對(duì)非金屬礦物、粉體、成型制品進(jìn)行表面鍍層金屬化處理,在其表面刷鍍一層金屬薄膜,是電刷鍍技術(shù)與表面處理技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,是非金屬礦物材料表面復(fù)合金屬的應(yīng)用新進(jìn)展。
1、為什么要進(jìn)行非金屬礦材料表面金屬化處理
在非金屬礦物材料表面刷鍍金屬層主要是為了達(dá)到導(dǎo)電、耐磨、防腐、裝飾等目的。非金屬礦物或制品表面金屬化處理主要應(yīng)用于硅酸鹽制品、建筑裝飾材料、工藝美術(shù)品裝飾、陶瓷材料、礦物(或礦物纖維)/金屬?gòu)?fù)合材料等非金屬礦深加工產(chǎn)品中。
表面金屬化的非金屬(礦)材料,可獲得比單一礦物材料更好的機(jī)械強(qiáng)度與耐磨性,不但耐蝕而且容重輕,導(dǎo)電性好,熱穩(wěn)定性提高,裝飾性好,不僅可大量節(jié)約稀缺的貴重材料,還可降低成本、延長(zhǎng)使用壽命,是一種很有前途的非金屬礦物/金屬?gòu)?fù)合材料。
2、非金屬礦材料表面金屬化的特點(diǎn)
非金屬礦材料表面金屬化,主要是指綜合使用各種物理、物理化學(xué)及化學(xué)手段使材料表面鍍覆一層金屬化層,為下一步的電鍍工序做準(zhǔn)備。因?yàn)榉墙饘俚V物材料本身大都不導(dǎo)電,因此表面金屬化是電鍍的關(guān)鍵。
(1)非金屬礦物材料表面金屬化的分類
非金屬礦物材料表面金屬化分為干法和濕法兩類,干法就是將固態(tài)金屬轉(zhuǎn)移到非金屬材料表面;濕法是將液態(tài)的金屬或金屬離子轉(zhuǎn)移到非金屬材料表面。
從原理上看,鍍層材料有固體和液體材料。固體材料有粉末、線材和金屬塊;液體材料有機(jī)械混合懸浮物,也有化合物等。
從工藝看,有噴、涂、鍍、燒、蒸發(fā)、濺射。當(dāng)利用蒸發(fā)、濺射、燒結(jié)等方法時(shí),工件大小受設(shè)備尺寸的限制,故多用于小件,而噴涂粘膠、化學(xué)鍍等方法則不受工件大小的限制,多用于大件。
從設(shè)備看,多為固定式設(shè)備,干法需用熱源或電源,濕法則不需要。
(2)非金屬礦材料表面金屬化目的
為后續(xù)的電刷鍍或電鍍做準(zhǔn)備,只需使表面金屬化層導(dǎo)電良好,因此,金屬化層很薄,厚度只有幾個(gè)微米。但對(duì)金屬化薄層的質(zhì)量要求高,除導(dǎo)電良好外,還必須與基體結(jié)合良好,表面層致密,表面粗糙度值較小。
(3)金屬化層與非金屬礦材料的結(jié)合機(jī)理
金屬化層與基體的結(jié)合機(jī)理主要是機(jī)械結(jié)合。按金屬化工藝的不同,還分別伴有一定的擴(kuò)散、固溶或化學(xué)作用。非金屬礦刷鍍層的結(jié)合強(qiáng)度遠(yuǎn)小于金屬鍍層的結(jié)合強(qiáng)度。因此,在制備金屬化膜層時(shí),要特別注意從各個(gè)工藝環(huán)節(jié)采取提高結(jié)合強(qiáng)度的措施。
3、非金屬礦材料刷鍍處理方法
?。?)燒結(jié)滲銀法

將氧化銀和其它一些助劑的混合物制成銀漿涂到非金屬材料表面,經(jīng)過(guò)高溫處理后,氧化銀分解為金屬銀層滯留在材料表面,達(dá)到表面金屬化的目的。
?。?)金屬粉末噴涂(或線材噴涂)
利用燃?xì)饣螂娔馨呀饘俜勰┗蚓€材加熱熔化,再用高壓氣體把熔化的金屬噴涂到非金屬材料表面,形成金屬層。
?。?)真空鍍膜
真空鍍膜也稱為真空蒸發(fā)。由于在真空條件下,金屬易于蒸發(fā),故將金屬在真空中加熱,使之蒸發(fā)、氣化,然后沉積在非金屬礦物材料表面,形成一層金屬膜。此方法也可用于使有機(jī)硅蒸發(fā),對(duì)礦物表面進(jìn)行有機(jī)化(疏水)鍍層。
(4)濺射鍍膜
濺射鍍膜和真空鍍膜一樣,都屬物理氣相沉積。在一定真空度下,從陽(yáng)極上施以高電壓,用高電壓產(chǎn)生的荷能粒子轟擊陰極上的金屬靶材,使轟擊下來(lái)的金屬離子濺射到非金屬礦物材料表面上沉積成膜。
?。?)噴涂導(dǎo)電膠
把金屬粉末、粘結(jié)劑和溶劑混合成粘稠狀液體,噴射或刷涂在非金屬礦物材料表面,并使之固化,形成表層導(dǎo)電膜。根據(jù)需要也可用石墨粉代替金屬粉末。
?。?)電鍍
采用傳統(tǒng)的電鍍方法及電鍍槽,對(duì)非金屬礦物材料進(jìn)行電鍍,是對(duì)微細(xì)顆粒狀礦物進(jìn)行表面金屬化處理的一種手段。
(7)化學(xué)鍍
首先用化學(xué)方法在非金屬礦物材料表面制備表面催化膜層(導(dǎo)電層),然后將其置于含有鍍層金屬離子的溶液中,通過(guò)氧化還原反應(yīng),獲得金屬鍍層。根據(jù)化學(xué)鍍工藝方法(粗化、敏化、活化)及材料的不同,化學(xué)鍍方法分類如下:
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