专利名称：空心玻璃微珠表面镀银的方法及其镀银空心玻璃微珠的制作方法
技术领域：
本发明涉及吸收电磁波的材料，尤其涉及吸收红外波的其外表面包裹有金属化层的空心玻璃微珠。
背景技术：
金属填料被广泛的用在热红外隐形涂料中，但金属填料比重大，限制了其应用。空心玻璃微珠多为一种灰白色(也偶见灰色和黄褐色)的中空玻璃球体，其粒径小(肉眼观察呈粉状)、表面曲率大、化学稳定性好。空心玻璃微珠表面经金属化改性后，相当于一个金属微球。既具有金属粉末的特性，又具有轻质的优点，因此，空心玻璃微珠表面金属化后可取代金属粉末用于建材、塑料、橡胶、红外隐形涂料等领域。为了进一步提高其应用性能，人们开展了对空心玻璃微珠表面金属化的研究，常用的表面金属化技术有多种，包括物理气相沉积、化学气相沉积、真空溅射、离子镀等方法，但这些方法对设备要求高，操作难度大，限制了其应用范围。这一问题在对空心玻璃微珠的表面进行镀银的操作上更加明显。
发明内容
本发明的第一目的是，提供一种空心玻璃微珠表面镀银的简易方法；本发明的第二目的是，提供用上述简易方法制造出的具有良好红外隐形性能和一定的雷达与红外兼容的隐形材料——镀银空心玻璃微珠。
本发明第一目的是通过这样的方案实现的，该方案对空心玻璃微珠表面镀银的方法包括以下步骤a、清洗空心玻璃微珠，去除空心玻璃微珠表面的油污；b、对清洗后空心玻璃微珠进行预处理；将空心玻璃微珠放入含亚锡离子的敏化液中浸渍，使其表面吸附一层有还原性的含亚锡离子的胶体膜；然后将表面敏化了的空心玻璃微珠放入银氨活化液中进行表面活化，以让亚锡离子和银氨活化液中的银粒子发生氧化还原反应，使还原的单质银粒子吸附在空心玻璃微珠的表面、形成活化层；c、在不断搅拌下，对其表面上包裹有活化层的空心玻璃微珠进行镀银处理；渡槽中加入按照1∶1的比例配制的含银粒子的氧化液和还原液，以使银粒子在活化层原位沉积、形成包裹在空心玻璃微珠表面上的金属银层；d、反应结束后，将镀银后的空心玻璃微珠蒸馏水洗涤后，自然干燥。
实现本发明第二目的(也就是用实现本发明第一目的的方法所得到的)镀银空心玻璃微珠有如下的结构特征该镀银空心玻璃微珠的芯部仍是空心玻璃微珠，在该空心玻璃微珠的外表面包裹有一层活化层，在该活化层的外表面包裹有一层金属银。
从实现第一目的的方案中不难看出，该方法是一种化学液相反应或原位化学沉积的方法，故本方法所需的设备或装置完全不用专门设计或制造，用现有化学镀的设备或装置(例如步骤c中所说的镀槽)即可。与前述的物理气相沉积、化学气相沉积、真空溅射、离子镀等方法相比较，其成本就大大地降低了；由于空心玻璃微珠的比重和粒径均很小，在直接进行表面镀银过程中易发生团聚。本发明的关键在于对空心玻璃微珠表面进行了预处理。在空心玻璃微珠表面进行敏化、活化后，使得采用化学镀的方法成为可行的了。从所述的步骤中，同时不难看出，其操作方法与控制与前述的物理气相沉积、化学气相沉积、真空溅射、离子镀等方法比简单和容易得多。采用化学液相反应或原位化学沉积的方法，在材料的表面金属化方面体现出独特的优势，它降低了生产成本，又极大地提高了成品率。其中，活化层的单质银粒子分布较均匀的，它们十分牢固地吸附在空心玻璃微珠的表面、成为后续的氧化还原反应镀银的催化核——诱导和加速化学镀沉积反应的活化层；在镀银时不断地搅拌，可避免空心玻璃微珠的团聚。
在实现了第一发明目的前提下，第二发明目的自然得到了实现，即得到了具有较好红外隐形性能和一定的红外隐形与雷达隐形兼容的隐形性能、又具有轻质优点的材料——镀银空心玻璃微珠。这样，在以空心玻璃微珠为基核、其外表面上包覆金属化层的现有隐形材料中又增加了一种新的类别，使人们在利用它们时，增加了可选性。
