化学镀银的研究进展

化学镀银的研究进展

0表面镀银的应用银粉具有良好的导电性、较强的抗逆性和较稳定的化学性能，但价格有限。普通粉体表面镀银可节约银用量,如果表面包覆比较完整,可在一定情况下代替银粉。而且这些粉体自身也有其特殊性能,能充分发挥两种材料的作用。镀银有电镀、化学镀、气相沉积等方法,其中化学镀具有工艺简单、适用于不规则的基体材料、成本较低等优点;化学镀层具有高致密度、厚度均匀、良好的抗蚀性和耐磨性等性能。近年来,粉体表面的化学镀银取得了一定进展。表面镀银的复合粉体应用十分广泛,如:在铜粉表面镀银可用作电子浆料、电极材料、催化剂和电磁屏蔽材料等;在空心或实心微球(玻璃或陶瓷)表面镀银可用作厚膜电路材料、电容器、垫圈和密封材料;在高密度聚乙烯薄膜制成的微囊表面镀银可作为临床上介入疗法使用的球囊电极等。目前许多工作者都在致力于化学镀银的研究,不断探索采用简单的工艺、低廉的成本制备优良的化学镀层。1银的自催化作用Ag+在化学镀过程中的还原机理目前仍有争议。一种解释是银的沉积与化学镀镍,铜不同,它是非自催化过程,银的沉积发生在溶液本体中,由生成的胶体微粒银凝聚而成的。此说法的依据是在未经活化的表面上也能沉积出银,而且有时能观察到孕育期。另一种解释则认为银的沉积过程仍然有自催化作用,只是其自催化能力不强。其依据是在活化后的镀件表面立即沉积上银,镀液只在10~30min内稳定。银与大多数配位体生成的配位物都没有银氰配位物稳定。但由于氰化物剧毒,所以一般不选用氰化物为配位剂,而用稳定性仅次于其的氨配位物来减缓本体反应。反应过程如下:化学镀银液不稳定的原因,正是由于银的标准电位很高,从而与还原剂的电位差较大,使Ag+容易从溶液本体中还原。更稳定的配位物体系有利于减缓本体反应。2银的沉积银的沉积化学镀银是借甲醛或糖类与银氨配位物的氧化还原作用,在金属、玻璃、陶瓷和塑料等制件的表面上沉积一层银,以增加导电性、反光性和美观性。目前化学镀银被广泛应用于多种基体上,如:铜粉化学镀银,空心玻璃微球化学镀银,碳纤维布化学镀银,碳纳米管化学镀银,Yb2O3粉体化学镀银,高分子材料表面化学镀银等。2.1铜粉镀银的制备铜粉价格较低,导电性好,但其抗氧化能力差,长期暴露在空气中表面易形成氧化膜,从而对其性能有很大影响。银粉兼具导电性好和抗氧化能力强的优点,但是价格昂贵,只适用于某些特定的场合。在铜粉表面镀银则可以克服单一使用这两种粉体的缺点。因此,近年来,关于铜粉镀银的研究越来越多。Cu-Ag金属粉能广泛应用于电子浆料、电磁屏蔽材料和催化剂等领域。目前制备Cu-Ag金属粉常用的化学法有两种:一种是直接用铜粉做还原剂去置换银氨配位离子得到银微粒,使之沉积在铜粉表面。目前的研究主要采用此方法。但这种沉积多数都是形成点缀包覆结构,获得的Cu-Ag复合粉的抗氧化能力比较差。这是因为反应产生的Cu2+易与氨等配位剂配合,而铜对铜氨配离子有较强的吸附作用,阻碍了铜的进一步置换。另一种是采用化学镀的方法,利用还原剂将Ag+从镀液中还原出来,以铜原子或吸咐在铜粉表面的其他活性原子为形核催化中心,使银微粒在铜粉表面逐渐成核长大,从而获得连续覆盖的镀层。但该镀液的稳定性较差,尤其当有强还原剂存在时,镀液容易失效分解;而且化学镀反应速率快,不易于控制,相关研究工作较少。2.2空心玻璃微珠导电材料玻璃微珠具有密度小且粒径均匀的特征,特别是空心玻璃微珠,耐高温、耐蚀、蠕变低、质量轻、化学稳定性好,具有优良的力学性能和热物理性能,在建材、塑料、橡胶、涂料等领域得到广泛应用;可作为填充材料、保温材料、研磨介质、过滤材料,亦可用于标志牌、屏幕、薄膜等各种回射物品。空心玻璃微球多取自于火力发电厂的粉煤灰,来源广泛,具有巨大的应用空间。但是普通的玻璃微珠是绝缘体,不能作为导电材料的填充材料。使用低密度的导电玻璃微珠作为导电填料,有利于克服导电介质的沉降问题。据文献报道,空心微珠表面化学镀银后,可用作电磁屏蔽材料和吸波材料的导电填料。通过对空心玻璃微球表面进行电磁改性处理,可以提高其对电磁波的吸收,满足隐身要求,在国防和军事工业领域具有极重要的价值。2.3金属基碳纤维复合材料材料银导电性能强,可用于碳纤维布的表面改性。