纳米喷镀

纳米喷镀新工艺及应用
课程名称：电镀新技术与新工艺班级：
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专业：应用化学
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纳米喷镀新工艺及应用
摘要：随着纳米科学的发展，人们对纳米微粒性质的认识不断深化，纳米微粒具有很多独特的物理及化学性能，包括表面效应、体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和一些奇异的光、电、磁性质。

关键词：纳米喷镀，新技术，环境友好
正文：
电镀的基本原理就是在电场作用下，带电离子沉积在被镀物上，镀层质量与镀液中的离子浓度和工艺参数密切相关。

随着工业生产自动化程度的日渐提高、工艺参数的选择及各种添加剂的合理使用，一种所谓纳米晶镀层结构已经得到实际应用，使得镀层的硬度、耐磨性有显著提高，光洁度和致密性得到改善，气孔率大幅度下降，出现“无气孔镀层”概念，这对于用于电接触材料的贵金属镀层有着重要意义。

在工业生产越来越先进的今天，人们却对工业污染的日益严重而更加担忧，特别是电镀行业，它产生的工业废水更是污染着祖国这片美丽的土地。

在一些新兴工业城市，电镀工业带来的污染更是越来越越严重，在一些工业技术发达的国家，现在正在采用一种新兴的喷镀技术以代替普通的工业电镀及真空镀，这项新技术就是纳米喷镀技术。

纳米喷涂技术属于世界领先的高新科技，我们应深入了解纳米喷涂技术，推动纳米喷涂市场化进程，使该项技术广泛应用于到工业生产中去，推动表面涂装行业的发展、为社会谋福利。

将非水溶性的纳米固体微粒加入到电镀溶液中，在电镀过程中使其与主体金属共沉积在基材上，得到的镀层即为纳米复合镀层。

该类镀层具有比普通复合镀层更优异的性能，可大大提高镀层的工作温度、耐磨性、耐蚀性等。

因而纳米复合电镀技术已成为近年来国内外竞相研究的热点。

目前已制备出多种具有不同功能的纳米复合镀层，并有部分工艺已应用到生产实践中。

一、什么是纳米喷镀
简单来说：纳米喷镀是采用特殊溶液，通过喷涂的方式使需要电镀的物体呈现镜面效果的高新科技。

因而也称为纳米喷涂用纳米喷涂机加纳米原料用喷漆的喷枪直接喷涂到产品表面，表面效果如电镀和真空镀一样同时可做到防电磁波导电功能，成本只是传统导电漆的分之一在表面处理行业，环保纳米彩镀备受业内人士的青睐，加上其具有广泛的适用性环境的保护性技术的创新性确凿的实用性巨大的增值性和品质的优越性，因而也受到了各行各业的重视，其经济效益更是令人瞩目！
纳米喷涂技术的研发目的就是为了避免使用电镀等工艺而引起的一系列问
题(如：废液处理和有害重金属处理及环保问题)。

而采用纳米喷涂工艺就不存在上述问题，因为它不含有害重金属，是一种安全的绿色高科技的喷涂技术。

处理后的废液不含任何有害重金属，安全无公害，无任何污染。

而电镀含有强烈性的有害重金属，带给产业的环境污染。

也不再像以往的电镀方式那样耗费劳力。

丽是采用直接喷涂的方式使被涂物表面呈现各种颜色的镜面效果。

纳米喷涂技术是采用喷涂的工艺方式。

用此方法喷涂的制品，具有优异的耐候性，耐磨性和耐冲击性，适合国内外大型汽车生产商和大型电器生产商等精密产品的要求，亦可作为其他行业的表面装饰。

二、环保纳米喷镀工艺原理：
采用专用设备和特定原料，应用化学反应原理在经活化处理后的镀件表面上发生氧化还原反应。

喷镀设备上的2支喷枪同时喷射，1支喷出含有金属离子的金属盐溶液．金属离子可以是Ag+、Cr3+、Ni2+、Cu2+等，另1支嚷出含有还原该金属离子的还原剂溶液。

分别喷出的2种溶液在距离被喷镀件的15～25 cm处相遇，以混合状态附着于镀件表面上，并沉积出金属晶体，使被喷物体表面呈现铬色、镍色、沙镍、金、银、铜及各种彩色（红黄紫绿蓝）等镜面高光效果，其表面与被涂体的粘合效果与电镀一样。

