云母和蒙脱土表面金属化的研究

来源 :中国科学院金属研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cattlecattle
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金属/无机复合粉是具有核壳结构的复合材料,这种复合粉具有金属和芯核材料的综合性能,可用于树脂基电磁屏蔽材料(涂料和塑料)、PTC热敏电阻材料和吸波材料的填料,还可用于陶瓷基和金属基复合材料的增强相。   金属/无机复合粉的制备方法主要有化学镀、沉淀-还原、气相沉积和电镀等。本工作选用氟金云母和蒙脱土为芯核材料,主要采用化学镀使其表面金属化。基于云母和蒙脱土的结构特性,通过改进现非金属材料化学镀常用的前处理工艺,不需粗化和敏化处理,制备了Cu/云母,Ni-P/云母和Cu/蒙脱土复合粉。此外,还用沉淀.还原工艺,制备了Ni/云母复合粉。所得镀层具有连续,均一,致密等特点。运用扫描电镜/能谱分析仪(SEM/EDX)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等对所制备的金属/无机复合粉的结构和性能进行了表征,并探讨了化学镀的机理。   本工作主要研究结果包括:   1.用相对廉价的AgNO3取代昂贵的PdCl2做活化剂,对云母进行化学镀Cu,制备了Cu/云母复合粉。Cu镀层的晶体结构为面心立方(fcc)晶型,Cu层表面有一层约30nm厚的氧化物,氟金云母对活性阳离子-[Ag(NH3)2]+的吸附主要通过表面静电作用;在其它工艺相同时,适当的装载量和搅拌对云母粉表面是否能包覆一层均匀致密连续的Cu镀层有重要的影响。   2.用“一步法”硅烷偶联剂无锡前处理化学镀镍工艺,对表面含羟基的云母进行化学镀Ni-P,制备了Ni-P/云母复合粉。所用的活化剂是由γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)的水解产物硅醇与Pd(II)离子反应形成的配合物。活化时,该活性剂与云母表面的羟基反应,在基体表面形成了分子自组装膜(SAM),该分子膜通过配位键结合活性Pd(II)离子,同时又通过共价键与基体结合,这就完成了非金属材料化学镀的前处理活化过程。   在镀态时,Ni-P合金镀层是P在面心立方(fcc)Ni中的过饱和固溶体,这种固溶体是亚稳态的过饱和微晶或非晶,热处理使这种亚稳态向稳定的平衡态转变,最终的平衡相是面心立方的Ni晶体和体心四方的Ni3P化合物二相组织。Ni-P/云母复合粉的电磁性能受镀层P含量和热处理的影响,随着镀层P含量的降低及进行热处理,其导电率和磁化强度都有提高。   3.用沉淀-还原法,即以氟金云母粉为载体,先用异相沉淀法制备Ni(OH)2/云母复合粉,再用H2还原,制备了Ni/云母复合粉。所包覆的金属Ni呈超细颗粒状,具有面心立方结构,其平均粒径为150nm。金属Ni表面有约6nm厚NiO。   4.用离子交换法前处理工艺对蒙脱土(Na-MMT)进行化学镀Cu,制备了Cu/蒙脱土复合粉。活性离子-[Ag(NH3)2]+通过离子交换反应取代了蒙脱土层间和表面的Na+离子,化学镀时,活性离子被镀液中的还原剂(HCHO)还原成具有催化性能Ag,正是Ag引发了化学镀Cu自催化反应。
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