化學(xué)鍍銀在材料表面金屬化中的應(yīng)用解析

劉宏輝

（泮山技術(shù)（深圳）有限公司，廣東深圳 518109）

基體表面化學(xué)鍍銀最為顯著的優(yōu)勢便是減少銀這一金屬材料用量、優(yōu)化性能，如果操作處理中有一些特殊要求，便可以采用該方法，這也是化學(xué)鍍銀得以普及的根本原因之一。利用化學(xué)鍍銀這一方法，在非金屬材料表面金屬化處理中，比較常見于導(dǎo)電填料、導(dǎo)電涂料、吸波材料等領(lǐng)域。保證最佳鍍層處理成效基礎(chǔ)上，鍍銀效率也比較高，成為廣大從業(yè)者青睞的對象。基體材料與實際要求面臨差異，必須要在操作過程中精準(zhǔn)控制鍍銀速度。

化學(xué)鍍和電鍍之間最為明顯的差別在于化學(xué)鍍通常是以非金屬材料表面進行鍍銀處理，即非導(dǎo)體材料電鍍處理之前，采用導(dǎo)電底層這一方式達(dá)到預(yù)計目標(biāo)。所以，化學(xué)鍍和與電鍍兩種方法對比，化學(xué)鍍銀工藝速度控制難度比較大。制備化學(xué)鍍銀材料時，因為化學(xué)鍍銀工藝操作難度不高，材料無需具備導(dǎo)電性，所以各種形狀的非金屬基體均可以應(yīng)用。根據(jù)表面材料差異，化學(xué)鍍銀制備也具有針對性。本文重點圍繞材料表面金屬化中化學(xué)鍍銀的應(yīng)用展開分析。

1 材料表面金屬化運用化學(xué)鍍銀

1.1 化學(xué)鍍銀操作流程

化學(xué)鍍銀工藝在實際應(yīng)用中，具體操作務(wù)必嚴(yán)格按照如下順序進行：①粗化；②水洗；③敏化；④水洗；⑤活化；⑥水洗；⑦鍍覆；⑧水洗；⑨干燥。

1.2 材料制備

1.2.1 導(dǎo)電填料

因為金屬銀電阻率不高，導(dǎo)電填料制備環(huán)節(jié)應(yīng)用化學(xué)鍍銀優(yōu)勢也比較明顯。施鍍基體材料以玻璃微球和纖維為主。為了能夠優(yōu)化鍍層性能，鍍銀液內(nèi)可以摻加絡(luò)合劑、光亮劑、穩(wěn)定劑(乙醇)。實踐制備過程中，銀氨溶液、還原性組分進行等體積混合處理，在其中摻加添加劑、玻璃微球，實驗人員在室溫條件下持續(xù)性攪拌直至發(fā)生反應(yīng)，采用化學(xué)法檢驗該反應(yīng)，經(jīng)過過濾與烘干等一系列處理，測試最終性能。發(fā)現(xiàn)將葡萄糖與酒石酸鉀鈉兩種溶液混合后，作為還原劑使用，鍍銀層可以更加均勻的堆積，期間不會頻繁發(fā)生脫落現(xiàn)象。

非金屬圓柱體內(nèi)摻加鍍銀玻璃微球，檢測電阻率減小，最小值達(dá)到5.85×10-4Ω·cm。如果在實驗中采用0.1mol/L的氫氧化鈉，達(dá)到玻璃微球化學(xué)除油效果，隨后基體材料表面進行化學(xué)鍍銀操作。該環(huán)節(jié)采用的化學(xué)鍍銀溶液是由硝酸銀（18.1g/L）、氨水（100mL/L）、甲醛（14.2mL/L）、乙醇（375mL/L）、水（478mL/L）組成。空心玻璃微球重量控制為36g，全部浸泡在溶液內(nèi)，利用超聲波振動達(dá)到分散效果。施鍍過程中鍍銀溶液的溫度應(yīng)該控制在0℃，施鍍時間以65～75min為準(zhǔn)。完成化學(xué)鍍銀操作后進行清理，使用去離子水清洗3次，再放置在80℃環(huán)境下烘干。根據(jù)這一實驗的觀察，發(fā)現(xiàn)加料方法會直接影響到鍍層效果。如果直接在甲醛溶液內(nèi)摻加銀氨溶液，可以保證鍍層均勻與光滑性。

1.2.2 屏蔽材料

化學(xué)鍍銀制備金屬化纖維、織物往往具有良好的電磁波屏蔽性，織物柔軟性與透氣性也比較良好。所以，在環(huán)境保護這一目標(biāo)下，利用化學(xué)鍍銀制備屏蔽材料可以獲得更為理想的效果。例如滌綸平紋織物采用化學(xué)鍍銀這一工藝，按照除油、水洗、粗化、水洗、敏化與活化、水洗、解膠、水洗、還原、水洗、化學(xué)鍍銀的順序進行表面預(yù)處理，活化之后實施解膠，可以將化學(xué)鍍誘導(dǎo)期縮短。解膠后活化顆粒會直接存在于基體表面，產(chǎn)生化學(xué)鍍反應(yīng)。利用防電磁輻射測試儀，便可以了解電磁波屏蔽性。

