化學(xué)鍍銀的研究進(jìn)展

0表面鍍銀的應(yīng)用銀粉具有良好的導(dǎo)電性、較強(qiáng)的抗逆性和較穩(wěn)定的化學(xué)性能，但價(jià)格有限。普通粉體表面鍍銀可節(jié)約銀用量,如果表面包覆比較完整,可在一定情況下代替銀粉。而且這些粉體自身也有其特殊性能,能充分發(fā)揮兩種材料的作用。鍍銀有電鍍、化學(xué)鍍、氣相沉積等方法,其中化學(xué)鍍具有工藝簡(jiǎn)單、適用于不規(guī)則的基體材料、成本較低等優(yōu)點(diǎn);化學(xué)鍍層具有高致密度、厚度均勻、良好的抗蝕性和耐磨性等性能。近年來,粉體表面的化學(xué)鍍銀取得了一定進(jìn)展。表面鍍銀的復(fù)合粉體應(yīng)用十分廣泛,如:在銅粉表面鍍銀可用作電子漿料、電極材料、催化劑和電磁屏蔽材料等;在空心或?qū)嵭奈⑶?玻璃或陶瓷)表面鍍銀可用作厚膜電路材料、電容器、墊圈和密封材料;在高密度聚乙烯薄膜制成的微囊表面鍍銀可作為臨床上介入療法使用的球囊電極等。目前許多工作者都在致力于化學(xué)鍍銀的研究,不斷探索采用簡(jiǎn)單的工藝、低廉的成本制備優(yōu)良的化學(xué)鍍層。1銀的自催化作用Ag+在化學(xué)鍍過程中的還原機(jī)理目前仍有爭(zhēng)議。一種解釋是銀的沉積與化學(xué)鍍鎳,銅不同,它是非自催化過程,銀的沉積發(fā)生在溶液本體中,由生成的膠體微粒銀凝聚而成的。此說法的依據(jù)是在未經(jīng)活化的表面上也能沉積出銀,而且有時(shí)能觀察到孕育期。另一種解釋則認(rèn)為銀的沉積過程仍然有自催化作用,只是其自催化能力不強(qiáng)。其依據(jù)是在活化后的鍍件表面立即沉積上銀,鍍液只在10~30min內(nèi)穩(wěn)定。銀與大多數(shù)配位體生成的配位物都沒有銀氰配位物穩(wěn)定。但由于氰化物劇毒,所以一般不選用氰化物為配位劑,而用穩(wěn)定性僅次于其的氨配位物來減緩本體反應(yīng)。反應(yīng)過程如下:化學(xué)鍍銀液不穩(wěn)定的原因,正是由于銀的標(biāo)準(zhǔn)電位很高,從而與還原劑的電位差較大,使Ag+容易從溶液本體中還原。更穩(wěn)定的配位物體系有利于減緩本體反應(yīng)。2銀的沉積銀的沉積化學(xué)鍍銀是借甲醛或糖類與銀氨配位物的氧化還原作用,在金屬、玻璃、陶瓷和塑料等制件的表面上沉積一層銀,以增加導(dǎo)電性、反光性和美觀性。目前化學(xué)鍍銀被廣泛應(yīng)用于多種基體上,如:銅粉化學(xué)鍍銀,空心玻璃微球化學(xué)鍍銀,碳纖維布化學(xué)鍍銀,碳納米管化學(xué)鍍銀,Yb2O3粉體化學(xué)鍍銀,高分子材料表面化學(xué)鍍銀等。2.1銅粉鍍銀的制備銅粉價(jià)格較低,導(dǎo)電性好,但其抗氧化能力差,長(zhǎng)期暴露在空氣中表面易形成氧化膜,從而對(duì)其性能有很大影響。銀粉兼具導(dǎo)電性好和抗氧化能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn),但是價(jià)格昂貴,只適用于某些特定的場(chǎng)合。在銅粉表面鍍銀則可以克服單一使用這兩種粉體的缺點(diǎn)。因此,近年來,關(guān)于銅粉鍍銀的研究越來越多。Cu-Ag金屬粉能廣泛應(yīng)用于電子漿料、電磁屏蔽材料和催化劑等領(lǐng)域。目前制備Cu-Ag金屬粉常用的化學(xué)法有兩種:一種是直接用銅粉做還原劑去置換銀氨配位離子得到銀微粒,使之沉積在銅粉表面。目前的研究主要采用此方法。但這種沉積多數(shù)都是形成點(diǎn)綴包覆結(jié)構(gòu),獲得的Cu-Ag復(fù)合粉的抗氧化能力比較差。這是因?yàn)榉磻?yīng)產(chǎn)生的Cu2+易與氨等配位劑配合,而銅對(duì)銅氨配離子有較強(qiáng)的吸附作用,阻礙了銅的進(jìn)一步置換。