1 引言
1.1非金属材料表面化学镀银的研究进展
最早的化学镀银是银镜反应，用于镜子、热水内胆等轻工业产品的制造。化学镀镍的兴起早于化学镀银，而化学镀镍的催化特性是在1946年由Brennner和G Riddel两位科学家研究清楚的，在此之后化学镀银工艺才真正的发展起来。在此之前，多数化学镀银都是在平面或曲率半径很大的玻璃材料上施镀，而在碳纤维、玻璃纤维和各种微球等非金属材料上的应用则是在导电高分子材料出现之后[1]。
1.2 本文的研究内容与意义
随着现代科技的不断发展和进步，功能性材料越来越多，在装饰、建筑、玩具、家具、电子信息等领域的应用也越来越广。非金属材料通过金属化具有非金属和金属的双重性质，这种复合材料应用范围更加广泛，例如可在纤维、玻璃、PET、PE、PI等非金属材料表面进行镀银，这些材料具有质轻、形状可调、易加工等优点，是制作装饰性材料和导电填料的上佳材料，应用非常广泛[2,3]。
2 非金属材料表面化学镀银的概况
2.1 非金属材料表面化学镀银概述
非金属材料表面化学镀银是在非金属表面上形成一层金属层，从而达到耐磨、防腐、装饰的目的，赋予非金属材料一些新的使用性能[4,5]。例如可在纤维、玻璃、PET、PE、PI等非金属材料表面进行镀银，这些材料具有质轻、形状可调、易加工等优点，是制作装饰性材料和导电填料的上佳材料，在印刷线路板、触摸屏、柔性显示与照明及射频识别、汽车、建筑、家具家装等领域发挥着重要作用。
2.2 非金属材料表面化学镀银的的影响因素
主盐浓度、pH值、镀液温度等因素都能影响化学镀银的效果。一般选用硝酸银作为化学镀的主盐，在镀覆的过程中由主盐提供银离子，但是由于硝酸银溶液不稳定，见光容易分解，常向银液中加入氨水以形成银氨络合物提高其稳定性。一般高浓度的银氨溶液可使镀得的粉体等均匀，但浓度过高的银氨溶液会使还原的银在镀液中析出[6]。pH一般决定非金属表面化学镀银溶液的反应速度。温度过高会使粉末易发生团聚[7]。温度过低，反应速度慢，非金属材料不能完全的被银覆盖[8]。
3 非金属材料表面化学镀银的制备工艺
3.1 非金属材料表面化学镀银的反应机理
化学镀银的反应机理目前还不明确，主要存在两种说法：一种说法认为化学镀银中Ag的沉积与化学镀铜不同，是非自催化反应[9]。Ag是在溶液本体中沉积的胶体银微粒聚集而成的，依据是不经过活化的非金属基底上也有Ag沉积；另一种说法认为化学镀银是自催化反应，因为化学镀银的沉积过程存在着自催化作用。依据是在活化过的非金属基体上最先出现银层，而镀液的不稳定性也是由于其自催化反应导致的。
镀银时的主要反应为：
Ag(NH3)2OH+H+（还原剂）=====Ag↓+2NH3+H2O
3.2非金属材料表面化学镀银的镀覆方法
由于非金属表面一般不导电，没有催化活性中心，化学镀层难以在非金属基底上方沉积。因此，在进行化学镀银前需要对基底进行除油、粗化、敏化、活化等工艺进行预处理，以在非金属表面形成一层连续的、均匀分布的活性中心，以促进金属在其上的沉积[10,11]。为了提高镀层与基底间的结合力，需要在镀覆之前对基底进行粗化，以提高基底粗糙度和润湿性，促进银离子在基底表面的吸附以形成催化活化中心，加速镀银层的沉积。根据预处理后的材料表面镀银机理的不同，可以将化学镀银分为置换法、还原法和自组装法三种。
3.2.1 置换法
置换法是将基底材料投入到镀液当中进行施镀，故而又称“浸镀”。置换法实际上是先在非金属材料表面镀覆一层如Sn、Cu等还原性较强的金属，再通过置换反应制备银层。日本的Inoue T等人使用置换镀法成功的在Al2O3、玻璃纤维、SiO2等粉体材料通过置换镀在、上进行镀银，并发表了专利[12]。通过置换法不但可以镀覆单一镀层，还可以制备合金镀层，在探索镀层沉积机理等方面有着广阔的前景。
3.2.2 还原法
基底材料在经过预处理后用Pd和Ag的氧化还原作用生成银镀层的方法即为还原法。以陶瓷微粒表面镀银为例，先将陶瓷微粒进行表面预处理，而后以次磷酸钠为还原剂，焦磷酸钠为络合剂进行银层的镀覆，在镀覆的过程中使用搅拌器控制微粒运动，可在陶瓷微粒表面获得光亮、均匀的银层[13]。还原法操作简便仍是目前研究的重点。
3.2.3 自组装法
自组装法的研究目前还比较少，我国东南大学的何农跃、陆祖宏课题组利用溶剂抽提法在玻璃基底上实现了自组装化学镀银[14]。他们使用的主盐为硝酸银、还原剂为葡萄糖、偶联剂为三甲氧基琉基丙基硅烷，在玻璃基底表面获得了均匀致密的单分子自组装膜。通过XPS、SEM、XRD等检测手段对镀银层的结构、组成和形貌进行了分析[15]。自组装法的成功进行给对于镀层结合力要求高的行业提供了一个新的工艺，具有很大的发展潜力。
4 化学镀银的应用
