银镜反应的基本原理

银镜反应的基本原理 本文由栗向阳2贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 节能 ? 环保 ? 创新 ? 发展 银镜反应的基本原理 梁水生 秦皇岛 优能 有限 耀华 镜业 公司 河 北秦皇岛 。 , 市 ,, ,, 摘要 本文总结了 与镀银制镜相关的一些理论知识，包括化学镀、银镜反应、实验室中的 银镜反应、 化学镀银 溶液类型、 金属结晶的基本历程、 玻璃表面的活化等知识， 对银镜生产企业特别是刚刚投入生产的 企业有一定 的理论指导作用。 关键词 化学镀 多伦试剂 银镜反应 金属结晶 活化 现在国内 银镜生产线很多， 其中 有很多国内 生产的 银镜生产设备。 这些设备投资 少， 操作方便，成为有志 于生产高 级银镜的玻璃深加工企业的首选。 在这些玻璃深加工企业的银镜生产过程中， 常常会遇到较之铝镜生产或镀膜玻璃生 产更多的问 铝镜生 题。 产或镀膜玻璃生产是通过磁控溅射的 物理 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 达到镀膜的目 而银镜生 的， 产是通过化学方法来实现， 对于操作 者来说更不易于掌握。 为此， 下面介绍一些有关银镜生产镀银反应的理论知识， 对于银镜生产的操作者， 特别是一些接触镀银制 镜时间 不长的操作者可能有一些借鉴或启示作用。 , 化学镀及其它 银镜生产的基本原理是银镜反应。 通过银镜反应给玻璃镀上一层银属于化学镀。 化学镀是指在没有外电流的 作用下， 利用溶液中的 还原剂将金属离子还原为金属并沉积在基体表面， 而形 成金属镀层的表面加工方法。为了 与电 镀相区 别，常常把化学镀称为不通电 镀。 金属离子从水溶液中 沉积为金属镀层，电 来源通常有两种途径: 子的 一种是在外电 源的 作用下， 将阳极氧 化反应给出的电 子输送到阴极表面，金属离子在阴极得到电 子还原为金属并沉积在阴 极表面上，这就是电 镀。 另一种则利用还原剂的氧化反应给出的电子， 使溶液中的金属离子还原为金属并沉积在基体表面， 这就是化学 镀。 一般化学镀是特指在溶液中 添加还原剂的 过程。 浸镀和接触镀也是不通电 浸镀的还原 镀， 剂是被镀的基体金属本身， 当零件浸入含有镀覆金属离子的 溶液 中以 基体金属发生氧化反应，以离子形式进入溶液， 后， 并将电 子交给欲镀金属离子， 使其还原成金属面沉积 在零件表面。 例如铁零件浸镀镍， 将发生如下反应: , ,,一 二 ,: , , , ,:,一 二 , ,，, , 使铁表面上沉积了金属镍层，一旦铁基体表面完全被金属镍覆盖，供应,: ,离子还原的电子来源断绝了， 则反 应立即停止。 接触镀是在浸镀的基础上发展起来的， 它与浸镀不同的是， 还需要第三种金属与被镀的 基体金属相接触， 电 子由 第三种金属提供。 例如铁零件镀铜，可以 用金属铝与铁零件相接触，并同时 浸入铜盐溶液中， 则反应如 下: , 一, , , : , , , ,:，, , , , , , 反应一直持续到铁和铝表面完全被铜覆盖为止。 化学镀与电 镀比具有许多特点: ? 在不规则的、 形状复杂的工件上可获得厚度均匀的镀层。 ,, , ,中国 璃行业年会贾技术 , 玻 研讨会 ,, , 节能 ? 环保 ? 创新 ? 发展 ? 在导体及非导体上均可镀覆。 ? 操作简便、设备投资少，占 地面积小， 不需要复杂的挂具。 ? 镀层结晶细致、 孔隙率低， 因此镀层的耐蚀性好， 某些镀层还具有特殊的 机械 性能和电 磁性能。 , 银镜反应 化学镀银制 镜是十分有趣的化学反应过程， 称为银镜反应。同时也是一种比 较古老的生产方法。不论是 以前的泼镀法制作银镜玻璃， 还是用现代自 动化生产线生产高级银镜玻璃， 其基本的原理都是银镜反应。 化学镀银溶液由 主盐、 还原剂、 络合剂及稳定剂等组成。由于镀液的 稳定性很差， 一般是将主盐溶液与 还 原剂溶液分别配制， 施镀前再将其混合。 主盐溶液多数是 采用银氨络合溶液， 还原剂溶液采用的 还原剂有酒石 酸钾钠、葡萄糖、甲 醛、二甲 胺硼烷等。 