После нанесения она образует тончайшую прозрачную пленку не более 1 мкм (для сравнения толщина лаковых покрытий составляет 25-50 мкм). Покрытие 1700 обеспечивает следующие защитные функции печатного узла: защита от влаги, защита от химических воздействий и защита от коррозии. Отметим, что функция влагозащиты включает как прямое попадание воды на поверхность платы, так и образование конденсата в результате резких перепадов температур. Фторполимер имеет широчайший температурный диапазон, от −100 до 500°F (-73. 260°С). Защитная пленка фторполимерного покрытия обеспечивает защиту печатной платы и ее компонентов от нагрева до 175С в течение продолжительного периода времени, сохраняя при этом свои водоотталкивающие способности. Такой высокотемпературный рабочий режим покрытия принципиально важен для электроники, эксплуатирующейся при резких перепадах температуры.
Выделим некоторые моменты в технологии использования защитных покрытий 1700.
Топология печатной платы
На плате могут располагаться компоненты, которые не подлежат обработке защитными покрытиями, это могут быть соединители, контактные ламели, потенциометры или другие элементы управления. Обычно такие компоненты располагаются по краям платы и требуют использовать маскирующих материалов. Однако жидкость 1700 можно использовать и для печатных плат с предустановленными на них разъемами. Если контакты разъемы являются ножевыми, то в результате сочленения ответной части слой пленки будет легко удален и контакт восстановлен. Материал имеет малую механическую прочность, поэтому легко удаляется простым трением, что устраняет необходимость в маскировании таких компонентов, как переключатели, разъемы, пьезоэлектрические излучатели. Кроме того, жидкость 1700 можно удалить с помощью растворителя (7100).
Если узел требует ремонта, то критичным вопросом является простота удаления покрытия. Важное преимущество покрытия 1700 — это возможность доработки платы даже после нанесения защитного слоя. Слой пленки очень тонкий и без дополнительной очистки можно проводить пайку и выпайку компонентов с нанесенным покрытием Novec 1700.
Нанести жидкость 1700 можно различным способом. При этом любой способ обеспечит точность нанесения, повторяемость и селективность. Она не требует высокотемпературной обработки, при необходимости ее можно легко удалить. Способы нанесения:
- погружение
- распыление
- капельный метод
- капиллярный метод
- нанесение кистью
Традиционно разный метод нанесения предполагает разную толщину покрытия, однако такой проблемы с 1700 не существует.
Жидкость имеет низкую вязкость и поверхностное натяжение, поэтому любой метод нанесения обеспечивает оптимальное управление потоком раствора. Нанесение методом погружения позволяет покрыть самые узкие места платы и компоненты нестандартной формы. При разной скорости подачи платы образуется разная толщина покрытия. Для уменьшения испарения рекомендуется использовать узкие резервуары с высокими бортами. Отметим, что это является самым предпочтительным методом нанесения покрытия. Нанесение методом распыления может выполняться вручную или селективно при помощи роботизированного оборудования. Автоматизированный способ позволит экономней использовать жидкость и наносить ее более равномерно с учетом геометрии поверхности. Капельный метод позволяет точно контролировать расход материала при сохранении ручного метода нанесения. Нанесение кистью использовать не рекомендуется по причине перекрестного загрязнения раствора. На волоски кисти могут попадать частицы с печатной платы. Также, будет сложно контролировать количество наносимого раствора.
Контроль нанесения покрытия
Добавим несколько слов о технологическом процессе и контроле качества. Первый вопрос, с которым придется столкнуться технологу и мастерам — это отличие обработанных плат от необработанных. Решение задачи заключается в использовании различного типа маркировки. На черные корпуса микросхем можно наносить точечные пятна раствора, которые будут видны невооруженным глазом.
Если покрытие наносится на светлые участки и такая маркировка не очевидна, то покрытие можно увидеть под микроскопом или методом сравнения двух плат. Тем не менее, такие визуальные и экспериментальные методы дают возможность увидеть просто факт наличия покрытия, но качество его нанесения не контролируется. Поэтому в качестве основного метода контроля рекомендуется использовать спектрометр (для моделей без УФ-добавок).
