日本开发出不使用氰化物的无电解电镀法

    慧聪表面处理网讯：日本产业技术综合研究所（产综研）开发出了在不使用氰化物的情况下、能够形成与多种塑料基材紧密接合的皮膜无电解电镀法（图1）。该方法是产综研纳米技术研究部门纳米科学计测组主任研究员堀内伸与原主任研究员中尾幸道的共同研究成果。他们发现了不使用氰化物条件下的无电解电镀反应。通过将产综研开发的铂胶体作为催化剂，开发出了常温下也能在短时间内发生电镀反应、且获得高密着性的无电解电镀法。

图1：利用新型无电解镀金法形成镀膜的聚酯布（左）和聚酰亚胺薄膜（右）

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    原来的无电解电镀由于使用含有氰化钾的氰化物，因此需要作为有毒物质进行管理，环境负荷很大。从生产的角度来看，工序也非常复杂。具体而言，为获得电镀后镀膜的密着性，需要表面破坏工序，因此需要采用等离子处理等基于先进真空装置的表面处理方法以及使用高危险度氧化剂的化学处理方法。然后，通过在基材表面实施固定催化剂钯等的处理，还原溶液中的金属离子，从而形成金属皮膜。

    而新电镀法则采用粒径为数nm的铂纳米微粒分散在水中的铂胶体为催化剂（图2）。采用了将产综研的贵金属纳米微粒固定在聚合物表面的方法。在该铂胶体中，覆在聚合物上的直径约3nm的铂纳米微粒稳定分散在水中。将塑料等基材浸泡在铂胶体中，铂纳米微粒便会平均固定在基材表面上〔图3（a）〕。该研究组将基材浸泡在低浓度过氧化氢和氯化金混合溶液中，发现在铂纳米微粒催化剂作用下，过氧化氢还原了氯化金。

图2：用作催化剂的铂胶体的外观

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    过氧化氢还原金离子，固定的铂纳米微粒上析出金微粒，并随着时间的推移，金微粒数量增加，从而形成皮膜〔图3（b）〕。研究人员认为这是因为在基材上固定的铂纳米微粒的催化剂作用下，发生了金离子还原反应（图4）。

图3：固定在碳薄膜上的铂纳米微粒（a），以铂纳米微粒作为催化剂形成的金微粒（b）。无电解电镀开始10秒后的样子。

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图4：无电解电镀引起的金离子还原反应。

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    作为催化剂使用的铂纳米微粒具有很强的催化剂活性，在常温下进行电镀，几分钟就可以完成。另外，电镀后在100～250℃温度下加热约30分钟，镀膜的密着性会得到加强。通过加热处理获得的镀膜的强度大，在基于JISK5600-5-6的胶带剥离试验中也完全没有剥离。

    采用此次的无电解电镀法，无需使用特殊药品和装置便可以在多种塑料上形成牢固的镀膜。产综研证实，在聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯、聚酰亚胺及聚碳酸酯等塑料上，也能够得到密着性高的镀膜（图5）。此外，该方法还可以应用于橡胶、陶瓷、玻璃及碳材料。

图5：聚酯布（上）和聚酰亚胺薄膜（下）在无电解电镀前后的色彩变化。样品采用的是5×5cm的布和薄膜。

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