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惠州市安普金属表面处理服务有限公司

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非金属电镀与精饰的历史
发布时间:2014-08-18        浏览次数:639        返回列表

核心提示:电镀是电学与化学奇妙结合而产生的技术。自诞生以来,一直是利用直流电为电源,在电镀溶液中从一种金属表面获得另一种金属镀层的

电镀是电学与化学奇妙结合而产生的技术。自诞生以来,一直 是利用直流电为电源,在电镀溶液中从一种金属表面获得另一种金属镀层的加工技术。因为所有金属都是导电的,所以这一技术要求 被电镀的制品必须是导电的。因此,在19世纪之前,在非金属材料上电镀,被认为是不可思议和不可能的事。但是,自1835年有人从玻璃试管壁上用化学方法沉积出银镀层以来,这一可能性就存 在了。而在1840年,就有人发现可能从磷酸盐溶液中化学还原出金属镍,这也为以后的化学镀镍技术所证实。1947年美国国家标准局的A.Brenner和G.Riddell弄清了化学镍形成镀层的催化特性,从而使化学镀镍由实验室走向工业化应用成为可能。现在, 用于实际生产和科研的化学镀镍配方已经不下200多种,并在许多领域都有着重要的应用。以至有人认为化学镀的历史,就是化学镀 镍的发展史。而有了化学镀的发展,才使非金属电镀成为可能。

不过,最早见诸文字的有关化学镀的记载,应该是我国秦汉时 期的《神农本草经》和西汉时期的《淮南万毕术》。据《神农本草 经》记载:“石胆……能化铁为铜”。而《淮南万毕术》则说:“曾 青得铁则化为铜”。这可以说是最早关于在铁上化学置换镀铜的记载。到了炼丹术发达的两晋南北朝时期,关于置换镀铜的描述就更 为详尽了。炼丹术在我国有悠久的历史,形成于公元前2世纪的汉 武帝时期,而发端于秦始皇时期。到了两晋南北朝时期,从皇帝到 臣民,流行信奉道教。在众多道教信徒中,最著名的人物应数葛洪 和陶弘景。他们在各自的著作中都非常准确地描述了在铁上置换镀铜的技术。葛洪是这样写的:“以曾青涂铁,铁赤色如铜,……外 变而内不化也”,明确地说明了铜在铁上的置换是发生在表面的过 程。陶弘景则说:“鸡屎矾……不入药用,惟堪镀作,以合熟铜;若投苦酒中涂铁,皆作铜色,外虽铜色,内质不变”。石胆、曾青、鸡屎矾都是古代对硫酸铜的称呼,而苦酒则是醋酸。这些史料证明, 我们的祖先很早就知道了在铁器表面置换镀铜的道理和方法。

葛洪(约281~361年),江苏句容人。出身于封建官僚家庭,祖父葛系做过吴国的高官,父亲葛悌做过太守。葛洪则做过一些地方官的参军,但在 接触了神仙方术和道教之后,就将其一生精力主要用在了这方面,并著有可 以说是道家经典之一的《抱朴子》,包括内篇二十卷、外篇五十卷、神仙传十卷、隐逸传十卷,成为道家著名代表人物。在这些著述中,对当时民间巳经 认识到的一些化学药物和提炼方法都有较详细介绍。从中可以窥探当时我国 人民对自然资源的认识和开发能力。

陶弘景(456~536年),江苏句容人,与葛洪是同乡。经历了宋、齐、梁三个朝代。从小读葛洪的《神仙传》,深受其影响。此后博览群书,并好著 述,特别是对当时与炼丹术有关的五金、冶炼、药品以及相关的工艺都有较 详细记述。在药学方面有较多贡献,是一位著述颇丰的道家名人。

至于在非金属材料表面进行金属化处理,说起来也与宗教有着 某种关联。这就是在我国民间流传的能够达其所愿的神佛“重塑金身”。这是在泥塑或者木雕表面包金的物理金属化方法。当然也有汞 齐化的方法。陶弘景就说过:“水银……能消化金银使成泥,人以镀物是也”(《本草经集注》“水银”条)。这个带有金字旁的镀字的使用,足以证明是在贱金属或非金属表面镀上贵金属。在当时的条件 下,是在铁上置换镀铜或汞齐法镀金或银,或在木制品上包金或银 等。可惜的是,我国漫长的封建社会的主流文化竟然将这些工匠和手艺人从社会实践中获得的知识和技能视为雕虫小技,致使我国在科学 技术和实用工艺的开发方面到了近代反而大大地落后于发达国家。

事实上,最早的非金属电镀试验是在塑料上进行的。1930年就有人试图在塑料上镀出金属。而银镜反应除了用来生产大量需要 的镜子以外,也有人企图利用这一技术在瓷器上镀出银来。1938 年的《塑料》期刊上,就报道过塑料上电镀的新闻。

