化學鍍銀在材料表面金屬化中的應用解析

劉宏輝

（泮山技術（深圳）有限公司，廣東深圳 518109）

基體表面化學鍍銀最為顯著的優(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，這也是化學鍍銀得以普及的根本原因之一。利用化學鍍銀這一方法，在非金屬材料表面金屬化處理中，比較常見于導電填料、導電涂料、吸波材料等領域。保證最佳鍍層處理成效基礎上，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控制鍍銀速度。

化學鍍和電鍍之間最為明顯的差別在于化學鍍通常是以非金屬材料表面進行鍍銀處理，即非導體材料電鍍處理之前，采用導電底層這一方式達到預計目標。所以，化學鍍和與電鍍兩種方法對比，化學鍍銀工藝速度控制難度比較大。制備化學鍍銀材料時，因為化學鍍銀工藝操作難度不高，材料無需具備導電性，所以各種形狀的非金屬基體均可以應用。根據(jù)表面材料差異，化學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鍍銀的應用展開分析。

1 材料表面金屬化運用化學鍍銀

1.1 化學鍍銀操作流程

化學鍍銀工藝在實際應用中，具體操作務必嚴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 導電填料

因為金屬銀電阻率不高，導電填料制備環(huán)節(jié)應用化學鍍銀優(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，鍍銀液內可以摻加絡合劑、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，采用化學法檢驗該反應，經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。

非金屬圓柱體內摻加鍍銀玻璃微球，檢測電阻率減小，最小值達到5.85×10-4Ω·cm。如果在實驗中采用0.1mol/L的氫氧化鈉，達到玻璃微球化學除油效果，隨后基體材料表面進行化學鍍銀操作。該環(huán)節(jié)采用的化學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，利用超聲波振動達到分散效果。施鍍過程中鍍銀溶液的溫度應該控制在0℃，施鍍時間以65～75min為準。完成化學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)境保護這一目標下，利用化學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、化學鍍銀的順序進行表面預處理，活化之后實施解膠，可以將化學鍍誘導期縮短。解膠后活化顆粒會直接存在于基體表面，產生化學鍍反應。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 表面預處理

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

1.3.2 配置鍍液

配置鍍液需要重點關注問題比較多，例如主鹽與還原劑、絡合劑、穩(wěn)定劑等。化學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Ag+質量濃度超標，銀氨絡合物產生自分解，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。因為化學鍍液內的Ag+標準電位通常比較高，還會和還原劑存在明顯電位差，在溶液本體當中可以輕易析出Ag+，降低化學鍍銀穩(wěn)定性，通常會采用絡合劑增加鍍液穩(wěn)定性，例如選擇氨水、檸檬酸銨等。另外，化學鍍銀液作為熱力學體系，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，然而反應速度、生產效率降低，會化學鍍銀操作過程中產生黃、黑色斑點。鍍銀反應過程中，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。建議按照要求調整裝載量，達到調節(jié)鍍層厚度、均勻性、致密性的效果。

2 化學鍍銀應用啟示

材料表面金屬化應用化學鍍銀這一方法，必須要從表面預處理、配置鍍液、操作環(huán)境等環(huán)節(jié)著手加以優(yōu)化。結合化學鍍銀應用效果，總結如下啟示：1）精準控制化學鍍銀速度，采用新納米噴鍍工藝，可以優(yōu)化施鍍效果；2）表面預處理最終實施效果，往往要考慮活化作業(yè)流程，以往應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)化生產做好鍍液保護工作也非常關鍵；4）化學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

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)轉型升級、行業(yè)環(huán)境的改變，采用化學鍍逐漸成為普及的工藝。對比電鍍與化學鍍兩種方法，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。通過化學鍍銀有利于優(yōu)化材料性能，加強防腐蝕性、導熱性、導電性，也為今后材料表面金屬化處理提供先進工藝支持。