粉体化学镀银研究

粉体化学镀银研究（共3篇）

粉体化学镀银研究 篇1

0前言

银粉以其优良的导电性能和高表面活性而应用于电子陶瓷材料、导电涂料、化工催化剂等材料中, 但银粉价格昂贵, 在电场的作用下, 银离子易从高电位向低电位迁移, 并形成絮状或枝蔓状扩展, 在高低电位相连的边界上形成黑色氧化银, 导致性能下降, 又限制了其应用[1]。普通粉体表面镀银可节约银用量, 在一定情况下代替银粉从而降低使用成本, 且镀银后的复合粉体也有着纯银粉无法比拟的综合性能。粉体表面化学镀银方面取得了一定进展, 也得到了广泛的应用[2~4]。镀银常用的方法有气相沉积、电镀、化学镀等[5,6], 其中, 粉体镀银气相沉积操作复杂、设备昂贵, 电镀不适用于粉体材料, 而化学镀工艺简单、成本较低、均镀能力优异, 克服了其他成形方法因颗粒几何形貌造成的包覆层不均及机械混合法混合不均的缺点, 是制造复合粉体材料的有效方法。以下就粉体化学镀银的研究现状进行综述。

1 化学镀银机理

化学镀银过程中Ag+的还原机理目前主要有2种解释:一是依据未经活化的表面也能沉积出银、且有时能观察到诱导期, 认为银的沉积不同于化学镀镍、铜, 它是非自催化过程, 在溶液本体中发生沉积, 由生成的胶体微粒银凝聚而成;另一则是依据活化后的镀件表面立即沉积上银, 镀液只在10~30 min内稳定, 认为银的沉积过程仍然有自催化作用, 只是自催化能力不强[7]。

根据粉体表面预处理后沉积时的不同反应机理, 可将化学镀银分为3类:置换法、还原法和自组装法[3]。置换法是直接用还原性较强的金属基体或在非金属材料表面镀上还原性较强的金属如铜、锡等, 再置换银氨配位离子而得到银微粒。这种方法常见于铜粉化学镀银, 由于反应体系生成的Cu2+在体系中形成[Cu (NH3) 4]2+, 铜粉有着较高的表面吉布斯自由能, 将优先吸附铜氨配离子, 抑制银铜粉对氨配离子的吸附, 进而阻止银在表面沉积, 导致一次性包覆只能得到点缀型结构。因此, 置换法化学镀银通常要进行二次或者多次镀[8]。还原法是指直接在经过表面预处理的粉体表面进行镀银, 利用Ag+和Pd的氧化还原作用生成镀银层。粉体预处理一般采用Sn Cl2溶液, 在其表面均匀吸附一层Sn2+, 并通过活化步骤利用Sn2+的还原性将Ag+和Pd2+还原为Ag和Pd原子, 并使之附着在粉体表面, 以形成催化活性中心让银颗粒逐渐在粉体表面长大成膜。该方法操作相对简单, 应用较普遍。自组装法是指通过某些基本结构单元在基于非共价键的相互作用下自发地组织或聚集为一个稳定、具有一定规则几何外观的结构。自组装方法镀银是一种既保留了传统化学镀的优点又增强了镀层与基体结合力的新方法, 如三甲氧基巯基丙基硅烷自组装膜化学镀银:以三甲氧基巯基丙基硅烷作偶联剂在基体表面形成含巯基的自组装单分子膜, 由于硫对过渡金属表面有很强的亲合力, 巯基能与化学镀过程中高活性的银生成很强的化学键, 而后新生银颗粒可通过Ag和Ag之间的金属相互作用力, 在金属表面快速沉积出光亮的银层[9,10]。

2 化学镀银的研究现状

2.1 金属粉体化学镀银

金属镀银粉体有着良好的导电性能, 能够在一些条件下替代导电浆料和电磁屏蔽材料等方面所使用的银粉。常用的金属粉体有铜粉、镍粉及铝粉等[11,12]。在铜粉表面镀银可以解决其易氧化的问题, 改善其物理化学特性, 从而克服2种粉体单一使用的缺点。

