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粉体化学镀Ag工艺王丽丽编译(南京得实发展集团,江苏南京210018)摘要:概述了在无机质或有机质粉体芯材上的化学镀Ag工艺。在粉体上依次进行化学镀镍2化学镀铜2化学镀银,以镀镍层代替部分镀银层,可以获得均匀致密和导电性优良的化学镀Ag粉体,降低了镀银粉体的制造成本。适用于导电胶或者导电性涂料用的导电性填料。关键词:粉体;化学镀Ag;导电性填料中图分类号:TQ153116文献标识码:EChemicalSilverPlatingTechnologyforPowderedMaterialsTranslatedCompiledbyWANGLi2li工艺依次形成化学镀Ni层和化学镀Cu层的双重基底层,在以后的化学镀Ag时,通过Cu与Ag的置换反应,溶解而消耗掉化学镀Cu层,由此可以获得实际上是由基底镀Ni层与表面镀Ag层组成的双重构造的镀层粉体。实际上,化学镀Ag反应结束时,容许残存少量的未反应的化学镀Cu层,相对于镀层粉体中的Ag含量来说,Cu含量约为15wt%以下,最好为5wt%以下。基底镀Ni层厚度为0103～015Λm。如果镀Ni层厚度低于0103Λm,镀Ni层难以完全地镀覆芯材表面;如果镀Ni层厚高于015Λm,则会增加镀层粉体的密度而不经济。无机质粒子芯材有金属粉末,金属或者非金属的氧化物,金属的硅酸盐、碳化物、氮化物和卤化物等。有机质粒子芯材有天然树脂,天然纤维;聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚丙烯腈、聚缩醛、聚酯等合成热塑性树脂;醇酸树脂、酚醛树脂、蜜胺树脂、二甲苯树脂、硅树脂等热固性树脂。无机质或者有机质粒子芯材可以单独使用,前言1近年来的电子工业领域中,大量使用Ag的微细粉末作为导电胶或者电磁波屏蔽的导电涂料用的导电性填料。尽管Ag是高价的贵金属,但是与Ni、Fe、Cu等金属相比,Ag具有优良的耐气候性和导电性,因此工业上还是广泛地使用Ag。传统的粉体化学镀Ag工艺是在化学镀Cu以后化学镀Ag,通过Cu与Ag的置换反应而形成镀Ag层。这种镀Ag制品是以Cu为基底层的Cu与Ag的双重镀层,由于含有较多的Cu,随着时间的推移,基底镀Cu层与表面镀Ag层相互扩散,降低镀Ag层原有的物理性质,难以获得性能优良和稳定的镀Ag制品。鉴于上述状况,本文就粉体表面上形成均匀致密的导电性优良的化学镀Ag工艺加以叙述。2工艺概述以无机质或者有机质的粒子为芯材,按照常规α收稿日期:2000203204(13)作者简介:王丽丽(19442),女,江苏南京人,南京得实发展集团工程师1电镀与精饰第22卷第6期(总135期)·31·2000年11月也可以混合使用。芯材粒径为1Λm至数mm,粒子形状为球状、片状、棒状、针状、中空状或者纤维状,其外观呈现粉末状或者粒状。芯材材质必须是可以化学镀的,不溶于水或者难溶于水的化学组成均一的或者不均一的。由于化学镀Ag粉体是在芯材粒子表面上形成均匀致密的极薄镀Ag层,固有体积电阻相当小,一般低于415×10238·cm,最好低于3×10238·cm。过去的化学镀Ag粉体,由于含有大量的Cu,镀Ag以后的长期使用中,基底镀Cu层与表面镀Ag之间相互扩散,降低了镀Ag层原有的物理性质,难以保持物理性能稳定的镀Ag粉体。改进的化学镀Ag粉体工艺所获得的化学镀Ag粉体实际上是不含Cu的Ni?Ag二层构造,克服了Cu与Ag的相互扩散问题,获得的镀层粉体具有优良的稳定特性。与众所周知的银镜反应中Ag的析出效率为50%～60%相比,改进的工艺几乎可达100%的Ag析出效率。b液,发现还原出Pd的同时发生H2。通过定量泵把a液和b液同时加入到镀槽中,表4表示了镀液的添加量和添加速度。a液和b液添加完毕后恒温70℃,在搅拌下进行化学镀Ni反应,然后过滤,水洗,干燥,至此获得了化学镀Ni的粉体。表2解聚处理液表3化学镀Ni液组成应用3把表1所列的物理性质的粉体试料分别浸渍于015～110g?L的氨基硅烷偶联剂溶液中约10min,进行分散处理,过滤分离和干燥以后,浸渍于含有011g?LPdCl2酸性溶液中约5min,搅拌处理粉体,过滤。然后按照下列工艺程序依次处理粉体试料。表1粉体试料物理性质表4化学镀Ni液添加条件312化学镀Cu化学镀Ni的粉体试料50g浸渍于含有011g?LPdCl2的HCl溶液中,搅拌15min后过滤,洗净,过滤分离。接着把粉体浸渍于含有50g?LEDTA·2Na的溶液中,再加入1g?L的NaH2PO2·H2O,进行解聚处理。保持液温50℃,调制成悬浮液。按照表5配制化学镀Cu液,并按照表5的添加条件把化学镀Cu液加入到悬浮液中,发生H2时可以确认化学镀Cu反应的进行。化学镀Cu反应完311化学镀Ni31111解聚处理把表1所列的粉体试料浸渍于表2所示的溶液中进行解聚(disagglomerate)处理,把溶液加热到70℃,调制成悬浮液。