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鎳磷合金(Ni-P alloy)有著優(yōu)異的硬度(> 600 HV)、耐磨耗及化學(xué)耐蝕性，已在機(jī)械、模具、汽車(chē)、光電及電子制造等領(lǐng)域廣泛得到應(yīng)用。聚四氟乙烯(鐵氟龍) (poly-tetra-fluoro-ethylene, PTFE)亦具有優(yōu)異的自潤(rùn)滑性(摩擦系數(shù)極低)、表面抗沾黏性、超疏水自潔性、耐腐蝕性、絕緣性，在生化、醫(yī)療與食品相關(guān)器具已有廣泛應(yīng)用。
鎳鐵氟龍?zhí)胤圢i-P-PTFE化學(xué)鍍零件
模造成型的模具表面如沉積PTFE的薄膜，可使模具具有極佳的脫模與離型效果，避免壓印或射出成型的高分子材料沾黏于模具表面，特別是當(dāng)進(jìn)行微/奈米等級(jí)結(jié)構(gòu)之成型時(shí)，此沾黏現(xiàn)象特別容易發(fā)生。然而，這種PTFE薄膜一般是以蒸鍍、旋鍍、噴涂、浸漬等方式涂布于模具表面，則于脫模離型過(guò)程中PTFE薄膜容易產(chǎn)生剝離脫落的現(xiàn)象，導(dǎo)致模具的耐用性不佳，所以必須提出其他有效的解決方案。
因此，研究人員在化學(xué)鍍(無(wú)電解)(electroless plating)鎳磷合金(Ni-P alloy)的程序中，加入0.2 μm直徑的PTFE顆粒，以進(jìn)行Ni-P-PTFE鎳磷鐵氟龍復(fù)合鍍層的制備。此復(fù)合層在應(yīng)用時(shí)，可兼具鎳磷合金優(yōu)異的硬度與耐磨耗性，以及PTFE膜的低摩擦系數(shù)、超撥水性、高抗沾黏等特性。此外，由于PTFE顆粒均勻地鑲嵌于鎳磷合金鍍層內(nèi)部與表面，顆粒具有不易脫落的特性，可明顯改善PTFE涂料噴涂于模具表面所造成的模具耐用性不佳的缺點(diǎn)?；瘜W(xué)鍍實(shí)驗(yàn)中分別控制鍍液pH值、操作溫度、PTFE顆粒添加量、界面活性劑濃度等參數(shù)，探討Ni-P/PTFE復(fù)合層的析鍍速率、復(fù)合層中PTFE的沉積量、微硬度的影響、以及與抗沾黏、自潔性、防污性功能相關(guān)的接觸角特性。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示鍍?cè)〉膒H值必須控制在4.80-4.92范圍內(nèi)，以維持鍍液的穩(wěn)定性。溫度的提升，析鍍膜可獲得較佳的接觸角度，但隨著浴溫的增加，析鍍速率反而會(huì)減少，例如，在85 ℃操作條件下鍍層的接觸角為113.47度、鍍率為15.8 um /hr，95℃時(shí)接觸角為146.29度、鍍率為5.7 um/hr。析鍍時(shí)間與沉積厚度呈線性關(guān)系，時(shí)間愈長(zhǎng)可得較厚之薄膜，但鍍液中PTFE含量超過(guò)7.5 cc/L，沉積速率受到限制，反而減緩。美國(guó)PTFE懸浮液，其鍍層品質(zhì)深受界面活性劑的影響，其最佳條件為95 ℃鍍液，可得接觸角度140.01°，鍍層厚度6.5 um、平均硬度173.54 Hv。使用日本的PTFE懸浮液，其鍍液可以不使用表面活性劑，在95℃浴溫、PTFE含量7.5㏄/L、化鍍20min的最佳條件下，可得接觸角度147.70 °，鍍層厚度5.5 um、平均硬度160.80 Hv。目前的研究進(jìn)度已獲得超疏水性之Ni-P-PTFE復(fù)合層，并應(yīng)用析鍍于具有微結(jié)構(gòu)之Ni-Co模具表面，可得接觸角141.42°，且實(shí)際進(jìn)行熱印壓模(Hot embossing)的測(cè)試，經(jīng)過(guò)壓膜與脫膜實(shí)驗(yàn)后，量測(cè)接觸角為137.89°。因此，科研人員所制備的Ni-P-PTFE復(fù)合層有抗沾黏的能力，可助金屬模具的離型性和脫模性效果。