对硫酸环境中银离子在铜粉表面沉积反应的动力学问题及生成银的形态进行研究发现:硫酸环境下银离子在铜粉表面的沉积反应为一级动力学反应;在无氧条件或含氧条件Cu2+浓度大于2×10-4mol/L时, 一级动力学常数恒定;当Ag+浓度为20 mg/L时反应速率的提高与反应过程化学沉积的结构变化有关, 如参与反应的有效表面积增加;在无氧条件下, 当Ag+浓度为100 mg/L时, 反应速率的提高不仅与有效表面积的增加有关, 同时也与Cu2+和Ag+的反应有关[13]。在室温水浴条件下采用化学镀方法制备了银包铜复合粉体, 阐述了银包铜复合粉的形成机制和特征, 分析了氨水与硫酸铵摩尔比、反应时间和溶液中Ag+供给速率对银包铜复合粉体表面银层质量的影响, 指出完全去除表面氧化层是获得高性能银包铜粉的关键[14]。氧化效应和粒子形状对银包铜粉体导电黏结性能的临界体积分数的影响:球状和片状银包铜粉在30℃和175℃下氧化, 氧化效应和微粒形状对银包铜粉的导电黏性临界体积分数影响较小;当氧化温度达到240℃时由于银包铜粉内部Cu扩散到粉体表面, Cu在高温空气中被氧化在表面形成Cu2O膜, 氧化效应和微粒形状对银包铜粉的导电黏性临界体积分数影响很大, 电子浆料使用片状银包铜粉比球状具有更低的临界体积分数[15]。采用置换反应法对片状铜粉化学镀银, 银包铜粉的电阻率随铜粉粒径的增大而减小[16]。用二乙烯三胺和多乙烯多胺配制银氨溶液, 再将片状铜粉加入到溶液中, 采取化学置换镀银进行多次镀银处理, 得到了表面银覆盖率达90%以上的镀银铜粉, 所得镀银铜粉的抗氧化性明显优于一次化学镀银获得的镀银铜粉[17]。

2.2 无机非金属粉体化学镀银

无机非金属材料粉体主要包括氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等, 化学镀银后的无机非金属复合粉体不仅保持了原粉体的优点, 同时还具有一定的金属材料特性。因此化学镀银无机非金属复合粉体在日用化工、电子工业、精密仪器、航空航天等领域得到了广泛应用。

在Sn O2和Ti掺杂Sn O2表面化学镀银, 镀银后的粉体密度、硬度、导电性和热稳定性都有明显提高, 同时能够改善Ti掺杂Sn O2粉体和银基材间的润湿性[18]。先制得单分散Si O2胶状液, 离心分离得到Si O2微粒, 再用Sn Cl2和CF3COOH混合溶液进行预处理, 使Si O2微粒表面吸附一层Sn2+, Ag+与Sn2+发生氧化还原反应在微球表面沉积出了纳米银粒子[19]。在轴径比为4.25的100 nm硅粉体上化学镀银, 使其p H值为11, 不需要加入任何还原剂, 开始时Si与Ag+发生置换反应, 此后银膜在饱和的水合银盐下继续形成, 这种自发的金属离子的转换反应由于p H值为11和[Ag4 (OH) 2]2+纳米粒子的形成而得以进行[20]。银含量为25%的银包石墨复合粉, 粉体密度为2.61 g/cm3, 所得导电粘结剂比银粉的粘结剂有着更高的拉应力[21]。以甲醛为还原剂, 3-氨基丙基三乙氧基硅烷为封装剂和偶联剂, 在碳纳米管上化学沉积50 nm厚银层, 所得复合粉体的电导率与纯银粉相当, 达到了106S/cm[5]。对Yb2O3粉体化学镀银进行研究, 分析还原剂及预处理工艺对Yb2O3粉体镀覆效果的影响发现:使用甲醛为还原剂, 化学镀Ag的镀覆效果比使用水合肼的好;以甲醛为还原剂时, p H值升高, Ag+的还原率升高, 随着甲醛浓度的增大, 甲醛会和氨水反应生成六亚甲基四胺, Ag还原率先增大后减小;反应温度越高, Ag的还原率越大, 温度过高会影响到Yb2O3粉体表面镀Ag层的均匀完整性[22]。以甲醛为还原剂, 在水/乙醇介质中制备Fe3O4镀银粉, 反应体系中使用无水乙醇提高了镀银Fe3O4粉的导电性, 随其用量的增加, 镀银Fe3O4粉的体积电阻率显著减小[23]。