1.3 操作要點

1.3.1 表面預(yù)處理

采用化學(xué)鍍銀工藝，基體表面的必備條件是催化活性中心，繼而產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)，鍍件表面會有大量銀沉積。化學(xué)鍍層工藝的原理，是采用化學(xué)鍍方式達(dá)到催化表面效果，沉積環(huán)節(jié)具有持續(xù)性，保證鍍層厚度符合要求。實施表面預(yù)處理，鍍件表面會有自催化活性中心產(chǎn)生。如果玻璃微珠表面直接化學(xué)鍍銀操作，那么玻璃微珠表面上的金屬銀沉積量有限，會導(dǎo)致鍍層易脫落，影響到鍍銀效果。所以，施鍍前期務(wù)必要按照“粗化—敏化—活化”流程做好表面預(yù)處理。

1.3.2 配置鍍液

配置鍍液需要重點關(guān)注問題比較多，例如主鹽與還原劑、絡(luò)合劑、穩(wěn)定劑等。化學(xué)鍍銀液配置中選擇主鹽、還原劑，其中主鹽以硝酸銀最為常用，作用是生成Ag+。如果鍍液內(nèi)Ag+質(zhì)量濃度超標(biāo)，銀氨絡(luò)合物產(chǎn)生自分解，此時鍍液穩(wěn)定性也會隨之降低。比較常用的還原劑包括甲醛、葡萄糖，若還原劑和主鹽比值不合理，會對沉積速度帶來直接影響。因為化學(xué)鍍液內(nèi)的Ag+標(biāo)準(zhǔn)電位通常比較高，還會和還原劑存在明顯電位差，在溶液本體當(dāng)中可以輕易析出Ag+，降低化學(xué)鍍銀穩(wěn)定性，通常會采用絡(luò)合劑增加鍍液穩(wěn)定性，例如選擇氨水、檸檬酸銨等。另外，化學(xué)鍍銀液作為熱力學(xué)體系，也欠缺一定穩(wěn)定性，加之局部溫度或者pH值過高，鍍液中很有可能會有活化微粒催化核心生成，加快鍍液分解效率。采用穩(wěn)定劑可以發(fā)揮鍍液自發(fā)分解抑制作用，將活性催化核心掩蔽，控制施鍍過程。比較常用的穩(wěn)定劑包括乙醇、無機酸等。

1.3.3 操作環(huán)境

化學(xué)鍍銀操作過程中會不斷吸取周圍環(huán)境熱量，致使銀氨溶液溫度升高，加快分子運動速度與碰撞，銀原子還原沉積，降低鍍層厚度均勻性。若溫度過低，盡管沉積顆粒小，鍍層致密性高，然而反應(yīng)速度、生產(chǎn)效率降低，會化學(xué)鍍銀操作過程中產(chǎn)生黃、黑色斑點。鍍銀反應(yīng)過程中，會持續(xù)性的消耗OH-，如果鍍液pH值較高，便可以保證充足OH-，建議pH值控制在12～13左右。穩(wěn)定性強的化學(xué)鍍銀體系，析出銀量也比較固定，如果裝載量有限，微球表面便會有大量銀沉積，不僅鍍層厚度增加，還會影響到鍍覆均勻性。建議按照要求調(diào)整裝載量，達(dá)到調(diào)節(jié)鍍層厚度、均勻性、致密性的效果。

2 化學(xué)鍍銀應(yīng)用啟示

材料表面金屬化應(yīng)用化學(xué)鍍銀這一方法，必須要從表面預(yù)處理、配置鍍液、操作環(huán)境等環(huán)節(jié)著手加以優(yōu)化。結(jié)合化學(xué)鍍銀應(yīng)用效果，總結(jié)如下啟示：1）精準(zhǔn)控制化學(xué)鍍銀速度，采用新納米噴鍍工藝，可以優(yōu)化施鍍效果；2）表面預(yù)處理最終實施效果，往往要考慮活化作業(yè)流程，以往應(yīng)用活化劑的成本較高，需要在今后實踐操作中研發(fā)成本低、效果更佳的活化劑替換產(chǎn)品；3）配置鍍液時，在其中摻加助劑可以直接影響到施鍍速度、鍍層效果。工業(yè)化生產(chǎn)做好鍍液保護工作也非常關(guān)鍵；4）化學(xué)鍍銀操作過程中也會運用到外力場，但是工業(yè)化程度不高，還需要在今后研發(fā)、實踐中加以優(yōu)化。

3 總結(jié)

綜上所述，材料表面金屬化處理以往更多采用電鍍的方法，但是面臨行業(yè)轉(zhuǎn)型升級、行業(yè)環(huán)境的改變，采用化學(xué)鍍逐漸成為普及的工藝。對比電鍍與化學(xué)鍍兩種方法，后者無需加直流電源，即便電力線分布均勻性差也不會帶來直觀影響。通過化學(xué)鍍銀有利于優(yōu)化材料性能，加強防腐蝕性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性，也為今后材料表面金屬化處理提供先進工藝支持。