化学镀银的研究进展
2023-08-09 09:08
论文总字数：8095字
摘 要
主要介绍了化学镀银的反应机理和研究进展，综述了包括金属材料、非金属材料、高分子复合材料等在内的化学镀银工艺操作，并对化学镀银的工艺进行了展望。关键词：化学镀银，应用，反应机理
Abstract:The reaction mechanism and research progress of electroless silver plating were introduced. The process of electroless silver plating, including metal materials, non-metallic materials and polymer composites was overviewed. The process of electroless silver plating was prospected.
Keywords: electroless silver plating, application, reaction mechanism
目录
1前言 3
2化学镀银机理 3
3化学镀银的进展 3
3.1金属材料化学镀银 3
3.1.1铜粉化学镀银 3
3.1.2铝球化学镀银 4
3.1.3不锈钢化学镀银 4
3.2非金属材料化学镀银 4
3.2.1空心玻璃微珠化学镀银 5
3.2.2石墨化学镀银 5
3.2.3玻璃纤维化学镀银 5
3.2.4二氧化硅微球化学镀银 6
3.2.5滑石粉化学镀银 6
3.3高分子复合材料化学镀银 6
3.3.1碳纳米管化学镀银 6
3.3.2涤纶织物化学镀银 7
3.3.3碳纤维表面化学镀银 7
3.4其他化学镀银 7
结语 9
参考文献 10
致 谢 11
1前言
银粉作为一种极其稳定且难以被氧化的优良导体在国防、医学、工业等领域有着广泛的应用前景，但是因为其昂贵的价格无法投入大规模生产，因此目前主要采用在不同的基体表面化学镀银来解决成本过高的问题。
化学镀银是一种不需要通电，依据氧化还原反应原理，利用甲醛或糖类等还原剂与银氨配位物的氧化还原作用，将银离子还原成金属银而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法[1]。因化学镀银操作简单、成本较低、受材料自身条件影响较小、且镀层有着致密度高、厚度均匀、孔隙率小、外观良好等优点而被广泛应用于多种基体上[2]，如：金属材料化学镀银、非金属材料化学镀银和高分子材料化学镀银等。在不同基体表面化学镀银可以结合基体和银的优点，也可对基体改性拓宽应用领域，更可以在某些方面代替银粉的使用降低成本。本文主要综述了各种不同基体化学镀银技术近年来的研究和应用进展[3]。
2化学镀银机理
Ag 在化学镀过程中的还原机理目前仍有争议[4]。有认为Ag是非自催化过程,它的沉积与化学镀Ni、Cu不同，银在溶液本体中发生沉积，由生成的胶体微粒银凝聚而成的。这种说法的理由是银也能在未经活化的表面沉积，并且有时能观察出诱导期；也有认为Ag依然存在自催化过程，只是其自催化能力不强。这种解释的根据是Ag能立即沉积在活化后的镀件表面，镀液只能维持10～30分钟。虽然银氰配位物相较于其他配位物更加稳定，但氰化物含有剧毒，所以选用稳定性仅次于银氰配位物的氨配位物来减缓本体反应[5]。反应过程如下：
2AgNO3 2NH3·H2O = Ag2O 2NH4NO3 H2O
Ag2O 4 NH3·H2O = 2[Ag(NH3)2 ]OH 3H2O
3化学镀银的进展
3. 1金属材料化学镀银
3. 1. 1铜粉化学镀银
铜粉物价低廉是优良的导体，但其在空气中易被氧化，与铜粉相比银粉拥有更出色的导电性，在空气中很难被氧化，但价格昂贵所以很少大面积使用。在铜粉表面镀银就可以取长补短，所以这几年对铜粉镀银展开的研究越来越多。
目前常用铜粉化学镀银操作如下：把铜粉倒进稀硫酸进行表面处理，还原剂采用还原性较强的甲醛，敏化剂采用SnCl2对铜粉进行表面化学镀银。通过系列试验的对比发现铜粉／银复合粒子将温度控制在50℃时，采用pH值为10的银氨溶液时其工艺效果最佳[6]。
若采用还原性较弱的葡萄糖、水合肼等还原剂，则铜粉表面包覆效果较差，由此可见铜粉化学镀银对还原剂种类、镀液pH值以及反应温度的要求较高。
3.1.2铝球化学镀银
用传统的方法对铝球进行表面处理，考虑到其纷繁的操作，对器械要求过高以及实验处理过程中采用的试剂易对环境造成影响，湖北医药学院的张爱女等人选用将聚多巴胺沉积于铝球后进行化学镀银的方法[7]。实验表明铝球沉积聚多巴胺后进行化学镀银其表面包被完全，形貌相较于相同条件下未经处理的铝球的形貌也更加美观。
该工艺得到的镀银层均匀、致密，晶粒圆润。相较于传统铝球表面化学镀银的方法，此方法更容易实现，成本相对较低，也更加环保。唯一不足的是镀银液中硝酸银浓度较大时银离子易在铝球表面团聚，影响镀银效果。
3.1.3不锈钢化学镀银
随着时代的发展不锈钢在生活中的应用越来越广泛，尤其是在餐饮行业和医药行业。众所周知银能抑菌杀菌，在不锈钢上镀银可以带来新的应用前景。采用传统电镀方法会给环境造成很大的影响，得不偿失，因而多采用化学镀的方法。
不锈钢之所以不生锈是因为表面包覆着一层很结实的保护膜，这层膜是一种氧化物，在进行化学镀银时这层膜必须去除否则会严重影响镀层包覆的效果，因此要对不锈钢进行表面处理。一般进行高温除油、酸洗活化、闪镀镍、闪镀铜和浸银五步前处理后方可对其施镀[8]。为了使实验能够稳定进行此处选用还原性稍差的酒石酸钾钠为还原剂。实验发现镀液配置时的混合次序会对镀液效果产生很大的影响，进一步研究表明硝酸银浓度、氨水体积分数、还原剂浓度、镀液pH值和反应温度都会对镀速产生较大影响，而镀速则直接影响镀层质量。镀速过快不锈钢表面沉积不均，镀层较为松散，形貌较差。镀速过慢则会减缓生产效率且表面会产生黄点或者黑点。
3.2非金属材料化学镀银
3.2.1空心玻璃微珠化学镀银
玻璃空心微珠价格低廉、抗腐蚀性高、密度小、球形形貌好、拥有较高的熔点和稳定的化学性质等优点，因此在各个领域都有着广泛应用[9]。近年来，越来越多的人不满足于其现有性质，尝试将空心玻璃微球表面金属化，使其拥有优异的导电性而用作性能优良的吸波材料或抗电磁波干扰材料。
玻璃微珠因化学活性较低不能直接施镀，因此需进行表面处理。目前对玻璃微珠表面处理的方法不一。一般多采用钯活化液处理或者银氨溶液[10-11]处理。在工业生产时，考虑到钯价格过高且含有毒性，更倾向于采用银氨溶液替代。在施镀过程中镀液配制顺序，镀液的pH值和镀液中微珠粉末量对实验结果都有一定程度的影响。
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