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的说明。
图1——本发明的空心玻璃微珠表面镀银方法的流程2——硝酸银/空心玻璃微珠(质量比)与红外发射率关系3——镀液温度与红外发射率关系4——反应时间与红外发射率关系5——镀银空心玻璃微珠的结构示意图具体实施方式
空心玻璃微珠表面镀银的方法(参考图1)，该方法包括以下步骤a、清洗空心玻璃微珠，去除空心玻璃微珠表面的油污，清洗剂为有机溶剂乙醇或丙酮；b、对清洗后空心玻璃微珠进行预处理；将空心玻璃微珠放入含亚锡离子的敏化液中浸渍，使其表面吸附一层有还原性的含亚锡离子的胶体膜；然后将表面敏化了的空心玻璃微珠放入银氨活化液中进行表面活化，以让亚锡离子和银氨活化液中的银粒子发生氧化还原反应，使还原的单质银粒子吸附在空心玻璃微珠的表面、形成活化层(即催化核，均匀分布在空心玻璃微珠的表面)；c、在固定搅拌速度的不断搅拌下，对其表面上包裹有催化核的空心玻璃微珠进行镀银处理。先将经预处理的空心玻璃微珠和一定量水在渡槽中制成悬浮液，然后，将镀液(即按照1∶1的比例配制的含银粒子的氧化液和还原液)加入到溶液中，以使银粒子在活化层原位沉积、形成包裹在空心玻璃微珠表面上的金属银层；得到镀银的空心玻璃微珠(参考图5)，该镀银空心玻璃微珠的芯部是空心玻璃微珠1，在该空心玻璃微珠的外表面包裹有一层活化层2，在该活化层的外表面包裹有一层金属银3。
调整反应的温度、时间、以及镀液的用量等因素，制备出不同的样品，通过测试样品的红外发射率，考察工艺条件对红外发射率的影响。
d、反应结束后，将镀银后的空心玻璃微珠蒸馏水洗涤后，自然干燥。
在上述
具体实施例方式
的基础上，再进一步介绍如下实施例。如下实施例中与上述具体实施方式
相同的内容不赘述。
实施例(参考图1、5)本部分实施例所用的空心玻璃微珠的粒度均为200目；在步骤a中清洗空心玻璃微珠的方法是，把空心玻璃微珠浸入有机溶剂乙醇中进行超声清洗；在步骤b中浸渍空心玻璃微珠的敏化液是5％SnCl2·2H2O+1％HCl，对其表面活化处理的活化液为0.1％AgNO3+适量的NH3·H2O；在步骤c中的镀银处理的温度为室温；其余的相关配方与工艺条件如下表
得到的镀银空心玻璃微珠，是以空心玻璃微珠本身为其芯部，在该空心玻璃微珠的外表面包裹有一层活化层，在该活化层的外表面包裹有一层纳米级厚度的金属银。其中的活化层的厚度是金属银层厚度的1/5～1/3——为避免催化核的量太少而影响镀银质量和效率，所留出的富余量。
考察硝酸银用量对发射率的影响发现(参考图2)硝酸银用量少时，由于未能对空心玻璃微珠很好的包裹，故其相应的红外辐射率值也比较高，随着硝酸银用量的增加，红外辐射率值呈现下降的趋势，当硝酸银的量达到一定数值时，即微珠表面的包裹完全，达到一定的厚度，红外辐射率的变化不大。
考察化学镀温度对发射率的影响发现(参考图3)温度较高时，化学反应速率相应提高，但镀液的稳定性降低，从而使得镀层平整性变差，空心玻璃微珠表面沉积的金属量变少，从而使得空心玻璃微珠的红外发射率相比于低温时的值有所提高；当温度相对低的时候，化学反应速度较慢，以活化点为中心，沉积的单质银颗粒较小，镀层致密程度提高，镀层表面平整光亮、结合力好，具有较低的红外辐射率。银在空心玻璃微珠的表面进行沉积，效果良好，其红外发射率值相对较低。
