銀粉是電氣和電子工業的重要材料,是該行業中應用最廣泛的貴金屬粉末。但重要歸重要,由于銀粉的制作成本很高,因此為了降低銀的用量,目前研究領域更側重于可以替代銀粉的包銀復合粉體的制備和應用。比如說銀包覆陶瓷粉體,就是最常用的銀粉“替身”之一。
銀粉
包銀復合粉體的制備有好幾種方法,如球磨、浸漬、沉積、sol-gel法、化學鍍法等,其中化學鍍法具有相對更突出的優勢,如制備出的復合粉體分散均勻并且細小,能夠改善材料間界面的浸潤性,而且易于控制金屬相的含量等。因為下面將針對該工藝展開敘述。
化學鍍銀的原理
與電鍍相比,化學鍍不需要外加電源,它是利用溶液中的還原劑將金屬離子還原為金屬并沉積在基體表面上形成鍍層,目前已在塑料、陶瓷等多種非金屬材料上得到應用。另外,由于銀的標準電位是+0.7991V,所以銀離子極易被還原劑還原,化學鍍銀的反應速度相當地快。
但在用于陶瓷等粉體時需要進行特殊的預處理,讓粉體就具有催化活性的表面,可以使化學鍍能在這些粉體上發生。該過程主要包括以下三個過程。
①粗化:目的在于使粉體表面形成無數的微孔、凹槽,使得表面從憎水面變為親水體,具有一定的吸收能力。
②敏化:將粗化后的粉體浸入敏化液如SnCl2中,使其表面吸附一層二價錫化合物,通過水解反應:
反應生成的Sn(OH)Cl和Sn(OH)2結合生成微溶于水的凝膠狀物Sn(OH)3Cl粘附在粉體表面。
③活化:將敏化處理后的粉體浸入到活化液(如氯化鈀)中,鈀例子被吸附在粉體表面的錫例子還原為金屬鈀。如此陶瓷粉體具有了催化活性,可以直接施鍍,這些金屬鈀微粒將成為化學鍍時的催化形核中心。
包銀復合粉體的應用現狀
目前利用化學鍍的方法,已經在金剛石粉體、碳化硅粉體、氧化鋯粉體、氧化鋁粉體等表面得到了均勻的金屬鍍層。
通過粉體的表面化學包覆銀,可以使材料具有較好的紅外隱身性能和具有寬波段隱身性能。采用改進后的化學鍍液,在一定的工藝條件下進行空心玻璃微珠的表面包覆研究,可研制出具有低的紅外發射率和高的雷達吸波性能的超細粉體。
舉個例子,美國SDS公司生產的銀包覆空心陶瓷磁性顆粒,外觀為亮灰色到亮褐色,顆粒大小為5~75微米,銀厚度為50nm,主要作為吸波材料使用。它與傳統的實心銀顆粒相比,能更好地衰減無線電頻率,而且它的比重很低,因此在飛機隱身涂料方面具有重要的應用價值。
飛機隱身涂料
另外還有文獻報道,在亞微米級的陶瓷粉體上鍍覆貴金屬,能獲得特殊的光學性能,尤其是當鍍覆顆粒在基體表面的不連續分布形成膜層結構時,在紫外吸收光譜中會發生明顯的吸收峰的偏移。在電氣材料方面,Chang等采用福爾馬林作還原劑,還原AgNO3溶液,制得Ag-SnO2復合材料,其電學性能也要優于采用其他方法得到的同類材料。
粉體圈 小榆整理
作者:粉體圈
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