다공성 PTFE 복합재료의 마찰과 마모에 관한 연구

Abstract

다공성 PTFE 복합재료의 마찰과 마모에 관한 연구

기계시스템 및 조선공학과 김호양 지도교수 김시영

PTFE는 내열성, 내화학성, 자기윤활성을 가지고 있으며 우수한 전기절연성과 뛰어난 기계적 성질을 지니고 있어 다양한 산업 분야에 널리 사용되는 소재이다. 일반적으로 PTFE는 O-Ring, 가스켓, 튜브, 와이어, 특유의 비점착성으로 슬라이딩 베어링과 탱크 라이닝제로 쓰인다. 그러나 마모율이 높고, 성형법이 까다로우며 탄성이 없다는 단점으로 인해 크랙과 파괴 등 신뢰성과 수명의 문제가 존재한다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선하고 윤활성을 개선하기 위하여 소듐을 이용하여 다공성 PTFE 소재를 제작한 후 마모와 윤활 특성에 관한 연구를 진행하였다. 많은 곳에서 다공성 PTFE를 제작하고 있는데 일반적인 다공성 PTFE 제작법은 PTFE를 인장시켜 기공(pore)을 생성하나 본 논문에서는 PTFE에 발포제로 사용되는 소듐(Sodium)을 이용하여 기공을 생성시켰다. PTFE 분말을 원료로 사용하고, 흑연을 강화용 충진제로, 소듐을 발포제로 사용하였으며 시편을 100Mpa의 압력으로 성형한 후 300℃에서 24시간 동안 소결처리 하였다. 실험은 무윤활 마찰과 윤활 마찰 상태에서 실시하였으며 다공성 PTFE 내부의 기공이 윤활유 흡유에 어떤 영향을 미치는지 확인하였으며 다공성 PTFE 시편의 조직 사진을 찍어 내부에 생성된 기공의 모습을 확인하였다. 실험을 통해 다공성 PTFE가 어떠한 물적 성능을 가지며 마찰 마모 특성 및 윤활성을 지니는지 비교 평가하여 실제 적용 가능성을 타진하여 보았다.

A Study on Friction and Wear of porous PTFE Department of Mechanical Systems and Naval Architecture Engineering Ho Yang Kim Directed by Professor Si Young Kim

PTFE has excellent properties, so it is used with excellent refrigerant, lubrication, watertight, and so on. It has the highest heat temperature (260℃, continuous use temperature) in the all fluoride compounds. It is not been eroded by almost all chemicals. It has a excellent electrical insulation and characteristics. In addition, it has the properties of the lowest coefficient of friction in the all of solid, so it used widely among the fluoropolymer. PTFE that can be made with a filler by mixing maintain a low coefficient of friction and compression characteristics, can greatly improve. Stiffness, compressive strength, thermal expansion coefficient becomes resistance of creep be strengthened. However, despite these many characteristics of PTFE material which has a limit in strength and abrasion resistance. PTFE is widely used, but it has problems because of the polymer. For example lubrication decrease, with increasing plastic deformation during the crack and the destruction of the material by increasing life expectancy is shortened. To solve this problem, glass fiber, carbon fiber and fillers such as silica composite material is used to harden the material properties of PTFE, such as surface treatment technology has been studied. In this study, in order to solve these disadvantages of PTFE to enhance the material properties were taken. The method of the powder material PTFE, Graphite and Sodium through how to mix is to increase its durability and performance. And experimental results will compare with existing materials.