亲水涂层如何有效保护高温和咸环境中的铜腐蚀

一个亲水物质是吸收水分子的极性物质，对水具有很强的亲和力。亲水性术语实际上意味着任何喜欢水的物质，与之相反疏水，这是一种水敬畏的物质，即，在实际意义上击退水。

水滴的边缘与表面形成的角度称为表面接触角，有助于确定该表面对粒子来说是亲水还是疏水。如果接触角小于90度，则认为它是亲水表面，在这种情况下，由于表面对水的亲和性，水滴扩散到更大的区域。当接触角几乎为零时，表面称为超亲水。

相反，在疏水表面上，接触角将大于90度，因为表面将抵抗水分子润湿。

物质的疏水特性常用于科学研究防水．特别重要的是保护含有铜．

铜腐蚀

铜腐蚀影响由铜或铜合金制成的材料。暴露在大气中，铜氧化，导致明亮的铜表面玷污．几年后，这种玷污逐渐变为深棕色或黑色，最后到绿色。

铜在未污染的环境中不会以任何显著的方式腐蚀。然而，它容易迅速降解由于与某些化学物质接触，例如氧化酸，氨，硫和它们的一些化合物。（铜腐蚀在文章中探讨如果铜是贵金属，那么我的管道为什么腐蚀？）

地下铜管用于供水的易于点腐蚀和缝隙腐蚀．它们还可以腐蚀由于土壤中的侵蚀成分或存在流浪潮流在靠近。

腐蚀可能是制服穿过表面或它可能是本地化．内管表面可以显示由于由于的迹象湍流水流或微粒污染物在水中，这通常会导致局部点腐蚀。

铜在海水中的耐腐蚀性取决于其形成保护层的能力氧化物薄膜．高速和湍流可以侵蚀氧化膜并允许腐蚀的开始。

合金成分对耐腐蚀性能的影响

高铜合金具有耐蚀性与纯铜相当，这意味着它们对咸水腐蚀具有公平的抵抗，但易受高速和湍流的腐蚀腐蚀。合金变得更容易发生压力腐蚀裂缝随着锌内容增加。

加入锡可以增加黄铜的耐腐蚀性。由于添加镍，铅和锡，海洋应用中使用的黄铜具有更好的耐腐蚀性。当合金含有铝时，一个氧化铝层上形成的层，并提供增强的防腐蚀保护和撞击损伤由于汹涌的海水。铜镍合金(C70600)较好热交换器和蒸汽冷凝器应用引起的耐腐蚀性良好。

亲水涂料

提高铜表面亲水性（润湿性）的一些方法包括：

• 吸附
• 障碍涂料
• 蚀刻
• 化学反应

亲水涂料是用于减少摩擦并有效地增加润滑性(滑)表面。这些涂层很容易变湿(即让水滴湿润并在其表面扩散)。典型的亲水涂料由聚合物在松散的结构中交联，使它们像微观海绵一样，以吸取水并达到低位摩擦虽然与其他表面接触的同时，但是表面保持湿润。

当在医疗装置上使用这些涂层时，由于水分提供的润滑性，摩擦系数（滑动）低至0.01。润滑性有助于该装置随着最小患者的不适而移动，最大限度地减少组织的炎症。在例如导管中，涂层能够通过指定的途径使装置的平滑导航，并最大限度地减少组织损伤的风险。

亲水涂层用于医疗器械工业，其中涂层有助于增加润滑性以减少患者皮肤和装置表面之间的摩擦。这种摩擦的降低有助于降低患者的不适，而在皮肤或其他程序下插入诸如针的组分或其他程序。

亲水性铜涂料

专有技术用于确保亲水性铜涂层在纳米尺度上粘合到铜创建功能性高润滑性（低摩擦）表面。在纳米秤上产生的这些亲水性涂层提供了一种具有自发亲和力的热吸水表面，以及允许水在表面上涂抹水的能力邪恶行动。(更多关于纳米涂料,读智能涂层和纳米技术的优点进行防腐蚀．）