另一種是采用化學(xué)鍍的方法,利用還原劑將Ag+從鍍液中還原出來,以銅原子或吸咐在銅粉表面的其他活性原子為形核催化中心,使銀微粒在銅粉表面逐漸成核長(zhǎng)大,從而獲得連續(xù)覆蓋的鍍層。但該鍍液的穩(wěn)定性較差,尤其當(dāng)有強(qiáng)還原劑存在時(shí),鍍液容易失效分解;而且化學(xué)鍍反應(yīng)速率快,不易于控制,相關(guān)研究工作較少。2.2空心玻璃微珠導(dǎo)電材料玻璃微珠具有密度小且粒徑均勻的特征,特別是空心玻璃微珠,耐高溫、耐蝕、蠕變低、質(zhì)量輕、化學(xué)穩(wěn)定性好,具有優(yōu)良的力學(xué)性能和熱物理性能,在建材、塑料、橡膠、涂料等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用;可作為填充材料、保溫材料、研磨介質(zhì)、過濾材料,亦可用于標(biāo)志牌、屏幕、薄膜等各種回射物品。空心玻璃微球多取自于火力發(fā)電廠的粉煤灰,來源廣泛,具有巨大的應(yīng)用空間。但是普通的玻璃微珠是絕緣體,不能作為導(dǎo)電材料的填充材料。使用低密度的導(dǎo)電玻璃微珠作為導(dǎo)電填料,有利于克服導(dǎo)電介質(zhì)的沉降問題。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道,空心微珠表面化學(xué)鍍銀后,可用作電磁屏蔽材料和吸波材料的導(dǎo)電填料。通過對(duì)空心玻璃微球表面進(jìn)行電磁改性處理,可以提高其對(duì)電磁波的吸收,滿足隱身要求,在國(guó)防和軍事工業(yè)領(lǐng)域具有極重要的價(jià)值。2.3金屬基碳纖維復(fù)合材料材料銀導(dǎo)電性能強(qiáng),可用于碳纖維布的表面改性。美國(guó)專利介紹了一種對(duì)抗雷達(dá)制導(dǎo)的誘餌體制作技術(shù),把鍍銀的碳纖維通過一定方式編織成織物,可以制成仿真三維誘餌體,用于高技術(shù)戰(zhàn)爭(zhēng)中的反雷達(dá)偵察與反制導(dǎo)。用碳纖維布化學(xué)鍍銀為復(fù)合無(wú)源誘餌材料,因成本低,使用方便,效果明顯,而成為各國(guó)爭(zhēng)相發(fā)展的重點(diǎn)。金屬基碳纖維復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高比模量和韌性好等優(yōu)點(diǎn),用表面金屬化的碳纖維作填料制備的屏蔽材料具有較好的屏蔽效果,可用作飛機(jī)的吸波材料。此外,還在航空、航天、生物材料和民用工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。2.4碳納米管的成分及性質(zhì)碳納米管具有優(yōu)異的力學(xué)、物理性能,是一種理想的復(fù)合材料增強(qiáng)體。通過化學(xué)鍍可在碳納米管表面鍍上一層連續(xù)的銀鍍層,以增強(qiáng)碳納米管與金屬基體的界面結(jié)合力。利用化學(xué)鍍方法能在碳納米管表面獲得完整、均勻的銀鍍層,形成一維納米導(dǎo)線,拓寬了碳納米管為模板制備新一類一維納米材料的研究領(lǐng)域。碳納米管自從1991年被發(fā)現(xiàn)以來已引起人們廣泛的關(guān)注。碳納米管因具有較高的長(zhǎng)度直徑比,是目前最細(xì)的纖維材料,它已表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能和獨(dú)特的電學(xué)性能。人們利用它制備單電子器件及納米量子器件。然而,由于碳納米管的不活潑性,使其與金屬機(jī)體結(jié)合性很差。而在碳納米管外表面包覆金屬物質(zhì),將使碳納米管與金屬基之間的連續(xù)高強(qiáng)度結(jié)合成為可能。2.5agsno3+銀基稀土氧化物底物agyb2o3及其系列產(chǎn)品銀基金屬氧化物觸點(diǎn)材料是研究和應(yīng)用最廣的觸點(diǎn)材料體系。