为了 延长镀液的使用寿命，还可以 加入一些稳定剂， 常用的 有明 胶、 毗吮，澳化物、 碘化物等。 ,, 硝酸银的一般性质 ( 硝酸 分 式是,,。 无 透明 状晶 比 (,， 子 银， , 为 色 斜片 体。 重, , 熔点, , 沸 ,,( 溶 水 氨 , , , ,, 点,, 易 于 和 ,。 , 中， 不溶于浓硝酸。 硝酸银呈弱酸性， ,, , ,,, , 硝酸银在直光照射下能 逐渐分解，反应方程式为: , , , ,,, , ,， ， , , , , , ， , ,, 因此硝酸银晶体应装在棕色玻璃瓶子中， 贮存在阴凉、 千燥的库房中。容器要密封、避光、防潮。另外 硝酸银晶体在有机物存在的 条件下， 易被还原成为黑色银， 对人皮肤及衣物有极强的 腐蚀作用， 因此在使用硝 酸银时要穿戴胶皮围裙和胶皮手套。 ,, 托伦试剂 (,,, ,,) ( ,,, ,,,, , 硝酸银的 氨溶液是一种可溶性银氦络合物氢氧化二氨合银 ( , 」,( , ,,:,) 氢氧化二氨合银是托伦首 , 先 发现的， 称为托伦试剂。 在硝酸银溶液中 通入氨气， 溶液中 会形成氢氧化银沉淀。继续通入氨气，氢氧化银沉淀被溶解， 形成银 氨配离子〔 ( , , , )幻十 , , 人 ,, ,, , , , ,,, , ,犷 ,, , ， , , , : ,, ， ,， , ,, ，, : ,— 一, ( ,: , , , ,, ,, , , , , )〕,，, , , , , , ( ,: , , , ),,一 , , , , ( (: , , , ,) , ,, ， 以 上反应称为配合反应， 又叫 络合反应。 ,, 银镜反应 ( 化学镀银是通过溶液中的 银盐与还原剂的 氧化还原反应，生成金属银而沉淀在基体表面。以 醛类做还原 剂的化学镀银反应为例。 醛类与银氨络离子发生反应生成梭酸盐， 银离子被还原成金属银沉淀。多 伦试剂与甲 醉斤户的方程式如下: , , ， , , , , , , ,, , ,,, , , , , ,。 , , ， ,, ， ,， ,,, ，,, , ,, , 凡是易被氧化的 糖类、多 经基酚、 胺基酸、轻氨类等均能被多 伦式剂氧化， 从而产生银镜反应。 葡萄糖又称为已 醛糖， 具有醛基，能发生银镜反应， 一般作为制镜或瓶胆镀银的还原剂。多伦试剂与葡 萄糖反应生成葡萄糖酸氨和金属银沉淀，反应方程式如下: , ,, , , ， , ( ,: ,— ， ,, , ,, , , )〕, , , , , , , , ,,， ,, ， ,, ， , ,( ,, , , ,, ,， , , 镀银时将托伦试剂与还原剂均匀的喷射到玻璃表面后， 银即 沉积在玻璃表面上， 达到镀银的目 的。 , 镀液中主要成分的作用 , , 银盐 ( 银盐是化学镀银的主盐。若主盐溶液与还原剂溶液分别配制， 银盐以 硝酸银形式加入。 若主盐与还原剂 在同一溶液中 ( 例如以二甲 胺硼烷为还原剂的化学镀银溶液) ，则银盐以络盐形式加入以 提高镀液的稳定性。 , , ,,,中国 , , , 玻璃行业年会璧技术研讨会 节能 ? 环保 ? 创新 ? 发展 镀液中 银盐的含量高，可以 提高沉积速度，但是不能过高，以免镀液分解失 效。 , 还原剂 ( , 还原剂是在氧化还原反应里， 失去电 子或有电 子对偏离的物质。 还原剂失 去电子自 身被氧化变成氧化产物( 氧化剂和还原剂是相互依存的， 它们的关系如下式所示: 得到, 个电子 ， 被还原 氢化剂书 还原剂 , 还原产物斗 氮化产物 失去九 个电子 ， 被氧化 化学镀银工艺中 还原剂， 是为银离子还原为金属银提供电子的。常用的还原剂有甲 葡萄糖、 醛、 酒石酸钾 钠以 及二甲 胺硼烷等。 适当提高还原剂的含量，可以 提高银的沉积速度。 ,, 络合剂 ( 络合物又称为配合物或鳌合物， 是由 可以 接受孤对电 子对的原子或离子 ( 简称形成体或中 心体) 与一定数 目的可以提供孤电子对的离子或分子 ( 简称配体) 按一定组成和空间几何构型所形成的化合物。 中心体 ( 离子或原子) 配体 ( 单齿配体或多齿配体) 配合物 外界 络合物比具有相同配位原子的 非鳌合性配合物要稳定 。 多 一 伦试剂是 种络合 在银氨 物。 