Еще один способ определить наличие нанесения — это тест на несмачиваемость масла. Высохшее покрытие будет отталкивать жидкости, минеральные масла, парафиновое масло и гексадекан. Такой тест можно также проводить при приемке печатных плат.
Другой вопрос — это интенсивность расхода жидкости. Ее можно контролировать с помощью электронных весов, взвешивая массу жидкости каждые четыре часа (при автоматизированном процессе нанесения).
УФ-тестирование Важным преимуществом является и то, что жидкости могут содержать содержит добавки для возможности контроля качества нанесения покрытия при помощи УФ лучей. Серия защитных покрытий 2700 (жидкости серий 27002, 2701, 2704 и 2708) имеют желто-оранжевый наполнитель, который флуоресцирует под воздействием УФ лучей, облегчая инспекцию и контроль качества нанесения покрытий.
Традиционные конформные покрытия имеют толщину слоя в 25 микрон и выше. Покрытия 3М значительно тоньше. При нанесении методом погружения толщина покрытия может варьироваться от 0.1 до 1.3 микрон или от 1 до 6 микрон. При однократном покрытии распылением толщина слоя составит 1-6 микрон. Можно наносить несколько слоев для увеличения толщины защитного покрытия. Тонкость покрытия имеет несколько преимуществ:
- электрический контакт можно осуществлять непосредственно через покрытие, устраняя необходимость в маскировании,
- превосходное покрытие сложных геометрических рельефов,
- улучшение термопрофиля при эксплуатации платы — тонкое покрытие не удерживает тепло.
Защитные покрытия Novec 3M полностью безопасны для рабочего персонала и окружающей среды.
- невоспламеняемость и низкая токсичность для безопасности рабочего персонала
- непроводимость
- минимальное воздействие на окружающую среду, нулевой потенциал озонного истощения, низкий потенциал глобального потепления по сравнению с традиционными конформными покрытиями с углеводородными растворителями.
- без легколетучих соединений (VOC)
- строгое соблюдение нормативных требований
Испытания 1700 на воздействие солевого тумана
Для тестирования покрытия на предмет его антикоррозионных свойств используют тест на солевой туман. В камерах солевого тумана печатные платы подвергаются воздействию морской воды и морского тумана, в которых содержатся соли хлора, магния и других элементов. Такие тесты позволяют судить о стойкости покрытий к коррозионным воздействиям при высокой влажности воздуха. Результаты тестов с покрытием 1700 показывают, что даже тонкий слой покрытия обеспечивает надежную защиту традиционных металлических покрытий (таких как иммерсионное серебро) от коррозии, вызванной тяжелыми условиями соляного тумана. Нанесение дополнительных слоев позволит повысить защиту платы и высокопрофильных компонентов (или же плат со сложной конфигурацией).
Слева на рисунке показана плата без покрытия после 245 часов в комнате соляного тумана. Три правых изображения демонстрируют платы с различной толщиной покрытия, плата А — 0,1 мкм, В — 0,5 мкм, С — 1 мкс.
Качество конформных покрытий тестируются по международному стандарту IPC-CC-830 и IPC-TM-650 2.6.3.4, который регламентирует сопротивление изоляции (более 500 МОм) после определенных испытательных циклов колебания температуры от 25 до 65 градусов при 85% влажности.
