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Nanomaterials

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化学镀鎳磷镀层因其具有高耐磨性、高耐蝕性、高硬度和韌性以及良好的潤滑性等獨特性能,被廣泛應用於許多工業應用。通過結合奈米顆粒作為Ni-P基體中的增强相,功能性奈米複合镀層经化學镀共沉積過程產生。主要特點是Ni-P 镀层的結合特性得到改善,同时镀層性能還增加了一些新功能。例如奈米- SiC、WC、 Al2O3、TiO2 和 ZnO 等奈米顆粒增加镀層的硬度,而 PTFE、MoS 2 和石墨等奈米颗粒會增加潤滑性能。在這些奈米顆粒中,PTFE 因其具有低表面能量和低摩擦係數(適用於不粘表面或乾式潤滑劑)、防污特性,以及良好的耐磨和耐蝕等性能,引起了人们的極大的興趣,NI-P-PTFE 可作為防黏镀層使用。外層這些分子的凝聚態氟原子是聚合物物理特性的主要来源,例如表面能量低,摩擦係數極低。通過在塗層基體中共沉積PTFE,可以同時利用 NI-P 和 PTFE 的特性。因為 PTEFE 聚合物的表面能量低(18.6 mN/m),所以 PTFE 具有優異的防粘特性。NI-P-PTFE 複合物在減少污垢方面的潜在應用,可能是解決熱交換器表面形成類似石灰岩沉積物等嚴重問題的解決方案。這些沉積物是許多類型生產和加工設備在設計和操作過程中固有的一个問題。這些有害沉積物會以兩種方式影響設備:

  • 生成的沉積物的熱传導係數較低,可增加熱傳阻力,從而降低熱交換器的效率。
  • 管道污垢會減少流體路徑的截面面积,導致整个系統摩擦增加和壓降增加。

減少這種沉積物纍積的方法可以降低成本。我們發現,這種沉積物在表面能低的表面黏附性很差。因此,人們已經使用了多種聚合物鍍層。傳統的聚合物塗層熱傳導率和耐磨性較低,以及對基板的黏著力不佳,均限制了其工業應用。由於 NI-P-PTFE 鍍層以金屬複合材料為基礎,因此其熱傳導性、機械強度和耐磨性能比 PTFE 鍍層要好得多,而且表面能較低。

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