31112化学镀Ni在悬浮液中加入3g?L的NaH2PO2,搅拌溶解,接着分别添加表3所示的化学镀Ni液的a液和?1994-2014ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.例粉体试料密度(kg?dm3)平均粒径(Λm)1Al2O321403102SiO221505143绢云母217030104酚醛树脂112620105苯乙璃纤维2154?910mm×长310mm例镀液添加量(L)镀液添加速度(mL?min)366014725溶液化合物种类浓度(g?L)相对于NiSO4·6H2O的mol比a液NiSO4·6H2O224b液NaH2PO2·H2O226215NaOH1023例络合剂种类浓度(g?L)pH液量(L)1CH3COONa2072152苹果酸钠1562153氨基乙酸1072104Na2C4H4a2C4H4果酸钠156210·32·Nov.2000PlatingandFinishingVol.22No.6毕后,过滤、洗净和过滤分离。1:以密度2150,粒径510Λm的SiO2为粉体,除了施镀2倍量的化学镀Cu层外,其余均按例2的方法,结果获得了暗黑色镀Ag粉体。比较例2:以密度2140,粒径310Λm的Al2O3为粉体10g浸渍于含313化学镀Ag把镀有Ni?Cu的粉体加入到预先配制好的50g?L的EDTA·2Na溶液中进行解聚处理。然后按照表6的添加条件加入浓度为158g?L的AgNO3溶液,AgNO3溶液加完以后,搅拌10min进行置换反应。反应完毕以后过滤,水洗,过滤分离,干燥。至此获得了白色的镀Ag粉体。表7表示了化学镀Ag时的Ag有效利用率(镀层中的Ag?镀液中的Ag)。为了比较起见,现列举下面两个比较例。比较例有组成为20g?LAgNO3,30mL?LNH3·H2O(28%)的5L溶液中进行解聚处理,然后加入KNaC4H4O6600g?L,化学镀Ag1h。过滤,水洗,过滤分离和干燥。至此获得了灰白色镀Ag粉体。比较例1和比较例2的Ag有效利用率如表7所示。表5化学镀Cu液组成和添加条件314化学镀Ag粉体性能评价31411物理性能把例1～6和比较例1～2获得的金属镀层粉体溶解于HNO3溶液中,然后测定金属镀层的组成和密度等性能,结果如表8所示。31412电阻特性制备一个上部突起的平面上施镀Au的?1cm的圆形突起电极,插入到内径?1cm的塑料圆筒内。接着在圆筒内放入例1～6和比较例1～2获得的金属镀层粉体1g,然后把一个?1cm弱些的端?1994-2014ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.例化学镀Cu液组成添加条件化合物种类浓度(g?L)相对于CuSO4·5H2O的mol比添加量(mL)流速(mL?min)1a液CuSO4·5H2液HCHO(35%)2734c液NaOH25282a液CuSO4·5H2O1977510b液HCHO(35%)2734c液NaOH25283a液CuSO4·5H2O1977410b液乙醛酸(40%)5824c液NaOH315104a液CuSO4·5H2O197485b液HCHO(35%)2734c液NaOH25285a液CuSO4·5H2液乙醛酸(40%)5824c液NaOH315106a液CuSO4·5H2O1975310b液乙醛酸(40%)5824c液NaOH31510电镀与精饰第22卷第6期(总135期)·33·2000年11月面镀Au的Cu制圆形电极插入塑料圆筒内,上部放置5kg的重物压块,测定极间的电阻,求出固有体积电阻,计算公式如下:固有体积电阻(8·cm)=测定电阻值(8)×01785(cm2)?电极间的距离(cm)结果如表8所示。表7Ag的有效利用率表6化学镀Ag液添加条件表8镀层粉体性能评价导电性,对降造成本极为有利。2)镀层粉体作为导电性填料(或颜料)广泛地应用于导电胶和导电性涂料中,以取代传统的Ag粉体,在电子工业中应用前景良好。4结论以无机质或者有机质粒子芯材为粉体依次进行化学镀Ni,化学镀Cu和化学镀Ag所获得的镀层粉体的特征如下:1)以廉价镀Ni层代替部分镀Ag层,镀层粉体密度小,即使极薄的化学镀Ag层,镀层粉体的导电性并不逊色于纯Ag镀层,仍然具有优良和稳定的参考文献:1川上浩,小山田雅明1化学镀Ag粉体制造工艺[P.J1999203205.迁址通知由于业务扩大的需要,安美特(广州)化学有限公司天津分公司从2000年10月28日起将迁往新址:天津市南开区金平路8号(民营科技发展中心)七层C、D单元。(南开区雅安道南开工业园鑫茂民营科技园内)邮编:300190电话、传线ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.例镀层组成(wt%)镀层厚度(Λm)比重(kg?dm3)固有体积电阻(×10238·cm)NiCuAgNiCuAg1960108201