2.3 高分子粉体材料化学镀银

高分子粉体包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、醇酸树脂、酚醛树脂等。高分子粉体化学镀后克服了原有粉体存在的许多缺陷, 提高了其耐溶剂性、耐蚀性、耐磨性、耐光照性、导热和导电性能及焊接性能, 在抗菌剂、电磁屏蔽等领域有广阔的应用前景。

在室温下以酒石酸钾钠为还原剂在聚酰胺表面化学镀银, 粉体密度为4.4 g/cm3, 电导率可达3.8×104S/cm[24]。采用“一步法”制取银/聚苯乙烯纳米球型颗粒:先用20 m L 50 g/m L的OP-10溶液乳化4m L苯乙烯单体形成乳状液, 逐滴加入0.01 mol/L CH3CH2SH乙醇溶液2 m L搅拌1 h, 再加入30 m L0.004 mol/L的Ag NO3及30 m L 0.4 mol/L的Na BH4;当Ag+被还原时苯乙烯的聚合也随之发生, 银-聚苯乙烯复合粉体包覆性好、粒径均匀, 在给定Ag NO3与CH3CH2SH和Na BH4的摩尔比时颗粒粒径随Ag NO3浓度的增加而增大[25]。以肼为还原剂、银-2-乙基己基氨基甲酸酯为银源, 采用一步法制取了银包聚甲基丙烯酸甲酯粉体, 银-2-乙基己基氨基甲酸酯除作为银源外同时和PVP起到了稳定金属纳米粒子的作用[26]。

3 粉体化学镀银的影响因素

3.1 还原剂

化学镀银的还原剂种类很多, 如甲醛、葡萄糖、酒石酸钾钠、肼和钴 (Ⅱ) 等[27,28]。由于各还原剂的还原性不同, 不同的还原剂对镀层有着不同的影响。以葡萄糖、酒石酸钾钠和甲醛分别做还原剂化学镀银发现:葡萄糖的还原性较弱, 与Ag+反应较慢, 镀层均匀致密, 电阻率低;酒石酸钾钠还原性较强, 与Ag+的反应较快, 银镀层比较粗糙, 电阻率较高;甲醛与Ag+的反应过快, 银镀层表面粗糙、质量不稳定, 从而导致其电阻率较高且差异较大[29]。

3.2 添加剂

粉体材料相对于块状材料在化学镀时具有更大的比表面积。化学镀反应一般都很激烈, 各种工艺参数不易控制, 粉体颗粒易团聚和结块。加入合适的添加剂, 如聚乙烯醇 (PVA) 、聚乙烯毗咯烷酮 (PVP) 、聚乙醇 (PEG) 等, 不仅可以较好地克服反应中的粉体团聚现象, 同时还可以改善镀层质量。以无水乙醇 (Et OH) 、羧甲基纤维素钠 (CMC) 、聚乙二醇 (PEG) 和明胶为添加剂对空心玻璃珠进行化学镀银, 对镀层均匀性的影响为PEG>Et OH>无添加剂>CMC>明胶[30];聚乙烯吡咯烷酮 (PVP) 能够很好地降低复合粉体的电阻, 聚乙二醇6 000能够降低复合粉体的低温电阻, 但当热处理温度达到500℃时复合粉体电阻显著增大;同时用PVP制得的银包空心玻璃微珠镀层较均匀、结合好, 并且完整、没有空洞[31]。

3.3 反应温度

反应温度决定银的生长速率:温度高时, 镀液稳定性低, 反应速率相对较高, 银的析出加快, 镀层结晶粗大, 结构疏松, 平整性差, 使镀层与基体结合力减弱, 降低了包覆效果;温度低时, 沉积速度下降, 不利于银的沉积, 也会影响银包覆层的质量。低温Ag+的还原反应进行得非常缓慢, 是由于银氨离子在扩散到微球表面时不能被及时还原, 从而使其进一步扩散到溶液中, 还原反应主要发生溶液中, 生成的纳米银粒子是散落在体系中而不是沉积在胶体微球的表面;高温时, Ag+还原反应的速度较快, 银氨离子一旦扩散到微球表面就可以被及时还原, 从而在微球表面得到粒径较为均匀的纳米银粒子[32]。由于化学镀银还原体系不同, 还原剂在不同温度时还原性不同, 所以化学镀的最适宜温度存在差异, 但大多体系如葡萄糖、酒石酸、甲醛等还原体系通常控制在15~20℃, 而二甲基胺硼烷 (DMAB) 还原体系的为55~60℃[7]。

