文/上海原元康機械設(shè)備有限公司 總工程師辦公室
這是一個大的題目，奉上陋見旨在拋磚引玉吧。
要探討阻燃材料的腐蝕工況，我們就先要了解阻燃材料的應(yīng)用及其成份。眾所周知的阻燃材料可分為含鹵阻燃和無鹵阻燃二大類。含鹵阻燃劑( 特別是溴系阻燃劑) 被廣泛應(yīng)用于高分子阻燃材料的生產(chǎn), 但是由于鹵系阻燃高分子材料在燃燒過程中會產(chǎn)生有毒、腐蝕氣體和煙霧, 破壞環(huán)境巨大, 對人身危害嚴重，于是無鹵阻燃的高分子材料應(yīng)運而生，其因環(huán)保、安全、抑煙、無毒和價廉而深受市場喜愛。
困難的是，由于含鹵的嗅系和氯系阻燃劑與其它阻燃劑相比，其阻燃性、加工性、物性等綜合性能優(yōu)良，價格也適中，因此仍然沒有退出市場的跡象。更有許多特殊用途，需要添加大量鹵系元素而改姓的高聚物材料的生產(chǎn)，例如杜邦公司的含鹵HPN材料等，這些材料的生產(chǎn)對擠出機均構(gòu)成嚴重威脅，是我們需要認真對待的。
那么我們先看看什么是鹵素。鹵素是鹵族元素的簡稱，指周期系的
ⅦA族元素，它包括
氟（F）、
氯（Cl）、
溴（Br）、
碘（I）、
砹（At）等元素。可怕的是，這些元素有一個共性，即均能與H2發(fā)生反應(yīng)生成相應(yīng)鹵化氫。鹵化氫易溶于水，其溶液叫氫鹵酸，也稱無氧酸。鹵素和水反應(yīng)則生成次鹵酸（氟除外），它們在水中都以離子形式存在，且都是酸。
再讓我們看看這個無鹵阻燃劑。大部分無鹵阻燃劑也均含有酸類腐蝕性材料，例如磷氮系無鹵阻燃劑，即由酸源產(chǎn)生能酯化多元醇和可作為脫水劑的酸。這些阻燃劑受熱即分解，產(chǎn)生磷酸，偏磷酸，聚偏磷酸。同時無鹵無機阻燃劑中占有較大比例的氫氧化鋁（AIOH3）和氫氧化鎂（MgOH2）等鹽類，也是無鹵阻燃高分子材料生產(chǎn)中面對的一大危害。
具有酸類腐蝕共性的含鹵或無鹵阻燃劑的加入，我們得到的是新型阻燃高分子材料，失去的是擠出機心臟部件寶貴的使用壽命。例如一家國內(nèi)知名企業(yè)使用上述杜邦公司的含鹵HPN材料注塑鏡片，擠出LED片基等，普通滲氮機筒螺桿的使用壽命就不超過一個星期。
因此，我們急切地需要研發(fā)能夠勝任高聚物生產(chǎn)中添加鹵系阻燃和無鹵阻燃材料的擠出機心臟部件，來應(yīng)對這些阻燃高分子材料在生產(chǎn)過程中的腐蝕磨耗工況。我們需要有針對性地研發(fā)新的既耐磨損又耐腐蝕的材料來制造擠出機核心部件，制造這些機筒和螺桿。
可以用來對抗各種酸類腐蝕的機械零部件制造材料有許多，我們有著比較多的選擇余地。例如鈷-鉻-鎢合金材料，鎳-鉻-鎢合金材料，鎳基鉻-鉬-鎢合金的哈斯C系材料，我公司研發(fā)的SiC復(fù)合陶瓷材料等，這些材料在對抗阻燃劑中的氫鹵酸，次鹵酸，磷酸，氯酸等各類酸類腐蝕介質(zhì)磨損中，均有著不同程度的優(yōu)異表現(xiàn)。在對抗阻燃劑中的氫氧化鈉和氫氧化鎂等鹽類腐蝕中也均表現(xiàn)優(yōu)越。
而我們上海原元康公司技術(shù)人員們（請關(guān)注公司微信公眾號【擠出機使用壽命方案】）更需要討論的題目是，針對單螺桿擠出機的機筒和螺桿，針對平行雙螺桿配混擠出機的不同形態(tài)的機筒和螺桿，我們應(yīng)該選擇什么樣的材料和制造工藝才能夠追求到更高的性價比？
例如就平行雙螺桿擠出機的組合機筒橢圓內(nèi)襯套而言，如果采用上述各類合金材料的整塊料來制造這個橢圓套，材料的利用率低，耗損大，成本高，尤其對于較大規(guī)格的橢圓套制造，并不是最佳的選擇。相對而言，在橢圓內(nèi)襯套二個平行雙孔的工作表面另外添加以上材料的合金保護層（如圖所示），則性價比就更高。這樣成型的橢圓內(nèi)襯套，可稱之為“雙金屬橢圓套”。雙金屬橢圓套合金層成型工藝方法一般有二種，一種是普通的燒結(jié)成型工藝，另外一種是“粉末冶金高溫等靜壓”方法，即PM-HIP工藝方法。采用這種方法成型的合金保護層，其材料成份更均勻，致密性高，與基材結(jié)合強度高，抗磨損性能更優(yōu)越。
我們上海原元康公司目前正在嘗試這種特殊HIP成型工藝方法，也在以往成功開發(fā)了單螺桿擠出機的SiC復(fù)合陶瓷襯套基礎(chǔ)上，深入研發(fā)復(fù)合陶瓷材料的雙孔橢圓內(nèi)襯套，鎖定的目標是高的性價比。相信我們孜孜不倦的努力將對行業(yè)阻燃高分子材料的生產(chǎn)能夠作出一定的貢獻。
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