--记来福纳米氟硅钛涂料，涂层的研发之路
施征东 潘伟润 陈志华 王辉
浙江来福模具有限公司
来福模具凭二代来福人50余年潜心研究和不断创新，历经艰辛、持续经营，成长为生产各种轮胎模具及橡胶制品模具的专业生产厂家。来福模具凭二代来福人50余年潜心研究和不断创新，历经艰辛、持续经营，成长为生产各种轮胎模具及橡胶制品模具的专业生产厂家。从手工加工模具开始，逐步发展成为自动化，数字化，信息化的先进模具制造企业。产品远销全球多个国家，深受客户青睐。
一：研究课题的背景
在多年为客户服务的过程中，我们看到一个非常普遍又困难的现象，即橡胶厂机修组人员拆装模具、清洗模具的过程以及硫化工人采用喷隔离剂硫化轮胎的过程，拆洗模具工作量大，次数频繁，效率低下,损伤模具；隔离剂既浪费物料又污染环境。恰逢一次偶然机会中策橡胶张总向我们提出了研发特种模具钢生产不粘材料的橡胶模具的设想，我们经过讨论总结提出科研课题：即生产不粘免清洗的模具。
2017年初我司组织成立了攻关小组，主要成员由硅合金材料专家和涂层材料专家组成。分两个方向进行研究，目标是氟，硅元素和金属材料结合应用于轮胎模具。
二：轮胎模具使用现状分析
轮胎在硫化时在模具表面形成的污垢主要与胶料的中的各种成分有很大的关系，不同橡胶配方对模具使用的影响也不同。但不管采用何种配方在使用过程中都会在模具表面形成污垢，进而影响轮胎的表面质量。目前轮胎厂家采用的清洗模具方法有喷砂，干冰清洗，激光清洗等。模具表面处理方法有电镀，特氟龙涂层，表面氮化处理，纳米复合陶瓷涂层等方法。以上方法都存在不粘效果不佳或使用时间周期较短的问题。在实际生产中，受到高温，高压，油雾，水蒸气，隔离剂及橡胶硫化时产生的污染物的影响，使用效果更加不理想。
三：研究方向
我司在综合调研后，初步定的方向是硅铝合金材料离心浇铸的应用。通过上海交大的指引与西安一位研究硅铝合金材料的专家合作，制造高硅比例的硅铝合金材料，采用离心浇铸的方法来获取模具花纹块材料。用了近半年左右的时间研究应用，分析得出材料要达到不粘特性的话含硅量必须很高，而硅含量的增加导致材料机械性能的下降以及材料成本的提高，难以达到商业化应用的要求。在试做了模具之后，我们否决了此工艺路线。
接下来我们开始了涂层材料的研究。通过分析特氟龙涂层和纳米复合陶瓷涂料的性能，结合各种金属模具材料如铝合金，各种合金钢，模具钢。以及温度，压力，橡胶配方，隔离剂，滑石粉，油污等特性。确定了以氟、硅、纳米钛及特种高性能树脂材料组合的不粘涂层体系方案。
四：涂料的研究和应用
2017年下半年我司成立了氟硅钛涂层事业部，先后购买了大型电控烤箱，喷砂机，自动静电喷枪，涂层检测设备，并新建实验室和试验车间。事业部集涂料研发生产，涂层工艺应用，涂层产品应用及技术验证工作为一体。事业部人员日夜攻关，涂料配方，纳米级研磨涂料等相继研发完成。经历了一次次失败，成功完成高温除油，喷砂除污，静电喷涂，高温烧结的模具喷涂工艺路线。在此期间，成功申请了涂料发明专利一项，涂料配方发明专利一项，涂层烧结工艺发明专利一项。针对不同的模具和产品，科研人员进行了不断的分析和检测，到2019年7月为止，已成功为力车胎内胎模具，外胎模具，履带模具，SMC 防弹头盔模具等进行了不粘涂层的应用。获得了客户的好评。
模具应用实例展示：
五：纳米氟硅钛模具不粘涂料的特性
耐高温性
不粘涂料在使用中首先要解决的就是耐高温问题，纳米氟硅钛不粘涂料具有良好的抗热震功能，耐冷热冲击，不脱落不开裂，可以与金属模具的膨胀系数达到匹配，涂层长期使用温度250℃左右。涂料体系中的纳米钛，能使涂层表面的氟和硅起到一种锚固的作用，延长了涂层的使用寿命。
不沾性
不粘涂料顾名思义是有一定的不粘功效，模具涂覆纳米氟硅钛不粘涂料后，经测试和运用，涂层可以不粘油，不粘水、不粘橡胶，不粘塑料，不粘PP料，不粘聚氨酯等物质，不沾性可实测验证。
耐磨防腐性
模具在使用过程中总会避免不了磕磕碰碰或者是物料腐蚀，纳米氟硅钛不粘涂料适有一定的耐磨作用和防腐作用，经测试，该涂料硬度达到4～5H，并且耐盐雾，耐酸碱，防水耐潮湿，实现不粘的同时，达到多方位保护模具，延长使用寿命。
六：结语：
模具不粘涂料的发展离不开技术的发展，涂层团队专家有30余年的涂层经验，进入来福模具后，潜心研究，集中力量攻关。在杭州中策，山东吉路尔，永固橡胶等用户的积极配合下，获得了大量的技术数据。由于涂层的好坏，检验的是实际使用数据，所以每一次的成功和失败使用都是一个周期。目前的使用周期有短变长，越来越长，已能满足每批次硫化任务，下模具时无污垢。下次还能正常使用。我们根据模具使用的不同条件生产涂料，研发更为贴合用户使用的不粘模具涂层。
