一、燒結工藝核心原理
聚四氟乙烯（PTFE）的燒結工藝是通過加熱使粉末狀或顆粒狀材料熔融結合，形成致密結構的過程。PTFE顆粒在高溫下通過擴散和結晶作用，消除空隙，提升力學性能和耐磨性。燒結過程分為升溫、保溫、冷卻三個階段，需嚴格控制溫度、時間和速率參數。
二、燒結工藝關鍵參數
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參數
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推薦值
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說明
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燒結溫度
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360-380℃（純PTFE），最高≤415℃
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溫度過高會導致分子分解，產生有毒氣體；溫度過低則燒結不充分。
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保溫時間
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20-140分鐘（依制品厚度調整）
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厚制品需延長保溫時間，確保內部充分熔融。
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升溫速率
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50-100℃/h
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升溫過快會導致內外溫差大，產生內應力；升溫過慢影響效率。
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冷卻速率
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30-40℃/h（緩慢冷卻）
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快速冷卻（如淬火）會降低結晶度，影響強度；緩慢冷卻可減少變形和裂紋。
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三、燒結工藝實施步驟
1. 燒結前準備原料預處理將PTFE樹脂粉碎、干燥，過篩至粒度均勻（推薦25μm左右）。
去除低分子組分和揮發性物質，預烘溫度250℃，時間2小時。
模具準備清潔模具內表面，鍍硬鉻處理，表面粗糙度Ra≤0.05μm。
根據制品尺寸設計模具，確保壓縮比合理（純PTFE壓縮比4:1，填充型3.5:1）。
加料與預壓均勻裝入PTFE粉末，避免分層或空洞。
預壓壓力30-50MPa，保壓時間5-25分鐘，排除氣泡，提高致密性。
2. 燒結過程控制
升溫階段以50-100℃/h速率升溫至370℃（純PTFE）或380℃（填充型）。
厚制品需分段升溫，避免內外溫差過大。
保溫階段保持燒結溫度20-140分鐘，確保PTFE完全熔融結晶。
保溫時間依制品厚度調整（每2.5cm厚度增加1小時）。
冷卻階段以30-40℃/h速率緩慢冷卻至250℃，然后出爐自然冷卻。
大型制品需在爐內保溫8-12小時，避免冷卻不均導致變形。
3. 燒結后處理
脫模與修邊
冷卻后脫模，去除毛刺和飛邊，確保尺寸精度。
質量檢驗檢查表面質量（無裂紋、變形）、尺寸公差（±3%-7%）和密度（≥2.1g/cm3）。
車削薄膜如發現水漬狀斑紋，需提高燒結溫度并延長保溫時間。
四、燒結設備選型
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設備類型
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適用場景
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優勢
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箱式爐
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小批量、間歇式生產
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溫度控制精準，適合復雜形狀制品。
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連續式爐
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大規模、連續化生產
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效率高，適用于管材、板材等標準件。
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熱風循環烘箱
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對溫度均勻性要求高的制品
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通過熱風循環確保爐內溫度一致，減少變形風險。
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五、常見問題及解決方案
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問題
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原因
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解決方案
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裂紋
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升溫/冷卻過快、模壓壓力不均
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緩慢升降溫（≤100℃/h），均勻加壓，分批加料并排氣。
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變形
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加料不均、保壓時間不足
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采用兩端施壓，延長保壓時間，確保爐內溫度均勻。
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尺寸不合
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模具設計不當、收縮率計算錯誤
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根據PTFE收縮率（3%-7%）調整模具尺寸，預留加工余量。
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車削斑紋
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燒結不充分
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提高燒結溫度至380℃，延長保溫時間至2小時。
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六、工藝優化方向
自動化控制：引入PLC系統實時監控溫濕度，減少人為誤差。
新型填料：添加碳纖維、石墨等填料，提升制品的導熱性和耐磨性。
綠色制造：采用水性PTFE乳液替代有機溶劑，降低VOC排放。
通過嚴格遵循上述工藝參數和操作步驟，可確保PTFE制品達到高密度、高強度和低摩擦的性能要求，廣泛應用于化工、電子、航空等領域。