专利的化学工艺确保了表面的超亲水性，水滴与表面形成约10度的接触角。这些涂层的设计是耐用和生物相容性，便于应用。

亲水性铜涂层及铜衬底的处理

换热器的损坏是由于恶劣的环境引起的腐蚀。来自海岸的热量、废水和含盐空气会在短时间内引发腐蚀，并影响到未受保护的铜管、鳍片和管接头（肘部和工会）。HVAC单元中的各种组分通常含有不同的金属，并且涂层必须考虑这些因素。（要理解为什么，阅读为什么两种不同的金属会引起腐蚀?）

亲水涂层扩散冷凝物均匀地遍布基底表面，通过畅通的气流进行更好的传热。然而，在面对汹涌的海水流动的表面，铜线圈涂有环氧树脂与亲水涂层相比，提供更好的防腐蚀。

在热交换器应用中，应使用亲水涂层，无论何处，都应该使用由冷凝物引起的腐蚀大于由盐和酸引起的腐蚀，并且涂层表面容易润湿，水容易从表面流动。在冷凝物过量的情况下，亲水涂层保护热交换器线圈;然而，由于累积的冷凝物，未涂层的部件可能腐蚀。

一家涂料制造商开发了一种亲水性铜涂层对于HVAC-R冷凝器，具有良好的润湿性，可以允许更高的风扇速度。这种涂层通过了盐雾试验．

通常在空调中使用的铝翅通常会滋生细菌和真菌等微生物，这些微生物会污染被调节的空气。

铜可以被认为是铝的替代品，因为它可以抑制细菌生长，但铜表面的润湿性(亲水性)很差。

研究人员有进行亲水处理对于铜表面，提供热爱涂层。铜翅片管用钾/硫酸钾溶液(K₂年代₂O₈）表面上的氢氧化钠（NaOH）。

在单独的试验中，为翅片和翅片管蒸发器单独提供空气加热，以增强亲水性（润湿性）。根据水滴的接触角评价经处理的铜表面的润湿性。

研究人员得出结论，NaOH和K的解决方案混合₂年代₂O₈涂在表面上，可以在翅片和翅片管蒸发器上增强铜表面润湿性。

发现铜表面的空气热处理对铜鳍有益。（在一些实验中，铜箔被用作铜翅片，观察到类似的结果。）

亲水和疏油膜

亲水性和疏油型膜已开发出来将油与高分离效率的水分离。通过使用聚乙烯醇（PVA）和壳聚糖（CTS）以及戊二醛（GA）作为交联化学试剂，在铜网上形成膜。通过增加纳米颗粒的二氧化钛(TiO₂）涂层，润湿性增加，表面变为超级水分和超级药物。

涂层过程也是改善了铜网基材的耐腐蚀性和耐磨性．

现在是高性能的热交换器

由于亲水性涂层材料，现在可以设计和开发使用板翅结构的高性能热交换器。涂料是对热交换器(蒸发器)表面有效设计为转移热量在热环境中进入空间。

热空气处理和热水处理是发现改善润湿性纳米网状铜衬底。

结论

铜具有良好的耐腐蚀性和导热性 - 恰好是热交换器应用所需的性能。但是，它不亲水的铜。铜的亲水性不良阻碍了高效气流，这对于热交换器性能至关重要。

正在开发各种表面处理方法和涂层以使表面亲水和耐腐蚀性。用于实现这一目标的一些方法包括：

1. 用二氧化硅溶液和丙烯酸酯溶液将铜表面与丙烯酸酯溶液用以改善亲水性（润湿性）和耐腐蚀性。
2. 铜翅片表面的空气加热，提高亲水性。
3. 施加含有氢氧化钠和过硫酸钾的混合物的处理，热交换器的铜翅片和铜管上以改善亲水性。
4. 开发用于铜表面的专有亲水性涂层（例如，热交换器，例如HVAC-R冷凝器）。这些涂层在咸和潮湿环境中具有良好的耐腐蚀性。
5. 通过使用聚乙烯醇（PVA）和壳聚糖（CTS）与戊二醛（GA）作为交联化学试剂在铜网上施加亲水性 - 疏水膜。通过加入二氧化钛的纳米颗粒，润湿性增加，表面变为超水性和超脂。涂布过程还提高了铜网表面的耐腐蚀性和耐磨性。