3.4 镀液p H值

镀液p H值一般决定镀液的镀速, p H值越大镀速越快, 但超过一定值时, 会使包覆层不均匀[33]。以甲醛为还原剂时, 镀液p H值的高低直接影响其还原能力的发挥, p H值提高, 还原能力增强, 还原出的银含量就相应增多。化学镀银反应还是一个消耗OH-的过程, 提高镀液的p H值, 有利于Ag+的沉积析出[34]。镀液p H值是影响镀层与基体结合力的重要因素:p H值大于8时, Si O2和Al2O3表面带负电荷, 与[Ag (NH3) 2]+配离子间形成较大的静电引力, 因而可通过提高镀液p H值的方式增强镀层与基体之间的结合力。控制镀液p H值在适当范围内不仅有利于加快反应速率, 还有利于提高镀层质量及银的利用率, 通常控制p H值在12~13[35,36]。

3.5 镀液配制工艺

化学镀银镀液由银氨溶液组分和还原性组分组成, 镀液配制方法对镀层影响较大, 将还原液添加到银氨溶液中, 因为银还原析出过快, 大部分银以银镜的方式沉积, 获取的镀银层不均匀、结合力差, 并且有着严重的漏镀及“黑心”现象;将银氨溶液缓慢加入到还原液中, 反应过程中溶液p H值逐渐增大, 能够有效地避免银镜反应, 获得的镀层均匀、结合力强[37]。镀液混合方式可以改变镀覆反应过程, 从而获得粒度分布和颗粒形貌不同的复合粉末。研究表明:氢氧化钠与银氨溶液混合逐渐加入到甲醛溶液中, Ag+的自发形核激活能远比依附于基体表面生长所需的能量大, 所以复合粉末以包覆为主, 且颗粒粒度较大;将氢氧化钠加入甲醛溶液进行镀覆, 提高了Ag的形核能力, 抑制了Ag的长大, 可以得到平均粒度较小的复合粉末[38]。

3.6 外力场

为了快速获得好的镀层, 有时在施镀过程中施加外力场, 目前主要是采用超声波。超声波作用于液体能在液体中产生“空穴效应”, 使溶液中出现微区和极短时间的高温高压, 形成高能环境、强冲击波和微射流[39]。空穴充电放电、发光等可引起分子热解离、分子离子化及产生自由基等, 从而导致一系列化学变化, 因而有采用超声波还原Ag+进行化学镀的[40]。微射流能使层流边界的限制被突破并使界面间的化学反应和传递得到强化, 使得镀液中聚集的颗粒易于被打碎成小颗粒, 并使粉体镀覆时分散更迅速[41]。因此, 采用超声处理能使镀层的沉积速度得到提高, 镀液温度降低, 镀层晶粒更加细小, 表面更加致密、平整, 镀层质量得到改善, 镀层与基体之间的结合力得到增强, 微纳米颗粒在镀层中的沉积量增加, 进而使镀层的综合性能明显提高。

4 展望

目前, 化学镀银在复合粉体制备方面的研究应用已经取得了一定的进展, 但仍存在很多问题, 如镀银液的稳定性差、颗粒间易团聚、镀层与基体的结合力不强等。未来可加大以下方面的研究与开发:在搅拌的条件下逐滴添加镀液以控制反应的速度, 可避免反应过快导致镀液的分解失效;探索合适的稳定剂, 合理选择银盐配位剂种类, 控制好反应物浓度、镀液的p H值、反应温度, 使用合适的添加剂, 使用外力场如超声波等, 以提高生产效率和改善镀银粉体的分散性;探索新的预处理方法, 对镀银复合粉体进行适当的热处理增强银与粉体的结合力, 提高沉积在粉体表面的银镀层的均匀性, 以得到包覆程度高的镀银粉体。另外, 由于化学镀银机理存在争议, 对化学镀银机理的研究仍有待深入。

摘要：介绍了化学镀银的机理;阐述了近年化学镀银在金属粉体、无机非金属粉体和有机高分子粉体方面的研究进展, 以及还原剂、温度、镀液pH值、镀液配制工艺、外力场等因素对粉体化学镀银过程中粉体分散性、镀层性能的影响;提出了粉体化学镀银存在的问题及今后的研究方向。

