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非金属矿物材料表面金属化改性特点及方法
来源:中国粉体技术网    更新时间:2017-04-25 10:07:54    浏览次数:
 
  对非金属矿物、粉体、成型制品进行表面镀层金属化处理,在其表面刷镀一层金属薄膜,是电刷镀技术与表面处理技术相结合的产物,是非金属矿物材料表面复合金属的应用新进展。
  
  1、为什么要进行非金属矿材料表面金属化处理
  在非金属矿物材料表面刷镀金属层主要是为了达到导电、耐磨、防腐、装饰等目的。非金属矿物或制品表面金属化处理主要应用于硅酸盐制品、建筑装饰材料、工艺美术品装饰、陶瓷材料、矿物(或矿物纤维)/金属复合材料等非金属矿深加工产品中。
  表面金属化的非金属(矿)材料,可获得比单一矿物材料更好的机械强度与耐磨性,不但耐蚀而且容重轻,导电性好,热稳定性提高,装饰性好,不仅可大量节约稀缺的贵重材料,还可降低成本、延长使用寿命,是一种很有前途的非金属矿物/金属复合材料。
  
  2、非金属矿材料表面金属化的特点
  非金属矿材料表面金属化,主要是指综合使用各种物理、物理化学及化学手段使材料表面镀覆一层金属化层,为下一步的电镀工序做准备。因为非金属矿物材料本身大都不导电,因此表面金属化是电镀的关键。

  (1)非金属矿物材料表面金属化的分类
  非金属矿物材料表面金属化分为干法和湿法两类,干法就是将固态金属转移到非金属材料表面;湿法是将液态的金属或金属离子转移到非金属材料表面。
  从原理上看,镀层材料有固体和液体材料。固体材料有粉末、线材和金属块;液体材料有机械混合悬浮物,也有化合物等。
  从工艺看,有喷、涂、镀、烧、蒸发、溅射。当利用蒸发、溅射、烧结等方法时,工件大小受设备尺寸的限制,故多用于小件,而喷涂粘胶、化学镀等方法则不受工件大小的限制,多用于大件。
  从设备看,多为固定式设备,干法需用热源或电源,湿法则不需要。

  (2)非金属矿材料表面金属化目的
  为后续的电刷镀或电镀做准备,只需使表面金属化层导电良好,因此,金属化层很薄,厚度只有几个微米。但对金属化薄层的质量要求高,除导电良好外,还必须与基体结合良好,表面层致密,表面粗糙度值较小。

  (3)金属化层与非金属矿材料的结合机理
  金属化层与基体的结合机理主要是机械结合。按金属化工艺的不同,还分别伴有一定的扩散、固溶或化学作用。非金属矿刷镀层的结合强度远小于金属镀层的结合强度。因此,在制备金属化膜层时,要特别注意从各个工艺环节采取提高结合强度的措施。
  
  3、非金属矿材料刷镀处理方法

  (1)烧结渗银法

 
烧结渗银法

  将氧化银和其它一些助剂的混合物制成银浆涂到非金属材料表面,经过高温处理后,氧化银分解为金属银层滞留在材料表面,达到表面金属化的目的。

  (2)金属粉末喷涂(或线材喷涂)

 
金属粉末喷涂(或线材喷涂)

  利用燃气或电能把金属粉末或线材加热熔化,再用高压气体把熔化的金属喷涂到非金属材料表面,形成金属层。

  (3)真空镀膜

 
真空镀膜

  真空镀膜也称为真空蒸发。由于在真空条件下,金属易于蒸发,故将金属在真空中加热,使之蒸发、气化,然后沉积在非金属矿物材料表面,形成一层金属膜。此方法也可用于使有机硅蒸发,对矿物表面进行有机化(疏水)镀层。

  (4)溅射镀膜

 
溅射镀膜

  溅射镀膜和真空镀膜一样,都属物理气相沉积。在一定真空度下,从阳极上施以高电压,用高电压产生的荷能粒子轰击阴极上的金属靶材,使轰击下来的金属离子溅射到非金属矿物材料表面上沉积成膜。

  (5)喷涂导电胶
  把金属粉末、粘结剂和溶剂混合成粘稠状液体,喷射或刷涂在非金属矿物材料表面,并使之固化,形成表层导电膜。根据需要也可用石墨粉代替金属粉末。

  (6)电镀

 
电镀

  采用传统的电镀方法及电镀槽,对非金属矿物材料进行电镀,是对微细颗粒状矿物进行表面金属化处理的一种手段。

  (7)化学镀
  首先用化学方法在非金属矿物材料表面制备表面催化膜层(导电层),然后将其置于含有镀层金属离子的溶液中,通过氧化还原反应,获得金属镀层。根据化学镀工艺方法(粗化、敏化、活化)及材料的不同,化学镀方法分类如下:
化学镀膜

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