Тестирование на сопротивление изоляции
Результаты тестирование защитных покрытий серий 2704 и 2708: первоначальное сопротивление, после 1-го цикла, 4-го, 7-го, 10-го и последнего цикла испытаний
Вид платы после испытаний на влажность и сопротивление изоляции по стандарту IPC-CC-830: без видимых изменений
Конформные защитные покрытия 3М Novec Electronic Grade Coatings
| Свойства | Семейство покрытий | |||||||||||
| Серия 1700 | Серия 1900 | Серия 2700 | 2702 | |||||||||
| Полимер> | Фторсодержащий акрилат | Фторсодержащий акрилат | Фторсодержащий акрилат | Фторсодержащий акрилат (гибрид) | ||||||||
| Растворитель | Novec 7100 | Novec 7100 и 7200 | Novec 7200 | Novec 7200 | ||||||||
| Модель покрытия | 1702 | 1700 | 1710 | 1901 | 1902 | 1904 | 1908 | 27002 | 2701 | 2704 | 2708 | 2702 |
| Концентрация твердых веществ | 0.20% | 2% | 10% | 1% | 2% | 4% | 8% | 0.20% | 1% | 4% | 8% | 2% |
| Рекомендованный метод нанесения | погружение | Распыление/погружение | погружение | Селективное распыление | Распыление/погружение | погружение | Распыление/погружение | |||||
| Толщина покрытия методом погружения, мкм | 0.1 | 0.1-0.2 | — | 0.1-0.2 | 0.3-0.6 | 0.8-1.3 | 0.3-0.6 | 0.8-1.3 | 0.1-0.2 | |||
| Толщина покрытия методом распыления, мкм | — | — | — | 1-3 | 2-5 | 3-6 | — | — | 1-3 | 3-6 | — | 2-5 |
| УФ определение | нет | нет | есть | нет | ||||||||
| Время сушки, минут | ||||||||||||
| Отверждение | Не требуется | Не требуется | Не требуется | 15 — 60 минут при 70-150°C | ||||||||
| Диэлектрическая константа (1кГц, 30% RH) | 3.2 | 3.2 | 3.2 | 5.5 | ||||||||
| Диэлектрическая проницаемость (1кГц, 30% RH) | 0.02 | 0.02 | 0.02 | 0.02 | ||||||||
| Диэлектрическая прочность (В/мил при 35% RH) | 2000 | 2000 | 2500 | 2900 | ||||||||
Заключение
Фторполимерные покрытия являются высоконадежной заменой полиуретановых покрытий нового поколения для изделий, требующих высокой надежности в эксплуатации. В отличие от полиуретана, фторполимерные покрытия обладают рядом преимуществ, ускоряющих и облегчающих процесс нанесения и ремонта покрытия:
- возможность использования любого типа нанесения: погружение, напыление, селективное распыление, кисть
- не требуют времени на отверждение, высыхают за несколько секунд
- применение покрытия не требует маскирования разъемов или ламелей
- покрытие ремонтопригодно для последующей пайки без удаления
- возможность усиления свойств покрытия увеличением слоев
- специальные покрытия для УФ-инспекции и контроля качества
Источник: Компания «ПЛАТАН»
�� Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках
Фторполимерное покрытие что это
Рассматриваются основные характеристики фторполимерных покрытий (свойство отталкивания, низкое поверхностное натяжение, совместимость покрытия с материалами комплектующих, диэлектрическая защита) и свойства конформных защитных покрытий 3М Novec Electronic Grade Coatings.
УДК 621.315 | ВАК 05.27.06
DOI: 10.22184/1992-4178.2018.176.5.76.79
М
ы привыкли называть такое покрытие тефлоновым, хотя это калька торговой марки, как, например, скотч или ксерокс. Точное наименование покрытия – фторполимерное. Мало кому известно, что технология фторполимерных материалов пришла на кухню из военной техники.[1]
Полвека назад военно-морской флот США поставил задачу разработки специального покрытия, стойкого к суровым условиям влажности и морской соли. В 1968 году лаборатория The Naval Research Laboratory выполнила масштабную исследовательскую программу по изучению различных материалов и технологий. Единственным материалом, который с честью выдержал все испытания, стал фторполимер.
Его появление на гражданском рынке, безусловно, связано с антипригарным покрытием. Расширение сферы применения долгое время сдерживалось высокой стоимостью сырья. Цена зависела от стоимости и доступности таких мономеров, как гексафторацетон. Кроме того, материал требует закупки специального дорогостоящего оборудования. Однако использование фторполимеров в различных областях промышленности и быта привело к тому, что за последнее десятилетие стоимость материалов снизилась, и его возможности реализуются в пищевой промышленности, типографиях, на конвейерах по упаковке грузов, в авиастроении и т. д. Спрос на фторполимеры во всем мире постоянно растет, в 2011 году он составил 7,25 млрд дол. Не последнее место в его распространении занимает электронная промышленность.
Фторполимеры – идеальный материал для покрытия печатных плат. Как и в примере со сковородой, они образуют тончайший защитный слой, который выдерживает температуры до 200 °С, наносится на плату путем обычного погружения в жидкость, не требует цикла отверждения и, что самое главное, надежно защищает компоненты от любых агрессивных воздействий влаги или химических веществ.