考察反应时间对红外发射率的影响发现(参考图4)空白空心玻璃微珠的红外发射率是1.02，随着化学反应的进行，空心玻璃微珠上沉积的银的量逐渐增加，银层对空心玻璃微珠的覆盖越来越厚，越来越完全，镀银空心玻璃微珠的红外发射率逐渐变小，反应20min后基本结束，红外发射率趋于稳定。
本部分实施例的镀银空心玻璃微珠，除在作为热红外隐形涂料方面完全满足要求，达到了本发明的目的之外，对雷达波也有一定的吸波性能，。下表为本部分实施例镀银空心玻璃微珠在3mm雷达波段吸收率的检测值。
权利要求
1.空心玻璃微珠表面镀银的方法，其特征在于该方法包括以下步骤a、清洗空心玻璃微珠，去除空心玻璃微珠表面的油污；b、对清洗后空心玻璃微珠进行预处理；将空心玻璃微珠放入含亚锡离子的敏化液中浸渍，使其表面吸附一层有还原性的含亚锡离子的胶体膜；然后将表面敏化了的空心玻璃微珠放入银氨活化液中进行表面活化，以让亚锡离子和银氨活化液中的银粒子发生氧化还原反应，使还原的单质银粒子吸附在空心玻璃微珠的表面、形成活化层；c、在不断搅拌下，对其表面上包裹有活化层的空心玻璃微珠进行镀银处理；渡槽中加入按照1∶1的比例配制的含银粒子的氧化液和还原液，以使银粒子在活化层原位沉积、形成包裹在空心玻璃微珠表面上的金属银层；d、反应结束后，将镀银后的空心玻璃微珠蒸馏水洗涤后，自然干燥。
2.根据权利要求1所述的空心玻璃微珠表面镀银的方法，其特征在于在步骤a中清洗空心玻璃微珠的方法是，把空心玻璃微珠浸入有机溶剂乙醇或丙酮中进行超声清洗；在步骤b中浸渍空心玻璃微珠的敏化液是5％SnCl2·2H2O+1％HCl，对其表面活化处理的活化液为0.1％AgNO3+适量NH3·H2O；在步骤c中的氧化液为AgNO30.010～0.050g/ml、NaOH 0.015～0.035g/ml、NH4OH适量；还原液为葡萄糖0.035～0.055g/ml、酒石酸0.0030～0.0050g/ml、乙醇7～10ml/ml；硝酸银/空心玻璃微珠的质量比0.08～0.23；搅拌速度100～300r/min；镀银处理的温度为室温；反应时间10～50min。
3.依照权利要求1或2所述空心玻璃微珠表面镀银的方法所制得镀银空心玻璃微珠，其特征在于，该镀银空心玻璃微珠的芯部是空心玻璃微珠，在该空心玻璃微珠的外表面包裹有一层活化层，在该活化层的外表面包裹有一层金属银。
4.根据权利要求3所述的镀银空心玻璃微珠，其特征在于，所述芯部是空心玻璃微珠的粒度为200目，所述金属银层的厚度为纳米级，所述活化层的厚度是金属银层厚度的1/5～1/3。
全文摘要
空心玻璃微珠表面镀银的方法及其镀银空心玻璃微珠。本发明采用化学镀的方法，在镀银前，先对空心玻璃微珠表面进行敏化处理和活化处理，让该表面包裹一层作为催化核的活化层；然后有原位化学沉积的方法镀银。这样就避免空心玻璃微珠的团聚，加快了氧化还原反应的速度，降低了生产成本，又极大地提高了成品率。得到的是以空心玻璃微珠为基核、其外包裹有活化层和金属银层的镀银空心玻璃微珠。该镀银空心玻璃微珠不仅具有较低的红外发射率，还具有一定的雷达吸波性能。相比单纯的金属微粒，采用这种方法制得的材料成本大大降低。因此，本发明公布的这种制备方法及其隐身材料符合隐身技术发展的趋势，具有重要的社会意义和实用价值。
文档编号C03C17/06GK1792928SQ200510057369
公开日2006年6月28日 申请日期2005年11月8日 优先权日2005年11月8日
发明者杜军, 陶长元, 唐金晶, 刘作华, 曹渊 申请人:重庆大学