关键词：化学镀银,粉体,影响因素

镀银玻璃微球粉体的制备及应用 篇2

1 实验部分

1.1 化学镀银

试剂及仪器:氢氟酸、氟化钠、无水乙醇、硝酸银、甲醛、氨水、氢氧化钠、氯化钠均为AR级;胶体钯自制;直径3~5μm玻璃微球粉体。KQ-2200型超声波,输出功率80W,频率40kHz。

玻璃微球经预处理:除油→水洗→粗化(HF溶液)→敏化(SnCl2溶液)→活化(胶体Pd溶液)→水洗→烘干备用。

化学镀银溶液的各物质配比为:硝酸银17.5g/L,氨水(25%)100mL/L,甲醛(38%)13mL/L,乙醇380mL/L,水470mL/L,向烧瓶中加入空心玻璃微球36g,使液体能完全浸没玻璃微球粉体。将盛装镀液的烧瓶置于超声波发生器中,通过超声波振动来分散玻璃微球。施镀过程中,控制镀液温度在0℃,时间为60min。镀覆完成后用去离子水清洗微球粉体,80℃烘干。

1.2 导电胶的制备

试剂及仪器:环氧树脂CYD-128,双酚A型,巴陵石化公司环氧树脂厂;DDM(4,4二氨基二苯甲烷)工业品,湖北峰光化工厂。ZP-125等系列湿膜制备器,上海现代环境工程技术有限公司;千分尺。

将环氧树脂预热至80℃左右,按一定比例加入经真空干燥的镀银粉体,搅拌均匀,再将事先熔化好的DDM迅速倒入环氧体系中,快速搅拌均匀。采用湿膜制备器将混合物料刮膜于玻璃基片上,真空除气泡后,80℃预固化2h,125℃固化2h,180℃后固化3h,然后自然冷却至室温,得到长条状导电胶条。

1.3 样品检测与表征

分别用JSM-5600型扫描电镜(SEM)和JEM-100SX透射电镜(TEM)对粉体形貌进行观察;Axios-advanced X射线衍射仪(XRD)分析物相组成。

采用参考文献[10]中的方法测试导电胶电阻率。用千分尺测前述导电胶条的宽和高(分别为W和H),再采用四点探针法对导电胶条电阻进行测量。

2 结果与讨论

2.1 粉体预处理对化学镀的影响

玻璃微球尺寸为3~5μm,其原始形貌如图1(a)所示,其主要成分是硅酸盐,通常情况下不导电,因此必须设法在其表面生成金属核[11],一般是用锡离子(Sn2+)还原钯离子(Pd2+)生成Pd核,该法的缺点是Sn2+子不能完全被清除,妨碍金属离子的还原析出。还有一种方法是使用表面活性剂,使含Pd2+的胶体被粉体吸附,然后加入还原剂的水溶液,生成Pd核,效果优于离子钯。为保证镀覆效果,本实验采用胶体钯对玻璃微球粉体进行活化。

活化处理后,对样品做了XRD分析,如图2所示。对比未镀银时的空白试样的衍射图,得到了单质银的衍射峰,表明微球表面镀覆了银。

2.2 超声波对镀覆工艺的影响

通过超声波震荡能提高粗化的均匀性,促进微粒传递,通过振动,大的聚集颗粒易于打碎成小颗粒,增加颗粒表面积,与液体接触更加充分,使玻璃微球在粗化、敏化、活化时的分散更加快捷容易,有利于粒子相互接触,从而加快反应速度。