Чтобы разобраться, правда ли возможно получить покрытие с перечисленными свойствами, рассмотрим, что представляет собой фторполимер. Это специальный класс защитных жидкостей – Novec Electronic Grade Coatings производства компании 3М, которые отличаются малой вязкостью, низким поверхностным натяжением. Активное их вещество – фторированные полимеры в сегрегированных гидрофторэфирных растворителях. Самый распространенный тип такого покрытия – 1700 Electronic Grade Coating торговой марки Novec (3М).
Фторполимеры отличаются сильными фторуглеродистыми связями. Фтор здесь электрически отрицателен и отталкивает любые элементы, кроме себя самого. При объединении с полимерной цепью атомы фтора значительно укрепляют ее, поскольку расстояние углеродофторных связей очень малое и достаточно сильное (477 кДж / моль). Так образуется его главное уникальное свойство отталкивания. Поэтому попадающая на покрытие капля собирается в полусферу и легко скатывается, если поверхность наклонить. Для сравнения, капля на любой другой поверхности растекается и при наклоне поверхности занимаемая ею площадь увеличивается.
Способность фторполимеров отталкивать нежелательные химические воздействия тестировалась на многомолекулярном спирте, хлорфениле и соли себациновой кислоты. Тест проводился методом погружения в течение 19 ч при температуре 100 °С. После этого поверхность покрытия изучалась под электронным микроскопом. Другой тест определял способность покрытия к миграции металлов (в результате которой образуются дендриты), для этого его (покрытие) погрузили в загрязненную среду 1014 Na+ / см2 при влажности 95% и термоциклировании от 100 до –10 °С. Следов миграции после 100 циклов продолжительностью 4 ч на цикл обнаружено не было. Для сравнения кремнийорганические покрытия (типа силиконовых) показали следы миграции уже после восьми циклов.
Фторполимерное покрытие отталкивает не только влагу, но и любые другие нежелательные последствия контакта с окружающей средой: на них не осаждается пыль, они надежно защищают плату от химических реагентов, не проводят тепло, поэтому внешний нагрев не приводит к нагреву комплектующих. Отметим, что функция влагозащиты действует как при прямом попадании воды на поверхность платы, так и при образовании конденсата в результате резких перепадов температур.
Фторполимерные покрытия выгодно отличаются от своих конкурентов низким поверхностным натяжением, что связано со степенью смачиваемости поверхности (табл. 1). Хорошая смачиваемость поверхности указывает на то, что минимальный объем вещества займет максимальную площадь поверхности. Без хорошей смачиваемости не обойтись в клеевых или теплопроводящих материалах. Однако в конформных покрытиях этот параметр должен быть минимальным, то есть попадание влаги на защищенную плату не должно приводить к ее распространению по всей поверхности. Смачиваемость измеряется по углу капли жидкости, нанесенной на тестируемую поверхность. Чем больше угол, тем меньше смачиваемость. Водоотталкивающие поверхности должны иметь максимальный угол контакта. Для фторполимерных жидкостей он составляет 105 °С для воды и 65 °С – для гексадекана.
Один из вопросов, волнующих любого технолога на производстве печатных плат, – совместимость конформного покрытия с материалами комплектующих. Особое внимание уделяется пластиковым корпусам разъемов, кварцам, золоченым ламелям и др. Жидкость 1700 Novec предназначена для нанесения практически на любые поверхности: печатные платы, металл, стекло, подложки из меди или алюминия, гибкие полиимидные пленки и др.
У фторполимерного покрытия есть еще одно уникальное свойство: при контакте с материалом конформного покрытия (особенно после 15-минутной температурной выдержки при 100 °С) определенные фторполимеры перестраивают свою микроструктуру, чтобы минимизировать разницу в поверхностной энергии между покрытием и подложкой. Это обеспечивает адгезию покрытия к любым материалам, включая медь, эпоксидку, стеклоткань.
Помимо хорошей адгезии к широкому спектру материалов покрытие 1700 3М не требует маскирования для таких компонентов, как разъемы, позолоченные ламели, элементы управления и контроля. Если контакты-разъемы являются ножевыми, то в результате сочленения ответной части слой пленки легко удаляется, и контакт восстанавливается. Материал отличается малой механической прочностью, поэтому легко удаляется путем простого трения, что устраняет необходимость в маскировании, а также обеспечивает ремонтопригодность покрытия.