美国专利介绍了一种对抗雷达制导的诱饵体制作技术,把镀银的碳纤维通过一定方式编织成织物,可以制成仿真三维诱饵体,用于高技术战争中的反雷达侦察与反制导。用碳纤维布化学镀银为复合无源诱饵材料,因成本低,使用方便,效果明显,而成为各国争相发展的重点。金属基碳纤维复合材料具有高比强度、高比模量和韧性好等优点,用表面金属化的碳纤维作填料制备的屏蔽材料具有较好的屏蔽效果,可用作飞机的吸波材料。此外,还在航空、航天、生物材料和民用工业领域具有广泛的应用前景。2.4碳纳米管的成分及性质碳纳米管具有优异的力学、物理性能,是一种理想的复合材料增强体。通过化学镀可在碳纳米管表面镀上一层连续的银镀层,以增强碳纳米管与金属基体的界面结合力。利用化学镀方法能在碳纳米管表面获得完整、均匀的银镀层,形成一维纳米导线,拓宽了碳纳米管为模板制备新一类一维纳米材料的研究领域。碳纳米管自从1991年被发现以来已引起人们广泛的关注。碳纳米管因具有较高的长度直径比,是目前最细的纤维材料,它已表现出优异的力学性能和独特的电学性能。人们利用它制备单电子器件及纳米量子器件。然而,由于碳纳米管的不活泼性,使其与金属机体结合性很差。而在碳纳米管外表面包覆金属物质,将使碳纳米管与金属基之间的连续高强度结合成为可能。2.5agsno3+银基稀土氧化物底物agyb2o3及其系列产品银基金属氧化物触点材料是研究和应用最广的触点材料体系。其中,最具代表性的是AgCdO触点材料,但是其抗熔焊性不够理想,而且在使用和制造中产生有毒的镉蒸气,即将被欧盟禁止使用,故需要开发新型的替代触点材料。AgSnO2触点材料具有耐电弧侵蚀性好、抗熔焊能力强等优点,是最有希望代替AgCdO的材料之一,但是其加工困难,接触电阻大,温升高。另一重要的发展方向是研制银基稀土氧化物触点材料。堵永国和张为军等人采用共沉淀法制得Yb2O3复合粉体,然后用粉末冶金法制备出的AgYb2O3触点材料,有良好的性能。但共沉淀法制备的复合粉体中氧化物微粒只是与银微粒物理混合,并且氧化物粉体粒径很难控制,难以形成多规格的系列产品。采用粉体化学镀方法得到银氧化物复合粉体,再制备成银氧化物触点材料,可改善银氧化物界面的浸润性,提高银与氧化物微粒的结合强度,同时,又可以方便地控制氧化物微粒的粒径。2.6球囊电极材料的研制介入疗法是近年来发展起来的一种先进的治疗方法。但介入疗法存在电极材料不理想的问题。目前采用的介入疗法电极为金属柱状电极。该种电极表面积小,且硬度高,介入治疗时患者痛苦较大,治疗时间较长。因此,急需研制出一种更好的电极材料。为了解决这一问题,用高分子球囊电极代替金属电极的新思路应运而生。所谓高分子球囊电极就是用柔软的高分子材料做成球囊,然后在其表面涂覆高导电率、高延伸率的银涂层。柔软的高分子球囊电极在介入人体时可以卷缩在一起,体积较小,待到达病变部位时用导管向球囊充气,使球囊电极膨胀,其表面积大大增加。与原来金属电极相比,表面积由4cm2增加到22cm2,因此很好地克服了金属电极的缺点。2.7非金属材料镀银纤维材料在建筑纺织品中的应用聚氨酯泡沫塑料具有密度小、气泡均匀、耐高温、耐老化等优点,利用其三维网状结构特点,用做骨架,在其表面镀银,可用于制备发泡金属。发泡金属结构独特,具有一些特殊的性能,如:孔隙率高、密度小、透流体性好、导热系数低、吸音减振力强等,使其在建筑、交通运输、石油化工、冶金、机械、电子、通信等领域有广泛应用。玻璃纤维作为一种性能优异的无机非金属材料,具有不燃、耐高温、耐蚀、吸湿小、伸长小等优良性能。镀银玻璃纤维应用十分广泛,主要是利用其导电性、耐蚀性、恶劣环境下电磁屏蔽和抗静电等特点。与其它材料相比,镀银玻璃纤维具有导电性好、强度高、易成型、密度低、成本低、易于与树脂结合等优点,是一种优良的导电填料,可以用作电磁屏蔽材料。3化学银处理目前,化学镀银复合粉体作为电触点材料、导电填料、导电涂料、电磁屏蔽材料、吸波材料以及飞机隐身涂料等受到广泛的应用。3.1化学银化电铬填充由于金属银的低电阻率,化学镀银应用于导电填料表现出特有的优势。施镀的基体材料一般为玻璃微球、纤维等。3.2织物特性分析采用化学镀方法得到的金属化纤维织物,其电磁波屏蔽性能