非金属粉体化学镀银的研究进展

黄少强 [ 2- 3] 等采用葡萄糖、酒石酸钾钠、葡萄糖 + 酒石酸作为还原剂, 其工艺流程为: 用 HF 溶液粗化 去离子水洗 SnC12溶液敏化 去离子水洗 胶体 Pd 溶液活化 水洗烘干后施镀。镀液 配方: 10 ~ 20 g /L A gNO3, 5~ 10 g /L N aOH, 适量 NH 3 ! H 2 O, 适量还原
du ced. The study status and app lication s of electroless silver
p lating on d ifferent m etallic powders, such as ho llow glass
m icrosph ere, SnO2, A l2 O3, fiber, carbon nanotube, gra ph ite, BaT iO3, and etc. , were overviewed. The factors affecting electro less s ilver p lating on non m etallic powders
F irst author s address: Facu lty ofM aterials and M etallur
g ical Engineering, Kunm ing Un ivers ity o f S cien ce and T ech
no logy, K unm ing 650093, Ch ina
2 非金属粉体化学镀银
由于非金属基体一般不具备导电性, 因为在此表 面上没有催化的活性粒子, 要获得与非金属基体结合 力良好的化学镀金属层, 最为重要的是对基体进行镀 前处理。非金属颗粒化学镀是在除油、粗化、敏化、活 化液中使颗粒表面沉积一层微量的、具有催化效应的 金属, 如 P d、Ag等, 然后水洗干净, 放入镀液中施镀, 再水洗烘干, 得到复合粉体。 2. 1 空心玻璃微珠化学镀银
毛倩瑾 [ 5] 等采用置换法化学镀, 把经过预处理工 艺后的空心微珠加入 pH 为 12~ 12. 5 的化学镀铜液 中, 使空心微珠表面包覆上金属铜层。然后所得粉 体加入银氨溶液。由于在银氨络合离子体系中, 银的
氧化还原标准电位 0 = + 0. 0373 V; 在铜氨络合离子 体系中, 铜的氧化还原标准电位 0 = - 0. 05 V, 则有 !G < 0。银离子与铜发生了置换反应, 银沉积在铜表 面。结果获得了银层包覆完整的产物。将空心微珠 表面 Cu Ag金属化后, 制成电磁屏蔽涂料, 其电磁屏 蔽性能可达到 - 40 dB。 2. 2 SnO 2粉体化学镀银
银粉是电气和电子工业的重要材料, 是电子工业 中应用最广泛的 一种贵金 属粉末, 为厚膜、电阻、陶 瓷、介质等电子浆料的基本功能材料。但银粉的制备 成本很高, 所以在现今的研究领域更侧重于可以替代 银粉的包银复合粉体 的制备和 应用, 以降低银 的用 量。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。
凌国平 [ 7] 采用甲醛作为还原剂, 通过超声波化学 镀银制备了 A g SnO2的超细粉体, 并采用粉末冶金法 进行烧结, 通过分析发现降 低成形压力, 在 450 ∃ 高 温煅烧处理可以完全消除鼓泡。其镀液配方: 17. 5 g /L A gNO3, 7. 1 g /L N aOH, 100 mL /L NH 3! H2O, 5. 6 mL /L HCH O, 490 m L /L 乙醇, 余量 H 2O。化学镀法制备的 A g SnO2 材料中的 SnO2 颗粒分布均匀, 电阻率低于内 氧化法制 备的材料。还研究 了 [ 8] 微量 添加剂 CuO、 B i2 03对 A gSnO2烧结性能和组织的影响, 结果表明: 不 含添加剂的 A gSnO2粉末烧结组织中存在黑色的网状 形貌; 微量添加剂 CuO、B i2 03有利于 A gSnO2烧结致密 化, CuO 能显著提高烧结体的致密度, B i2 03对于消除 网状 形貌 效果明 显; 经化 学镀 银并 复合 添加 CuO、 B i2 03所得 到的 复 合粉 末 烧 结 后, 其 烧 结体 密 度 达 9. 44 g / cm3, 且 SnO 2颗粒细小, 均匀分布于银基体中。 进一步研究了 [ 9] 化学镀银中 A gNO3中的杂质阻止烧 结过程的融合长大, 导致粉末之间形成大量的孔洞及 三角界面, 使粉末之间的结合力下 降, 材料的压力加 工性能变差。通过改进, 制备出了密度为 9. 98 g / cm3、 电阻率低至 2. 13 ! cm、且具有优异的加工性能的 A gSnO2材料。 2. 3 A 12 O3粉体化学镀银
王宇 [ 4] 等采用甲醛作为还原剂, 用 20 mL /LHF + 2 g /LNaF粗化液粗化, 然后活化敏化一步法, 最后化 学 镀。 镀 液 配 方: 7 g A gNO3, 40 mL NH3 !H 2 O,
2. 2 mL H CHO, 168 mL H 2 O, 190 mL C2 H 5 OH, pH 12. 4 # 0. 2, 25 ∃ 。通过比 较发现: ( 1) 增加镀 液中 N aOH 的含量、提高镀液的 pH, 能够增加镀液中的银 析出量, 微珠表面的银包覆较为致密连续, 但存在游 离态的单质银; ( 2)用硫脲作为稳定剂可改善镀液的 自分解问题, 但对微珠表面镀层的均匀性和厚度影响 不大, 相反, 当稳定剂的用量过大时, 还会导致表面包 覆层的不均匀和不致密; ( 3) 通过调整空心玻璃微珠 的装载量, 能够调节表面包覆银颗粒的粒径大小, 控 制镀银层的厚度, 同时增加装载量, 也能减少镀液自 分解现象。银包覆层的厚度在 50 nm 左右, 达到了吸 波材料所需要的能吸收不同频段能量的特性。
