化学镀银在材料表面金属化中的应用解析

刘宏辉

（泮山技术（深圳）有限公司，广东深圳 518109）

基体表面化学镀银最为显著的优势便是减少银这一金属材料用量、优化性能，如果操作处理中有一些特殊要求，便可以采用该方法，这也是化学镀银得以普及的根本原因之一。利用化学镀银这一方法，在非金属材料表面金属化处理中，比较常见于导电填料、导电涂料、吸波材料等领域。保证最佳镀层处理成效基础上，镀银效率也比较高，成为广大从业者青睐的对象。基体材料与实际要求面临差异，必须要在操作过程中精准控制镀银速度。

化学镀和电镀之间最为明显的差别在于化学镀通常是以非金属材料表面进行镀银处理，即非导体材料电镀处理之前，采用导电底层这一方式达到预计目标。所以，化学镀和与电镀两种方法对比，化学镀银工艺速度控制难度比较大。制备化学镀银材料时，因为化学镀银工艺操作难度不高，材料无需具备导电性，所以各种形状的非金属基体均可以应用。根据表面材料差异，化学镀银制备也具有针对性。本文重点围绕材料表面金属化中化学镀银的应用展开分析。

1 材料表面金属化运用化学镀银

1.1 化学镀银操作流程

化学镀银工艺在实际应用中，具体操作务必严格按照如下顺序进行：①粗化；②水洗；③敏化；④水洗；⑤活化；⑥水洗；⑦镀覆；⑧水洗；⑨干燥。

1.2 材料制备

1.2.1 导电填料

因为金属银电阻率不高，导电填料制备环节应用化学镀银优势也比较明显。施镀基体材料以玻璃微球和纤维为主。为了能够优化镀层性能，镀银液内可以掺加络合剂、光亮剂、稳定剂(乙醇)。实践制备过程中，银氨溶液、还原性组分进行等体积混合处理，在其中掺加添加剂、玻璃微球，实验人员在室温条件下持续性搅拌直至发生反应，采用化学法检验该反应，经过过滤与烘干等一系列处理，测试最终性能。发现将葡萄糖与酒石酸钾钠两种溶液混合后，作为还原剂使用，镀银层可以更加均匀的堆积，期间不会频繁发生脱落现象。

非金属圆柱体内掺加镀银玻璃微球，检测电阻率减小，最小值达到5.85×10-4Ω·cm。如果在实验中采用0.1mol/L的氢氧化钠，达到玻璃微球化学除油效果，随后基体材料表面进行化学镀银操作。该环节采用的化学镀银溶液是由硝酸银（18.1g/L）、氨水（100mL/L）、甲醛（14.2mL/L）、乙醇（375mL/L）、水（478mL/L）组成。空心玻璃微球重量控制为36g，全部浸泡在溶液内，利用超声波振动达到分散效果。施镀过程中镀银溶液的温度应该控制在0℃，施镀时间以65～75min为准。完成化学镀银操作后进行清理，使用去离子水清洗3次，再放置在80℃环境下烘干。根据这一实验的观察，发现加料方法会直接影响到镀层效果。如果直接在甲醛溶液内掺加银氨溶液，可以保证镀层均匀与光滑性。

1.2.2 屏蔽材料

化学镀银制备金属化纤维、织物往往具有良好的电磁波屏蔽性，织物柔软性与透气性也比较良好。所以，在环境保护这一目标下，利用化学镀银制备屏蔽材料可以获得更为理想的效果。例如涤纶平纹织物采用化学镀银这一工艺，按照除油、水洗、粗化、水洗、敏化与活化、水洗、解胶、水洗、还原、水洗、化学镀银的顺序进行表面预处理，活化之后实施解胶，可以将化学镀诱导期缩短。解胶后活化颗粒会直接存在于基体表面，产生化学镀反应。利用防电磁辐射测试仪，便可以了解电磁波屏蔽性。

1.3 操作要点

1.3.1 表面预处理

采用化学镀银工艺，基体表面的必备条件是催化活性中心，继而产生氧化还原反应，镀件表面会有大量银沉积。化学镀层工艺的原理，是采用化学镀方式达到催化表面效果，沉积环节具有持续性，保证镀层厚度符合要求。实施表面预处理，镀件表面会有自催化活性中心产生。如果玻璃微珠表面直接化学镀银操作，那么玻璃微珠表面上的金属银沉积量有限，会导致镀层易脱落，影响到镀银效果。所以，施镀前期务必要按照“粗化—敏化—活化”流程做好表面预处理。

1.3.2 配置镀液

配置镀液需要重点关注问题比较多，例如主盐与还原剂、络合剂、稳定剂等。化学镀银液配置中选择主盐、还原剂，其中主盐以硝酸银最为常用，作用是生成Ag+。如果镀液内Ag+质量浓度超标，银氨络合物产生自分解，此时镀液稳定性也会随之降低。比较常用的还原剂包括甲醛、葡萄糖，若还原剂和主盐比值不合理，会对沉积速度带来直接影响。因为化学镀液内的Ag+标准电位通常比较高，还会和还原剂存在明显电位差，在溶液本体当中可以轻易析出Ag+，降低化学镀银稳定性，通常会采用络合剂增加镀液稳定性，例如选择氨水、柠檬酸铵等。另外，化学镀银液作为热力学体系，也欠缺一定稳定性，加之局部温度或者pH值过高，镀液中很有可能会有活化微粒催化核心生成，加快镀液分解效率。采用稳定剂可以发挥镀液自发分解抑制作用，将活性催化核心掩蔽，控制施镀过程。比较常用的稳定剂包括乙醇、无机酸等。

1.3.3 操作环境

化学镀银操作过程中会不断吸取周围环境热量，致使银氨溶液温度升高，加快分子运动速度与碰撞，银原子还原沉积，降低镀层厚度均匀性。若温度过低，尽管沉积颗粒小，镀层致密性高，然而反应速度、生产效率降低，会化学镀银操作过程中产生黄、黑色斑点。镀银反应过程中，会持续性的消耗OH-，如果镀液pH值较高，便可以保证充足OH-，建议pH值控制在12～13左右。稳定性强的化学镀银体系，析出银量也比较固定，如果装载量有限，微球表面便会有大量银沉积，不仅镀层厚度增加，还会影响到镀覆均匀性。建议按照要求调整装载量，达到调节镀层厚度、均匀性、致密性的效果。

2 化学镀银应用启示

材料表面金属化应用化学镀银这一方法，必须要从表面预处理、配置镀液、操作环境等环节着手加以优化。结合化学镀银应用效果，总结如下启示：1）精准控制化学镀银速度，采用新纳米喷镀工艺，可以优化施镀效果；2）表面预处理最终实施效果，往往要考虑活化作业流程，以往应用活化剂的成本较高，需要在今后实践操作中研发成本低、效果更佳的活化剂替换产品；3）配置镀液时，在其中掺加助剂可以直接影响到施镀速度、镀层效果。工业化生产做好镀液保护工作也非常关键；4）化学镀银操作过程中也会运用到外力场，但是工业化程度不高，还需要在今后研发、实践中加以优化。

3 总结

综上所述，材料表面金属化处理以往更多采用电镀的方法，但是面临行业转型升级、行业环境的改变，采用化学镀逐渐成为普及的工艺。对比电镀与化学镀两种方法，后者无需加直流电源，即便电力线分布均匀性差也不会带来直观影响。通过化学镀银有利于优化材料性能，加强防腐蚀性、导热性、导电性，也为今后材料表面金属化处理提供先进工艺支持。