Любые конформные покрытия помимо защиты от внешних факторов среды обеспечивают диэлектрическую защиту различной степени. Наиболее надежными считаются полиуретановые покрытия. Фторполимерные покрытия уступают по пробивным характеристикам своему конкуренту, тем не менее их изоляционные и диэлектрические способности достаточно высокие – 40 кВ / мм. Основные характеристики фторполимерных покрытий приведены в табл. 2.
Покрытие 1700 допускает различные методы нанесения: погружение, распыление, капельный и капиллярный методы, с использованием кисти. Производитель рекомендует применять метод погружения, обеспечивающий максимальную эффективность нанесения при минимальном расходе жидкости. Скорость погружения позволяет контролировать толщину покрытия, которая может варьироваться от 1 до 6 мкм (стандартная толщина других покрытий – от 25 мкм). Полный перечень покрытий для печатных плат производства 3M Novec приведен в табл. 3 и 4.
В отличие от полиуретана фторполимерные покрытия обладают рядом преимуществ, ускоряющих и облегчающих процесс нанесения и ремонта покрытия:
• возможность использования любого типа нанесения: погружение, напыление, селективное распыление, кисть;
• не требуют времени на отверждение, высыхают за несколько секунд;
• применение покрытия не требует маскирования разъемов или ламелей;
• покрытие ремонтопригодно для последующей пайки без удаления;
• возможность усиления свойств покрытия благодаря увеличению слоев;
• специальные покрытия для УФ-инспекции и контроля качества.
Фторполимерные покрытия – надежная замена полиуретановых покрытий нового поколения для изделий, требующих высокой надежности в эксплуатации. ●
О покрытиях
Фторполимеры, или фторопласты – это класс полимеров, в которых атомы водорода замещены фтором.
Фторполимеры обладают хорошими антиадгезионными, антикоррозионными, антифрикционными, антипригарными, гидро- и олеофобными свойствами.
В основе используемых нашей компанией покрытий – политетрафторэтилен (PTFE), более известный как тефлон, получаемый путем полимеризации тетрафторэтилена.
PTFE имеет сильную связь в структуре молекул атомов углерода и фтора, что объясняет наличие уникальных физических и химических свойств, не характерных для других пластмасс и прочих материалов. Фторполимеры относятся к кристаллическим полимерам, степень упорядоченности структуры которых в покрытии можно регулировать, создавая определенные условия формирования покрытий.
Получаемый указанным методом материал превосходит по химической стойкости благородные металлы (золото и платина), эмали и спецстали. Представляет собой порошок белого цвета, скользкий наощупь, по физическим свойствам напоминает парафин.
Также мы работаем с такими фторполимерами, как FEP (фторированный этилен-пропилен), PFA (перфторалкоксид), ECTFE (этилен-хлорфторэтилен) и PVDF (поливинилденфторид), предназначенными для использования в различных сферах промышленности.
Наши эксперты подберут покрытие, исходя из условий эксплуатации изделия, на которое наносится покрытие, и с учетом требований, предъявляемых к покрытию.
Технические характеристики покрытий и ключевые сферы применения
На сегодняшний день сложно представить отрасль промышленности, не использующую полимеры в своей работе. Мы подбираем подходящее покрытие в зависимости от сферы применения, свойств поверхности нанесения, требований, предъявляемых к покрытию, и условий эксплуатации.
Пищевая промышленность
PTFE как тефлон стал известен с появлением посуды с антипригарным покрытием.
Для пищевой промышленности наша компания предлагает более 50 видов антипригарных покрытий российских и зарубежных брендов.
Покрытия обладают различными характеристиками в зависимости от назначения изделий, на которые они наносятся. Так, есть специализированные виды покрытий для приготовления различных блюд: сладкой и соленой выпечки, гриля и запеканок, покрытия для жаропрочной посуды и для сохранности кухонного и промышленного инвентаря.
Покрытия пригодны для нанесения на различные материалы.
Модификации фторполимеров позволяют помимо традиционного тефлонового покрытия нанести также покрытие с так называемой керамической поверхностью, а также с эффектом натурального камня. Также в линейке представлены декоративные покрытия различных расцветок, покрытия с эффектом металлик, глянцевые и матовые покрытия.