其晶体粒径为纳米级，对光有强烈的反射作用，形成光亮的纳米镜面。

金属盐溶液与还原剂溶液的配方很多。

三、环保纳米喷镀的工艺流程：
镀件前期处理(即清理镀件表面，分别除灰尘和除由污等)→喷涂底漆层→烘干或自然晾干→敏化、活化处理(同电镀或化学镀一样) →喷镀设备的喷枪喷镀反应层(纳米镜面喷镀) →喷涂面漆→干燥一成品包装。

四、环保纳米喷镀具有如下一些的特点：
(1}品质优越且绿色环保。

具有优异的附着力、抗冲击力、耐腐蚀性、耐气候性、耐磨性和耐擦伤性，良好的防锈性能。

符合国内外大型汽车生产、大型电器生产和精密仪器生产的要求。

亦可作为其他行业的表面装饰和保护性喷涂。

成功研发的喷镀技术经多项权威环保检测，不舍有害重金属(如铅、镉、汞、铬等)，生产过程中无三废排放，能达到国家标准，是一种安全绿色环保的高科技喷镀技术。

(2)色彩多样性和广泛适用性。

喷涂的产品既可单纯喷镀金、银、铬、镍、沙色镜面效果，也可以喷镀其他各种颜色，立口金黄色、黄铜色、仿古金黄、炮铜色(红黄紫绿蓝)等各种高光亮效果，各种颜色都有。

喷镀技术适用范围广泛，各种基材都可以喷涂．如金属、树脂、PP+PS碳素树脂、塑料、玻璃、陶瓷、亚克力、塑木、磷镁、钙塑、水泥、蜡烛、木制品及复合材抖等，尤萁是在玻璃表面，玻璃表面经各种深加工后用于建材行业、家庭中，并可广泛应用于汽车摩托
车配件、电器、工艺品、电脑、手机、饰品、高档家具和卫浴产品等高级表面喷镀。

纳米喷镀EMI具有高导电性和高电磁屏蔽效率等特点，广泛应用于通讯制品(移动电话)、电脑(笔记本)、便携式电子产品、网络硬件(服务器等)、医疗仪器、家用电子产品和航天及国防等电子设备的EMl屏蔽。