固定其他反应条件,改变超声波振荡时间,得到图3(a)、3(b)所示的玻璃微球的TEM图片。

超声波振动可打散聚集尺寸较大的颗粒,使镀液中粒子的分散变得容易、快速,从而有利于化学镀过程,所以在实验中,使用超声波协助分散。

2.3 温度对镀层形貌的影响

固定其他反应条件,分别在不同的温度下镀银,得到图4(a),图4bc)所示的玻璃微球SEM图片。

实验观察到在低温条件下,镀液颜色逐渐加深直至变黑,但颜色变化时间较长,变色速度趋缓。由图4(a)、图4(b)可以看出,低温下银颗粒粒度较细,镀层均匀,相反高温条件下镀层则粒度变大,结构疏松。施镀过程中,银可能沉积在玻璃微球表面、容器内壁以及在溶液中形成游离银颗粒。根据结晶理论,结晶过程包括两方面:晶核形成及长大。首先,银不断向活性中心聚集并沉积其上,达到临界晶核半径时形成晶核,随之银离子继续向晶核表面聚集并析出,晶粒长大,在此过程中有远离基体表面的轴向生长和向微球表面铺展的径向生长。当沉积速度较快时,晶核生长遵循垂直长大机制,长大速度快,由于空间位阻效应,银颗粒来不及紧密堆积,导致晶粒颗粒粗大、表面起伏大、结构疏松、镀层不均匀,出现图4(a)所示结果。实验中改变反应温度来达到控制晶核生长速度目的。意外观察到,将微球加入到甲醛溶液中,冷却至0℃以下,缓慢滴加银氨溶液,获得了如图4(b)所示的厚度均匀、一致的镀层。由此认为,高温条件下,银沉积较快,形成镀层颗粒粗大,厚度不均,部分位置尖刺状凸起较明显。低温时,银缓慢沉积形成厚度均匀一致的镀层。

2.4 粉体的填充量对电阻率的影响

固定环氧树脂、固化剂份数,改变镀银粉体的加入量,制取导电胶样品并测试其电阻率,得到电阻率与填充量的变化关系如图5所示。

从图5可以看到,随着镀银玻璃微球的加入量增加,导电胶电阻率不断下降,这主要是因为导电粒子不断增多,相互距离减少,接触的几率增加,直至相互连接形成网状互连的导电通路,电阻率必然下降,但如加入量太大,分散不充分,固化后的体系强度不佳,可靠性下降,进而影响使用。实验证明,选取加入量在260g/100g环氧树脂比较适宜。

2.5 粉体形貌对电阻率的影响

实验表明,镀银玻璃微球的形貌对导电胶电阻率也有影响,镀层平滑的粉体和表面粗糙的粉体在填充量相等时,前者电阻率要大,这是因为表面粗糙的粉体相互间接触机会增加,更易形成网状互连的导电通路,因此电阻率低,所以增加镀覆次数,合理控制镀覆工艺以便生成树枝状镀层,有利于降低电阻率。

3 结 论

(1)采用钯活化化学镀方法,合理控制镀覆工艺条件和镀覆次数,可以制得不同形态的镀银玻璃微球粉体,镀层形貌对电阻率有很大影响,树枝状镀层有利于形成网状导电通道,降低电阻率。

(2)以镀银玻璃微球粉体做导电粒子制得的环氧树脂导电胶电阻率可达3×10-3Ω·cm,可以替代纯金属粉体作为导电胶用导电填料使用。

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粉体化学镀银研究 篇3

银作为一种贵重金属, 它具有光亮性、化学稳定性和可锻可塑的特性, 在很多领域和方面得到广泛应用镀银层, 如通讯设备、高频元件、波导等等, 这是因为其具有一系列的优势, 导热性、导电性、焊接性等较好。但是随着时代的发展, 输电线路的容量以及距离越来越长, 对高压开关的可靠性与使用寿命也提出了更高的要求, 传统的这种镀银层已经无法满足使用要求。针对这种情况, 就需要应用新型的纳米材料技术, 在国外开始应用复合镀银工艺, 本工艺在耐磨、减磨以及耐蚀和抗氧化等方面具有良好的性能。

2 几种纳米粉体复合镀银工艺

一是纳米氧化铝粉体复合镀银:众所周知, 纳米氧化铝粉体有着较高的硬度, 如果采取一些方法, 在银镀层里均匀分散的放置纳米氧化铝粉体, 纳米就可以在很大程度上提高其硬度。另外, 要想调整镀层的硬度, 只需要对银镀层中纳米氧化铝粉体的含量进行合理调节即可实现。

在制备工艺方面, 需要选取25g/l的Ag CN和100g/l的KCN, 加入适量的纳米氧化铝粉体和添加剂, 在温度方面, 需要控制在20摄氏度左右。制备出来的产品有着十分优越的性能, 在硬度方面可以达到700HV, 有着良好的导热性和焊接性, 并且有着较好的耐磨性, 如果是300HV的硬度, 在9千克力的作用下, 可以经过1 000次的耐磨。