Все покрытия отличаются долговечностью и устойчивостью к истиранию и царапинам.
Транспорт и машиностроение
Фторполимерные покрытия широко применяются в сфере машиностроения и при производстве транспортных средств.
Детали механизмов обрабатываются полимерными покрытиями для уменьшения коэффициента трения от 0,16 до 0,4 (покрытие Xylan – до 0,03) при больших нагрузках. Покрытые тефлоном элементы позволяют сократить износ оборудования.
В целях защиты от обледенения и коррозии фторполимеры применяются на корпусных деталях транспортных средств.
Усредненные коэффициенты трения для используемых нами фторполимеров:
- PTFE (политетрафторэтилен) — 0.1
- FEP (сополимер пропилена и тетрафторэтилена) — 0.2
- PFA (cополимер перфторалкилвинилового эфира и тетрафторэтилена) — 0.2
- ETFE (сополимер этилена и тетрафторэтилена) — 0.4
- PVDF (поливинилиден) — 0.16
Нефтегазовый сектор и энергетика
Используемые в нашей работе покрытия обладают очень хорошими антикоррозионными (коррозия от атмосферного или химического воздействия), антиадгезионными свойствами, низким коэффициентом трения (до 0,03), химической устойчивостью при работе в агрессивных средах.
Антикоррозионные покрытия обладают гидрофобными свойствами и не имеют пор, способны защитить металл от коррозии на срок до 50 лет.
Испытание покрытий показало отличные результаты по стойкости к коррозии по процедурам ASTM D-117 и KESTERNICH DIN 50018.
Покрытия не теряют своих свойств в условиях перепадов температур от -40 до +190 градусов (кратковременно до +204 градусов), давления до 10,5 кг/см2, а также в щелочах, кислотах, растворителях воде, в том числе морской.
В нашем ассортименте есть также покрытия, полимеризация которых происходит при температуре до +235 градусов, что делает их пригодными для нанесения на металлы, не допускающие перегрева.
Использование наших фторполимерных покрытий позволяет преодолеть повышенные силы трения на деталях сложной формы (там, где жидкая смазка недопустима или неэффективна), образование задиров на резьбовых соединениях, обеспечить сохранность покрываемых дорогостоящих деталей и надежную цветовую маркировку оборудования, работающего в экстремальных условиях.
Для компаний нефтегазовой отрасли наша компания предлагает, помимо фторполимеров, нанесение термопластичных порошковых покрытий Vastcoat различными способами: электростатическое напыление, окунание, ротационная облицовка, флокированное и пламенное нанесение.
Vastcoat – это термопластичное порошковое покрытие, которое было специально разработано для того, чтобы обеспечить длительный срок службы металлического изделия для наружного и внутреннего применения.
Покрытия Vastcoat основаны на модифицированных полиолефинах и полиамиде 12, которые применяются для нанесения на более мягкую сталь (низкоуглеродистую), алюминий или оцинкованную сталь.
Учитывая, что наша компания имеет мобильное оборудование для нанесения данных покрытий, мы сможем нанести покрытие на ваши изделия как в рамках нашего производства, так и с выездом на ваш объект.
Покрытия Vastcoat также идеально подходят для применения в электроэнергетике, так как не накапливают и не пропускают статической электроэнергии.
Vastcoat имеют диэлектрическую прочность 46 кв/мм при толщине покрытия 400-600 микрон: это свойство является колоссальным преимуществом в сравнении с другими покрытиями-диэлектриками.
Системы водоснабжения и канализации
Покрытие фторполимерами и термопластичными порошковыми покрытиями поверхностей водопроводных труб позволяет сократить количество отложений известкового налета и препятствует коррозии.
Фторполимеры благодаря своим антиадгезионным свойствам не допускают налипания к внутренней поверхности труб примесей и агрессивной воды (содержит соли кальция и магния, хлор и др.), а антикоррозионные свойства позволяют сохранить неизменным состав воды.
Фторполимерные покрытия не набухают и не смачиваются в воде, а благодаря химической инертности не выделяют никаких веществ во внешнюю среду.
Фторполимеры защищают в том числе и внешнюю поверхность труб от разрушающего воздействия окружающей среды (например, агрессивной почвы).