是一项很有发展前途的高新技术之一。

(3)可定位喷涂。

喷镀技术可实现定位喷镀，可以做局部喷镀的颜色装饰，也可在同一件产品上喷镀成不同颜色及效果的图案，弥补了传统电镀工艺不能局部喷镀的缺陷；可返工，素材可回收再利用。

电镀工艺大件产品操作困难，而喷镀可以喷涂不同尺寸不同形状的产品，实现了加工件不受体积大小和形状的限制。

(4)投资少成本低工艺简单。

电镀设备价格昂贵，与其匹配的环保设备也必须相应配置，电镀厂的手续也烦琐。

而纳米镜面喷镀系统的投人费用要远低得多，喷镀又无需做导电层，成本降低，利润更高，无需耗费太多人力、电力等能源，增效性巨大，且无任何环境污染问题。

喷镀设备操作既简单又安全，即使操作人员不慎喷到手上或身上等其他位置，也不会有任何太大伤害，投资稳定，成本低，回报高，无风险。

喷镀系统既适台少量多样的个性化喷涂，也适台大批量生产线需要。

同时，喷镀的主料可以回收，也可回收利用纳米镜面喷镀的塑胶产品，废弃后可以粉碎，达到回收再利用，节约资源。

{5)技术优势和创新。

喷镀设备为分体机设计，返渗透机和喷镀机分开设计后便于操作使用。

设备改进后预留了二排喷枪的接口．方便在生产量加大的情况下进行设备升级。

专用喷枪改进后更轻巧，雾化效果更好，从而降低材料的消耗量。

经过实际生产的技术刨新后，减少了原有工艺的两道工序，减少了材料的用量，降低了成本。

操作工艺更简便，为三喷两烤，反应层为速干产品不用烘烤。

全面突破了油漆的局限，无论任何油漆或粉末喷滁都可以和环保纳米彩镀结合。

五、影响镀层性能的纳米喷镀工艺因素
（1）电流密度
在复合电镀中,随着电流密度的增加；复合镀层的沉积速率、纳米微粒的复合量和镀层硬度增加，同时影响镀层形貌和成分均匀性。

但当电流密度达到一定值后，继续增加电流密度，纳米微粒的复合量和镀层硬度反而下降。

因此选择合适的电流密度可制备出形貌良好、成分均匀、硬度较高的纳米复合镀层。

（2）电流方式
脉冲电镀是以高频下的断续电流(通电时间一般仅是断开时间的几十分之一) 来代替常规直流电镀。

研究发现，脉冲电镀与直流电镀相比得到的镀层具有结晶细致、光亮、纯度高、析氢少、空隙率低、沉积速率高以及更优的硬度和耐蚀性
能等特点。

因而能降低材料用量。

并具有更高的沉积速率和电流密度。

而且通过改变脉冲参数可以更有效地控制结晶尺寸、表面形态和晶面方向，进一步提高镀层的物理、化学性能。

（3）温度
任何憎液溶胶从本质上来看都是不稳定的, 所谓的稳定只是暂时的。

加热会增加粒子本身的能量、加剧粒子间的碰撞频率，破坏粒子周围的溶剂化层，不利于镀液溶胶的稳定。

试验证明,随着温度的升高,纳米微粒在镀层中的复合量下降，进而影响镀层硬度。

但温度过低会影响金属原子在电极表面的扩散能力，使沉积速率变慢，不利于基质金属对微粒的包裹。

（4）分散剂
纳米微粒在混合镀液中如何较长时间地保持稳定和分散均匀是纳米电镀工艺的关键技术之一。

但至今还没有很成熟的方法。

通常是通过添加合适的分散剂并结合其它方法来实现。

复合电镀中常用的分散剂主要有表面活性剂、无机盐、络合剂和聚电解质等。

（5）搅拌方式及强度
适当的搅拌方式及强度也有利于纳米微粒在混合镀液中保持稳定和分散均匀。

常用的搅拌方式有机械搅拌、空气搅拌和超声搅拌等。

其它因素如pH值、纳米微粒浓度、纳米微粒表面电荷等也对纳米复合电镀有影响。

六、结语
纳米喷镀是当今表面处理领域惟一可与装饰性电镀相媲美的涂层工艺，获得的金、银、铬、镍、铜等涂层具有逼真的金属质感，色彩丰富；纳米喷镀是涂装工艺问世以来反射率最高的涂层技术，可以达到铬电镀100%的反射率，形成全光亮“镜面”效果；纳米喷镀可实现全过程清洁生产，困扰电镀行业的环境污染和健康危害问题在该工艺路线上不复存在；纳米喷镀能为电镀所不能，为电镀所不为。

目前，研制开发的纳米喷镀技术，无毒无公害，没有三废排放，是继电镀、真空镀、水电镀之后的项技术刨新，它填补了国内环保电镀的空白。

纳米微粒的加入能显著提高复合镀层的性能，并能节省材料，减少污染，因而纳米复合电镀技术的研究与应用有广阔的发展前景。

但由于人们对纳米材料认识的局限及复合电镀工艺研究的不完善，纳米复合电镀技术的研究才刚刚开始。

纳米微粒与金属微粒的共沉积机理、纳米微粒在镀液中的稳定与分散、如何提高纳米微粒在复合镀层中的共析量和纳米微粒在镀层中的行为与镀层性能的关系等问题都有待于人们进一步深入研究。

纳米喷镀的问世，在表面处理领域具有里程碑的意义，它
宣告表面处理新时代的来临。

参考文献：
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