[发明专利]一种实现滴状冷凝传热的纳米颗粒强化复合镀层

说明书

【技术领域】

本发明涉及纳米颗粒强化金属基复合材料的制备及其冷凝传热性能，具体地说，是一种采用纳米二氧化硅颗粒强化复合化学镀层的制备方法，通过在镍磷化学镀层中添加纳米二氧化硅颗粒，降低了镀层的表面能，在其表面形成了稳定的滴状冷凝传热形态。

【背景技术】

自20世纪30年代发现滴状冷凝传热现象以来，由于其传热系数比膜状冷凝要高几倍甚至十几倍，许多传热研究者对滴状冷凝实现方法进行了大量的研究，已成功实现滴状冷凝的方法有涂镀贵重金属、表面涂覆有机促进剂、分子自组装膜等，但这些方法都存在不同程度的缺陷，如涂镀贵重金属成本太高，限制了其大规模的工业化；有机促进剂的使用寿命不长，而且容易带来污染；分子自组装膜存在与基体结合力不好，容易脱落的缺点。

由于非晶态的化学镀层具有表面能低、与基体的结合力好、耐腐蚀性能好、成本低廉、工艺简单等优点，在实现滴状冷凝方面具有很好的应用前景，但国内外现采用镍基化学镀技术强化冷凝传热的研究不多。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型的能够产生滴状冷凝传热的纳米颗粒强化复合化学镀层的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种实现滴状冷凝传热的纳米颗粒强化复合镀层，为非晶态，镀层厚度为20～30μm，表面能25～30mN/m；

一种实现滴状冷凝传热的纳米颗粒强化复合镀层的制备方法，其特征在于，包括配制镀液、纳米SiO₂颗粒的加入、化学复合镀，具体步骤为，

(1)配制镀液

在以下组分中加入去离子水配制镀液，并使各组分在每升镀液中的含量为：硫酸镍28～30g/L，次亚磷酸钠30～35g/L，柠檬酸20～25g/L，醋酸钠15～20g/L，碘化钾10～30mg/L，表面活性剂3～8mg/L，镀液调整pH值至4～5；

(2)纳米SiO₂颗粒的加入

在步骤(1)制备的镀液中加入纳米SiO₂颗粒，添加量为5～10g/L，加入的过程中采用机械搅拌，颗粒加入后采用超声波分散，搅拌时间为0.75～1.25小时，得到含SiO₂悬浮颗粒的镀液；

(3)将试样在金相预磨机上去除氧化皮后，放入盛有丙酮的容器中，在超声波里清洗，清洗完毕后用去离子水清洗，然后放入重量比5％～10％的稀硫酸溶液中，浸渍1～3min进行酸洗活化；

(4)化学复合镀

将步骤(2)制得的含SiO₂颗粒的镀液加热到80℃，然后将步骤(3)的酸洗活化后的试样放入到镀液中，维持镀液温度在85～90℃，采用连续的机械搅拌，搅拌速度200～300rpm，施镀2～3小时，得到含纳米二氧化硅颗粒的化学复合镀层；

所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；

所述的纳米SiO₂颗粒是用气相法制得的一种高纯、精细、无定形态的纳米粉体，粒径为10～40nm，比表面积为150～380m²/g；

所述的试样为能够进行化学复合镀的金属试样；

与现有技术相比，本发明的积极效果是：

本发明将SiO₂颗粒加入到化学镀液中，通过超声搅拌配制出复合镀液，并成功地在金属试样表面进行施镀，得到了纳米二氧化硅颗粒强化复合化学镀层，复合镀表面能低；且采用本发明的方法制备的复合镀层表面能实现稳定的滴状冷凝传热形态。

【附图说明】

图1是化学复合镀层表面形貌SEM照片；

图2是化学复合镀层的X射线衍射图；

图3是空气中水在镀层表面的接触角；

图4是镀层表面的滴状冷凝传热形态。

【具体实施方式】

以下提供本发明一种实现滴状冷凝传热的纳米颗粒强化复合镀层的具体实施方式。

实施例1

请参见附图1-4，一种纳米颗粒强化复合化学镀层的制备方法，其特征在于，包括配制镀液、纳米SiO₂颗粒的加入、化学复合镀，具体步骤为，

(1)配制化学复合镀液，每升镀液中各组分含量为：硫酸镍30g/L，次亚磷酸钠32g/L，柠檬酸20g/L，醋酸钠16g/L，碘化钾20mg/L，十二烷基苯磺酸钠4mg/L，加入去离子水配制镀液，用氢氧化钠调整镀液pH值为4.5；