但是,真正具有工业价值的非金属电镀技术的开发,是在廉价 而有效的化学镀技术产生之后的事。并且只有在工业发展有实际需要时,化学镀技术的开发才得到迅速的发展。有意思的是,这种实 际需要是随着电子工业的发展而提出来的。

大家知道,无线电通信在第二次世界大战中有了非常迅速的发 展。无线电通信在战争信息的获取和传递中,对战争进程有着重要的影响。以至于在第二次世界大战中,电子通信技术及相应的产品 开发和制造受到特别的重视,最后形成了一个新兴的工业,并遥遥 领先于其他工业的发展。

无线电技术发展的一个显著特点是电子器件的小型化和线路技 术的不断升级。最明显的例子就是从真空电子管到晶体管的发展再到集成电路的应用。这些技术的发展,使原来依靠散装而分立的元 器件的连接技术转向采用印刷线路板技术。随着印刷线路板的双面 化和多层化,靠铆钉导通双面板已经适应不了复杂线路的设计,并且效率也太低,对于多层板的导通,则更是无能为力。线路板的多 层化是电子产品功能升级的必然结果,如何使多层板之间实现高可 靠性的导通成为需要解决的重要技术问题。这样,利用化学法实现非金属印制线路板孔金属化的技术也就应运而生。最早的双面印刷 线路板两个线路面之间的导通,催生了小孔金属化技术。这也是最 早的工业化树脂表面电镀技术。而这一技术的进步使化学镀铜技术得到了完善和发展。

在化学镀铜开发以前,人们最初使用的是传统的银镜法。但 是,由于含银离子的电解液会影响印制线路板基板的绝缘性能,残留镀液的盐在一定条件下可能发生电迁移现象引起短路,这种方法 显然是不适用的。而镀镍层由于容易钝化而不易焊接也不宜采 用。因此,人们转而开发化学镀铜技术,并且取得了成功。简易而廉价的化学镀铜技术的出现,使得印制线路板的孔位金属化及其电镀技术成为了一个专门的技术领域,在微电子计算机和移动通信技 术高度发展的今天,这项技术仍保持着极高的应用率。并且,化学镀铜技术的完善,使塑料电镀技术的工业化成为可能。

早期塑料电镀开发过程中遇到的最大问题是金属沉积层与塑料 基体结合力不牢的问题。前处理不当时,所获得的镀层一抹就掉,没有工业价值。但是,自从ABS塑料的易粗化性能被发现以后, ABS 塑料电镀就迅速发展,成为电镀加工中的重要领域。发达国家 ABS 塑料的用量也逐年增加,并大量出口以满足国际市场的需 求,其产量也不断增长。同时开发出了专门用于电镀的电镀级 ABS 塑料。在20世纪的60年代,美国用于电镀的 ABS 塑料占其全部产量的20%~25%,日本占10%-15%,但到了70年代,日本电镀用的 ABS 塑料占到其产量的30%。这说明塑料电镀已经在工业中大量采用。

与此同时,继各种化学镀铜工艺相继问世之后,于1968年出现了常温化学镀镍的工艺技术。原来用于印制线路板孔位金属化的 胶体钯一步活化法也开始用在塑料电镀的活化。这些技术的采用, 将塑料电镀的技术和质量都提高到一个新的水平,也使在其他非金属材料上的电镀成为可能。

塑料电镀工艺在我国从20世纪50年代就开始了研究和开发,到70年代获得了迅速发展。这同样也是得益于我国电子工业的发 展。70年代我国开发的胶体钯一步活化和常温化学镀镍工艺,用于当时出口的收音机机壳、旋钮等,成为当时电子产品装饰的新潮 流。在当时的上海、北京、天津、武汉、成都、广州等城市都巳经 出现了初具规模的专业塑料电镀加工厂或车间、生产线。

到了 20世纪80年代,塑料表面金属化技术的不断进步和完善,也使得在其他非金属材料上电镀的技术也获得了相应的发展。 特别是玻璃钢电镀技术,在我国南方得到较快发展,以成为一个专 门的产业。

在20世纪末,非金属电镀技术已经有了更大的进步,不仅开发出直接镀塑料,还开发出了适用于其他非直接镀塑料的直接镀技术。但是,在进入21世纪之后的今天,经典的非金属电镀技术还在工业领域中大量采用,因为这些技术的成熟程度和相对较低的成 本,在竞争激烈的市场经济中仍然有着不可替代的优势。当然,随 着表面技术的进步,将不断会有新的技术出现并成熟起来,取代已经落伍的技术。这是所有科技工作者都乐见其成的事,并且愿意为 这种进步做出自己的贡献。