高分子表面金属化

高分子表面金属化是利用物理或化学手段使高分子表面性质发生变化，呈现出金属的某些性能，如导电性、磁性、有光泽性等，其主要作用是赋予高分子材料以适应环境要求的特有性能，如电磁、光学、光电子学、热学和美学等与表层相关的功能特性。

迄今为止，使高分子表面金属化的方法有三种：1、湿浸涂镀，即化学镀膜；2、干法涂镀，即真空沉积、溅射等；3使用金属涂料涂层。

这些方法存在金属层对高分子表面附着力差，膜层容易脱落，耐久性不好；镀膜设备造价高，工艺复杂。受高分子尺寸限制等问题，在一定程度上影响这些技术的广泛应用，有的仅局限于某些高、精、尖元器件的金属镀层。

高分子表面金属化新技术不但使低廉的高分子材料在性能和效益上升格，而且作为研制新型涂层和薄膜材料的手段日益受到重视，新技术使高分子表面金属层造价大为降低，工艺及其监督，具有良好的推广应用前景

一、高分子表面金属化新技术的主要工艺及特点

1、基本原理和工艺过程

高分子表面金属化新技术表面涂层一般以高分子材料如聚乙烯醇、聚丙烯腈等为主要原料

加入某些无机金属盐，如NiCl2、AgNO、等，充分搅拌

2、高分子表面金属化新技术的特点

电镀、化学镀、真空镀等表面技术的发展历史悠久。用这些方法对材料表面进行金属化时需要先进行一系列表面处理，如机械粗加工、化学处理、浸蚀加工、敏化、激活等。而高分子表面金属化新技术与原方法相比有以下优点：

1、操作简单、设备造价低。工艺过程简单。

2、高分子表面金属层的耐久性好，不易脱落

3、改变聚合物与金属盐的配比可获得不同性质的高分子表面金属层。例如，同时加入NiCl2、CoCl2的聚丙烯腈共混物，被还原之后的金属层有一定的磁性能。

4、不收高分子材料尺寸的限制

二、应用与前景

1、导电性高分子

2、表面金属化纤维

3、磁性材料

4、高分子表面新技术在电子、航空、计算机和日常生活等方面的应用前景

1、利用高分子表面金属层的导电性能，可以做成发热板（或膜）、电路板、电磁波屏蔽板、导电性纤维等

2、利用高分子表面金属层的反射性能，可制备可见光或反射光的反射体、装饰材料等

3、利用高分子表面金属层的磁性能，可制成磁带、磁盘和磁卡等

4、高分子材料可作为轻质导电材料用于输电线、电池的电极、通信用波导管、变压器铁芯等

5、高分子材料科作为功能材料，用于传感器、存储用硬盘、透明导电膜等

已表面金属化的金刚石晶体，从内向外，第一层是生成碳化物层，一般厚度在几百至上千Å，它牢固地附着在金刚石表面上，这层的结构是金刚石表面金属化的关键和核心，第二层为合金化层，是针对生成碳化物层特点而设计，它对所生成的碳化物有极好的粘结性，可以选取Ni、Co、Cu等合金，合金化层的形成，使金刚石表面呈现完美的金属特性：可导电性、可焊接性、可烧结性，中层合金化层的厚度可以是几微米，第三层是电镀层，主要是考虑到金刚石工具中合金胎体与金刚石线膨胀系数的极大差异而设计，热压后含金刚石固块在冷却中会产生很大的内应力，为了使内应力得到一定程度的缓解，对于刚性较大的胎体，增加几十微米厚的电镀层是非常有益的

金刚石表面金属化有以下的作用

1 提高结合剂对金刚石的粘结能力，镀层在两者之间起结合桥的作用，将金刚石与结合剂牢固结合起来，提高磨料与结合剂之间的结合强度

2、提高磨料的颗粒强度，镀层起补强、增韧作用，金刚石内部缺陷、微裂纹、微小孔洞可通过充填碳化物膜得到弥补，强度提高

3隔离保护作用，在高温烧结和高温磨削时，镀层可以隔离保护金刚石不发生石墨化、氧化及其它化学反应的侵蚀。

常用镀覆技术

目前金刚石表面金属化的常用途径有：化学镀加电镀；真空蒸镀；等离子溅射，磁控溅射，化学气相沉积；机械包覆等。

化学镀后再电镀

化学镀是在不通电流的情况下通过自催化过程的氧化-还原反应在金刚石表面沉积金属。金刚石是绝缘体不能进行电镀，但经过敏化、活化和化学镀后，其表面具有金属性，可以继续电镀，获得所需的镀层品种及厚度，其工艺流程如图所示