Такие покрытия, как Xalar, основным компонентом коротого является фторполимер ECTFE (этилен-хлорфторэтилен), обладают химической стойкостью (прошел тесты на воздействие карбоната натрия, воды и других агрессивных сред) и высокой прочностью в широком диапазоне температур (от -250 до +150 градусов).
Помимо фторполимеров, мы предлагаем нанесение термопластичных порошковых покрытий Vastcoat, преимуществами которых являются гидрофобность и полная непроницаемость покрытия (отсутствие пор): металл, покрытый термопластом, не имеет контакта с окружающей средой, что обеспечивает защиту от коррозии от 10 до 50 лет.
Благодаря специальной технологии (электростатический метод, покрытие в псевдоожиженном слое, экструзионный способ) и мобильному оборудованию нанести термопластичное покрытие возможно без демонтажа оборудования прямо на вашем объекте, что особенно актуально при необходимости обработки крупногабаритных деталей.
Нанесение термопластика осуществляется в один этап прямо на предварительно обработанную (пескоструйная обработка) и нагретую с помощью пистолета или дополнительной горелки поверхность.
Для последующего ремонта или увеличения (почти безграничного) толщины покрытия достаточно повторно расплавить порошок на поверхности.
Распыление покрытия безопасно для работников, так как не содержит токсических соединений.
Быстрая полимеризация позволяет эксплуатировать оборудование практически сразу после нанесения на него покрытия.
Важным преимуществом также является возможность выполнять работы по нанесению термопластиков при любых погодных условиях с применением пламенного метода нанесения.
Медицина
Специально разработанные для медицинских целей фторполимерные покрытия являются химически инертными веществами, не выделяют никаких веществ при использовании в рамках разрешенных температур, поэтому полностью безопасны для человека. Кроме того, они обладают хорошей совместимостью с человеческим организмом, поэтому их успешно применяют для изготовления протезов в хирургии, кардиологии и стоматологии.
Также фторполимеры используются в качестве покрытия для медицинского оборудования.
У нас в продаже представлены покрытия для медицинского оборудования различных марок.
Другое
Фторполимерные покрытия также используются для нанесения на инструменты различного назначения в целях обеспечения им защиты от коррозии, пластины утюгов, лезвия бритвенных станков, коньков, покрытия гладильных досок для большего скольжения.
Тефлон также используется в оптике благодаря своим грязеотталкивающим свойствам и непроницаемости ультрафиолетовых лучей, при производстве одежды и полиграфической продукции.
Кроме того, наша компания оказывает услугу по нанесению термопластичных порошковых покрытий Vastcoat, специально разработанные для того, чтобы обеспечить длительный срок службы металлического изделия для наружного и внутреннего применения.
Данные покрытия демонстрируют хорошие результаты в электроэнергетике, нефтегазовой отрасли, в сфере водоснабжения, в судостроении и многих других областях промышленности. Термопластики наносятся на бытовую технику, заборы и ограждения, перила, проволочные изделия, металлоконструкции, спортивное оборудование, уличную и садовую мебель, шумоизоляционные экраны, кабельные лотки, автозапчасти, трубы и резервуары, сидения для стадионов, арматуру, клапаны, вентили, заслонки, задвижки и многие другие поверхности.
Безопасность и качество
Опыт применения фторполимеров в промышленности насчитывает более полувека (PTFE изобретен в 1938 году, начал широко использоваться в 60-х годах).
Долгое время велись споры о токсичности PTFE. Было доказано, что используемая при производстве тефлона перфтороктановая кислота имеет канцерогенное воздействие на человека. Используемые нашей компанией покрытия не содержат свинец, кадмий и перфтороктановую кислоту.
Температура разложения PTFE превышает 415 градусов, следовательно соблюдение температурного режима при эксплуатации покрытий полностью исключает токсическое воздействие материала и загрязнение окружающей среды.
Все применяемые нами покрытия соответствуют требованиям Санитарных правил, других нормативных актов и сертифицированы по международным и российским стандартам.
Процесс нанесения покрытия не наносит ущерба окружающей среде, поскольку обеспечивает существенную экономию энергоресурсов и низкий уровень выбросов диоксида углерода.
Использование исключительно качественных и экологически чистых материалов и технологий сохраняет здоровье потребителей и окружающую среду.