其中,最具代表性的是AgCdO觸點(diǎn)材料,但是其抗熔焊性不夠理想,而且在使用和制造中產(chǎn)生有毒的鎘蒸氣,即將被歐盟禁止使用,故需要開發(fā)新型的替代觸點(diǎn)材料。AgSnO2觸點(diǎn)材料具有耐電弧侵蝕性好、抗熔焊能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),是最有希望代替AgCdO的材料之一,但是其加工困難,接觸電阻大,溫升高。另一重要的發(fā)展方向是研制銀基稀土氧化物觸點(diǎn)材料。堵永國(guó)和張為軍等人采用共沉淀法制得Yb2O3復(fù)合粉體,然后用粉末冶金法制備出的AgYb2O3觸點(diǎn)材料,有良好的性能。但共沉淀法制備的復(fù)合粉體中氧化物微粒只是與銀微粒物理混合,并且氧化物粉體粒徑很難控制,難以形成多規(guī)格的系列產(chǎn)品。采用粉體化學(xué)鍍方法得到銀氧化物復(fù)合粉體,再制備成銀氧化物觸點(diǎn)材料,可改善銀氧化物界面的浸潤(rùn)性,提高銀與氧化物微粒的結(jié)合強(qiáng)度,同時(shí),又可以方便地控制氧化物微粒的粒徑。2.6球囊電極材料的研制介入療法是近年來發(fā)展起來的一種先進(jìn)的治療方法。但介入療法存在電極材料不理想的問題。目前采用的介入療法電極為金屬柱狀電極。該種電極表面積小,且硬度高,介入治療時(shí)患者痛苦較大,治療時(shí)間較長(zhǎng)。因此,急需研制出一種更好的電極材料。為了解決這一問題,用高分子球囊電極代替金屬電極的新思路應(yīng)運(yùn)而生。所謂高分子球囊電極就是用柔軟的高分子材料做成球囊,然后在其表面涂覆高導(dǎo)電率、高延伸率的銀涂層。柔軟的高分子球囊電極在介入人體時(shí)可以卷縮在一起,體積較小,待到達(dá)病變部位時(shí)用導(dǎo)管向球囊充氣,使球囊電極膨脹,其表面積大大增加。與原來金屬電極相比,表面積由4cm2增加到22cm2,因此很好地克服了金屬電極的缺點(diǎn)。2.7非金屬材料鍍銀纖維材料在建筑紡織品中的應(yīng)用聚氨酯泡沫塑料具有密度小、氣泡均勻、耐高溫、耐老化等優(yōu)點(diǎn),利用其三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn),用做骨架,在其表面鍍銀,可用于制備發(fā)泡金屬。發(fā)泡金屬結(jié)構(gòu)獨(dú)特,具有一些特殊的性能,如:孔隙率高、密度小、透流體性好、導(dǎo)熱系數(shù)低、吸音減振力強(qiáng)等,使其在建筑、交通運(yùn)輸、石油化工、冶金、機(jī)械、電子、通信等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。玻璃纖維作為一種性能優(yōu)異的無(wú)機(jī)非金屬材料,具有不燃、耐高溫、耐蝕、吸濕小、伸長(zhǎng)小等優(yōu)良性能。鍍銀玻璃纖維應(yīng)用十分廣泛,主要是利用其導(dǎo)電性、耐蝕性、惡劣環(huán)境下電磁屏蔽和抗靜電等特點(diǎn)。與其它材料相比,鍍銀玻璃纖維具有導(dǎo)電性好、強(qiáng)度高、易成型、密度低、成本低、易于與樹脂結(jié)合等優(yōu)點(diǎn),是一種優(yōu)良的導(dǎo)電填料,可以用作電磁屏蔽材料。3化學(xué)銀處理目前,化學(xué)鍍銀復(fù)合粉體作為電觸點(diǎn)材料、導(dǎo)電填料、導(dǎo)電涂料、電磁屏蔽材料、吸波材料以及飛機(jī)隱身涂料等受到廣泛的應(yīng)用。3.1化學(xué)銀化電鉻填充由于金屬銀的低電阻率,化學(xué)鍍銀應(yīng)用于導(dǎo)電填料表現(xiàn)出特有的優(yōu)勢(shì)。施鍍的基體材料一般為玻璃微球、纖維等。3.2織物特性分析采用化學(xué)鍍方法得到的金屬化纖維織物,其電磁波屏蔽性能