4.1 在医学方面的应用
人工器官和医用高分子材料植入制品移植到人体内一旦发生细菌性感染就需再次进行手术，提高抗菌性对生物医学材料临床使用效果有很大的改善。为提高医用聚氨酯材料留置人体内时的生物抗菌性能，要在其表面化学镀银。故以主盐硝酸银、还原剂次磷酸钠[16] 、葡萄糖[17]、分散剂六偏磷酸钠、添加剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)进行镀银，使纳米银颗粒还原并沉积在医用聚氨酯内支架管表面，形成纳米银涂层。本工艺应用在医药领域，具有较好的前景。
4.2 在导电材料方面的应用
汪浩等人在活性炭表面化学镀银，以其为导电填料制备了导电银浆，当使用2%的硅烷偶联剂，0.15%的润湿分散剂，0.1%的消泡剂时，浆料的导电能力能达到0.095W·□-1。
5 结论及展望
本文主要研究了非金属材料化学镀银的制备方法、应用，得出以下结论：
1. 化学镀银工艺简单，从机理上讲目前有置换、还原和自组装三类方法进行施镀，每种方法都各有其优缺点。
2. 非金属材料化学镀银后具有金属和非金属的双重性质，可以广泛应用于医疗、导电材料等人类生产生活领域，解决了许多问题。
参考文献
[1] 黄少强, 邱文革, 李生华. 非金属材料表面化学镀银[J]. 北京工业大学学报, 2005, 31(1): 75-77.
[2] 谭松庭, 章明秋, 曾汉民. 屏蔽EMI用导电性高分子复合材料[J]. 材料工程, 1998(5): 6-9.
[3] 杜仕国. 抗电磁干扰高分子材料的研究与应用[J]. 军械工程学院学报, 1995, 7(3): 21-25.
[4] 肖蔚鸿. 非金属材料表面金属化的方法[J]. 矿产保护与利用, 2004(3): 28-31.
[5] 表面处理技术译丛编译组. 贵金属和稀有金属电镀[M]. 上海:上海科学技术编译馆, 1965: 62-73.
[6] 王宇, 张骁勇, 毛丽等. 空心玻璃微珠化学镀银的研究[J]. 材料科学与工程学报, 2004, 22(5): 753-756.
[7] H. Chang, T.H. Pitt, G.B. Alexander. Powder metallurgy preparation of new silver-tin oxide electrical contacts from electrolessly plated composite[J]. Materials Science and Engineering, 1991(B8): 99-105.
[8] H. Chang, T.H. Pitt, G.B. Alexander. Electroless silver plating of oxide particles in aqueous solution[J]. Journal of Materials Science, 1993, 28: 5207-5210.
[9] S. Schaefers, L. Rast, A. Stanishevsky. Electroless silver plating on spin coated silver nanoparticle seed layers [J]. Materials Letters, 2006, 60(5): 706-709.
[10] 曾华梁, 吴仲达, 秦月文等. 电镀工艺手册[M]. 北京:机械工业出版社, 1989, 523.
[11] 陈小华, 张高明, 李宏健等. 碳纳米管的化学镀银及SEM研究[J]. 湖南大学学报(自然科学版), 1999, 26(6): 14-17.
[12] 凤仪, 袁海龙. 碳纳米管的化学镀银[J]. 功能材料, 2004, 35(3): 317-319.
[13] T. Inoue, T. Kumagai. The fabrication technics of electroless silver plating on powders[P]. JP: 11061424, 1999-03-05.
[14] 何志亮, 邢建东, 高义民. 陶瓷颗粒化学镀镍工艺及设备[J]. 电镀与精饰, 2003, 25(3): 27-29.
[15] 刘正春, 贺全国, 肖鹏峰等. 自组装化学镀银[J]. 化学学报, 2002, 60(4): 627-632.
[16] 顾大明, 高农, 程谨宁. 次磷酸盐液相还原法快速制备纳米银粉[J]. 精细化工, 2002, 19(11): 634-635.
[17] 侯伟, 潘功配, 关华等. 碳纤维表面化学镀银工艺研究[J]. 材料保护, 2007, 40(12): 45-47.