收稿日期: 2006 01 06 修回日期: 2006 02 27 作者简介: 张 步明 ( 1977 ) , 男, 湖北监 利人, 博 士研 究生, 研 究方 向为非金属和金属粉体表面改性与精饰。 作者联系方式: ( Tel) 0871 8352597 8040。
0. 05~ 0. 1 m SnO 2粉体上采用甲醛作为还原剂化学 镀银。粉体化学镀克服了其它成形方法因颗粒几何 形貌造成的包覆层不均的问题。因为化学镀具有优 异的均镀能力, 克服了机械混合法混合不均、So l ge l 法在还原金属氧化物时晶粒易长大等缺点。另外, 粉 体上的金属镀层能赋予粉体新的功能, 如抑制粉体的 分解, 提高粉体的耐蚀性、导电性, 使粉体具有美丽的 外观等。然而, 非金属粉末施镀比传统的金属工件施 镀更困难, 因为粉末比表面积大, 在溶液中易于团聚。 为了在粉末上施镀, 必须根据粉体的特点提高溶液的 稳定性, 同时使颗粒均匀分散, 提高镀层质量。

ta llic powders / / CHEN Bu m ing, GUO Zhong cheng,
YANG X ian w an
Abstract: The developm en t tend en cy and characterist ics o f
electroless s ilver p lating on non m etallic powders were intro
H. Chang[ 6] 采用 甲醛 作为 还原 剂, 在被 预处 理 100 nm 的 SnO2胶体粒子上, 通过调节 pH 为 8~ 10, 控制温度在 20 ~ 60 ∃ , 加入的还原剂浓度在 0. 2 ~ 0. 5 m o l/L之间, 以 1~ 30 mm o l / ( m in! g) 的速度滴加 硝酸银进行化学镀。结果发现: 为了避免在化学镀过 程中胶体粒子发生聚集, 在适当的 pH、温度下, 较缓 慢的滴加氧化液, 充分的搅拌镀液, 能得到包覆质量 为 90% 的银包 SnO 2粒子, 代替会给工人健康带来危 害 CdO 蒸汽的 Ag /CdO, 成为较好的电触点材料。
w ere d iscussed, includ ing p re treatm ent, surfactan t, m ain
salt con ten t, temperatu re, add ition rate of s ilver ions, etc.
K eywo rds: non metallic powder; electroless s ilver p lating
Shou Y i Chang[ 10 ] 等采用 葡萄糖作 为还原剂, 分 别对粒径为 12. 5、5、3、1、0. 3、0. 05 m 抛光了的 ∀型 A 12 O3P 化 学 镀 银, 其 镀 液 配 方: 58. 3 g /L A gNO 3, 41. 7 g /L N aOH, 116. 7 m L /L NH 3!H2 O, 45 g /L 葡萄 糖, 4 g /L 酒石酸, 100 mL /L乙醇, pH 13, 25 ∃ 。通过
剂、主盐浓度、温度、银离子滴加的速度等。
关键词: 非金属粉体; 化学镀银
中图分类号: TG178
文献标识码: A
文章编号: 1004- 227X ( 2006) 10- 0050- 06
Study progress of electro less s ilver pla ting on non m e
1 前言
化学镀 的 发 展 史 主 要 是 从 化 学 镀 镍 开 始 的。 1944年, A. B renner和 G. R iddel进行化学镀试验, 几 年后对外公布。 1947年提出非金属粉体化学镀镍的 方法。 80年代中期, 有人直接借鉴块状化学镀的方法 利用在粉体上。 1991年, H. Chang[ 1] 首次在直径约为
! 50!
非金属粉体化学镀银的研究进展
剂, 3~ 8 g /L 聚乙二醇, 15 mL /L 乙醇。从反应时间、 镀层均匀程度、镀层堆积紧密度等几个方面对镀覆效 果进行表征, 并得到 3种还原剂反应时间长短顺序依 次为: 葡萄糖 + 酒石酸 > 酒石酸钾钠 > 葡萄糖; 比较 发现, 镀层表面均匀度好坏次序为: 葡萄糖 > 酒石酸 钾钠 > 葡萄糖 + 酒石酸; 镀层结合紧密程度顺序结果 为: 酒石酸钾钠 > 葡萄糖 > 葡萄糖 + 酒石酸。对表面 银颗粒堆积状况分析发现: 用葡萄糖做还原剂所得镀 层银颗粒堆积紧密度明显较单纯用酒石酸钾钠为好。 根据以上分析结果, 对实验进行改进, 将葡萄糖和酒 石酸钾钠混合作还原剂, 从 SEM 图, 可以看出镀层少 脱落, 表面均匀, 结合牢固。测试其固有电阻率最低 可达 6. 11 ∀ 10- 4 ! cm。然后进一步选用聚乙二醇 ( PEG) 、羧甲基纤维素钠 ( CMC ) 、明胶、乙醇几种助剂 分别试验, 结果表明: PEG 和明胶使反应速度明显减 慢; 乙醇使反应在刚开始时速度增加, 很快达到平稳; 而 CMC 则使反应在一定程度上加快。还可以看出反 应达平衡后镀银利用率的大小关系: 加入 CM C 的组 分使镀银利用率提高, 乙醇则稍微减少, 而 PEG 和明 胶均使镀银利用率明显降低。采用不同助剂镀层的 均匀性有如下关系: PEG > 无水乙醇 > 无助剂 > CMC > 明胶, 即无水乙醇和 PEG 的加入均能使镀层性能 较其他 3种组分有所改善。最后, 经实验及考虑到节 省时间以及其它因素, 采用 pH 为 13. 5为佳。