但是本工艺也存在着一些缺点:它没有较好的柔韧性, 如果硬度过高, 在400HV以上, 那么就容易有变形问题出现;并且光亮性不够, 这样就无法应用到装饰性镀层中;没有较好的自减磨性能。

二是纳米石墨粉体复合镀银:众所周知, 在非金属固体润滑剂中, 非常重要的一种就是纳米石墨粉体, 如果能够借助一些方法, 在银镀层中均匀的分散纳米石墨粉体, 可以对它的自润滑性能进行有效的提高。

制备工艺和纳米氧化铝粉体复合镀银相同, 依然需要选取25g/l的Ag CN和100g/l的KCN, 加入适量的纳米氧化铝粉体和添加剂, 在温度方面, 需要控制在20摄氏度左右。制备出来的产品在硬度方面可以达到350HV左右, 有着较好的抗蚀性和导热性以及焊接性, 并且耐磨性更好, 如果是220HV的硬度, 在9千克力的作用下, 可以经受1 140次的耐磨。

但是本工艺也存在着很多的缺点, 比如在外表颜色方面, 经常是呈现出青白色, 银白色没有实现;在硬度方面还存在着一些问题。我们需要注意的是, 纳米石墨粉体复合镀银可以对银的耐磨能力进行提高, 但是它的实现并不是依靠银的硬度提高实现的, 而是借助于其自减磨性能和自润滑性能来实现的。因为纳米氧化铝以及纳米石墨分别是绝缘体和半导体, 要想促使银复合镀层获得最好的耐磨性能, 那么就需要控制镀层中它们的含量在百分之十五左右。但是在这种情况下, 会在较大程度上增加镀层的电阻率, 这样就会升高电接触部位的温度。因此, 如果仅仅单纯的纳米石墨粉体复合镀银工艺或者是纳米氧化铝粉体镀银工艺, 都是不合适的, 存在着问题。

三是复混法纳米粉体复合镀银合金:在制备工艺方面, 除了需要选取25g/l的Ag CN和100g/l的KCN之外, 还需要将适量的纳米石墨粉体、纳米氧化铝粉体以及酒石酸锑钾、酒石酸铅和添加剂给加入进来, 控制环境温度为20摄氏度左右。

工艺特点:通过上文叙述我们可以得知, 锑和铅分别是金属增硬剂和金属自润滑剂, 将其少量的和银共沉积, 就可以促使镀层的硬度以及自润滑性能得到有效的提升。另外, 将银与少量的纳米氧化铝共沉积, 可以促使镀层的硬度得到有效提高, 这是因为纳米氧化铝作为增硬剂而存在。通过适量添加剂的加入, 利于促使镀层结晶的细致平滑特点得到显著增强。制备出来的产品最高可以达到450, 有着较好的抗蚀性、导热性和焊接性以及导电性, 并且有着优良的柔韧性和抗冲击性、结合力等, 经过十次180度的折弯, 不会有裂痕或者脱落问题发生于镀层上。有着较为优秀的耐磨性, 如果是300HV的硬度, 将其施加90千克的力, 可以经过2 000次的干磨, 并且不需要将润滑剂涂刷于表面;相较于银锑合金层, 如果厚度是相同的, 即使将润滑剂涂刷于表面, 那么经过300次的耐磨, 就会有问题出现。

在工艺维护和控制方面, 我们需要注意这些方面:不能过于追求镀层硬度, 要想获得最好的综合性能, 就需要将硬度控制在270HV到300HV之间;要对Ag CN/KCN含量进行每天一测, 然后结合分析结果, 来对工艺规范进行补充和完善;要对纳米氧化铝和纳米石墨粉体的粒径合理选择, 一般需要控制在20nm以下;通常情况下, 需要将阳离子表面活性剂应用过来, 这样可以对纳米石墨粉体的亲水和分散性能进行有效的改善;另外, 将阴极移动等方法应用到镀液中, 可以在镀层中更加均匀的分散纳米石墨和氧化铝粉体。

3 结语

通过上文的叙述分析我们可以得知, 随着时代的进步和社会经济的发展, 我国电力系统发展迅速, 输电线路的距离以及容量越来越大, 对高压开关也提出了更高的要求, 需要具备较高的性能和较长的使用寿命。那么就可以将纳米粉体复合镀银合金应用到高压开关电接触部位, 以此来延长高压开关的使用寿命, 促使其更加的可靠。

参考文献