配离子,, ,) 中， 子为 物的 , ( ,, , , , 银离 配合 形成体， 心离子， 银 , 是中 它是 氨配离子中的 核心部分。 , 是同 , , 银离子配合的分子为配位体。 (, ,) , ( , ,为内界， , : , , ,为外界。 在硝酸银溶液中 加入氨水形成银氨配离子是实现完美银镜反应的关键所在， 它所起的 作用是: ?提高镀液的稳定性，防止金属离子水解沉淀， ?络合离子还原得到的 金属结晶 细密。 ?降低金属的沉积速度。 ,, ( 稳定剂 对于银盐和还原剂在同一溶液中，则需加入少量稳定剂，以防止镀液的自 分解。常用的稳定剂有浪化 朴 氰化钠、铜和铅的化合物硫,等。 , , 金属结晶的基本历程 ,(, 对金属镀层的三项基本要求 多伦试剂与还原剂反应生成金属银沉淀， 金属银沉淀到玻璃表面形成反光层。 要求镜子要有好的反光效果 即有高的反射率， 同时要求镜子要 有较强的抗腐蚀能力，即有较长的使用寿命。 要达到这两点 要求， 镀层的质 量是关键，对镀层的最基本的三项要求是: ?镀层要结构致密。 致密无孔的 镀层可使银面产生较高的反射率。若金属银晶体的 微粒较大，银层就不 能形成镜面反射，而形成漫反射( ?镀层厚 度要均匀。 厚度均匀的镀层可有效地保证镜子的使用寿命。 ?镀层与玻 璃基片之间的结合必须牢固。镀层不允许出现起鼓、爆皮等现象。 为满足以 上三项基本要求， 必须对玻璃基片的 质量提出高的 要求; 对玻璃表面要进行镀前预处理，改变玻 璃表面的化学性能: 镀液 ( 即还原液) 要具有恰当的配方;反应条件要得到很好的控制。 ,, 金属结晶的基本历程 ( ,,，中国玻璃行业年会贾 ,, 技术研讨会 ,, , 节能 ? 环保 ? 创新 ? 发展 一般盐类的结晶 ( 例如从,, 溶液中结晶,, 晶体) ,, ,, 是一个物理的 过程， 通过提高溶液中盐 (,, ,,) 的 浓度， 增 加其过饱和 度即可实现结晶。 而银镜反应是一个有电 加的化学反应， 子参 它是 通过还原剂将溶液中 的金属银离子还原成金属银原子而沉淀到玻璃基片上的 一个化学过程。 金属银在玻璃基本上结晶的 过程主要经过下列两个步骤， 首先是金属离子失去部分水化膜并获得电 形 子， 成在玻璃表面可以自 移动的原子— 吸附原子。 由 这是个金属离子放电步骤。 然后吸附原子在金属表面上移动， 寻找一个能量较低的 位置， 在脱除全部水化膜的同时， 成为其它原 子的生长点— 晶核， 或编入晶格。 这个步 骤可称为表面扩散步骤。 金属银沉淀到玻璃表面形成金属晶体最后形成反射层的过程就是这样由 一个金属银原子一个金属银原子 逐步生长而成的。 金属结晶的 过程总是先形成晶核， 然后由晶 核逐步长大为晶 但在结晶的过程中晶核的形成与晶 粒， 体的 长 大并不是截然分开的， 而是晶 体长大的同时， 又有新的晶 核形成。 二者的 速度， 对金属结晶的质量可能有很大 的差别。 如果晶 核形成速度比 较慢， 所获得的晶 粒就较细， 银层密 致， 镜子就能得到很好的镜面反射效果: 如 果晶体长大的 速度比 较快，则获得的晶粒就较粗， 甚至会使镜面形成漫反射。 ,, 玻璃表面的活化 ( 金属银离子 被还原成金属分子后， 实际上并不能与玻璃基片形成牢固的结合。 很容易从玻璃表面剥落下来。 为使银原子与玻璃表面形成牢固的结合， 在玻璃与银原子之间需要一个 “ 桥梁” 联系起来， 建起这个 “ 桥井 的工作便是玻璃表面的活化， 又称为玻璃表面的敏化。该 “ 桥梁” 便是亚锡离子。 在镀银前，用氯化亚锡溶液洗涤浸润待镀玻璃表面。 在发生银镜反应以 前，吸附于玻璃表面的亚锡离子先与银氨离子产生氧化还原反应: ,, ,: ,,, ,, ,, ,, ， ,， , 它使银粒子均匀地附 着于玻璃基片表面上， 初始银膜层， 成为 其后沉淀的 银粒以 组成初始银膜层的微粒为 晶核生长， 形成与玻璃表面牢固结合的金属银层 — 反射层。 二价锡离子的外层有 ,， 个电子， ,, 呈很强的变形能力。当 它因 溶液的表面张力附着于玻璃表面上时， 在 靠近,的 , 一面， 性电 一 隋 子对被推开， 相当于失去了 两个电 可以把这一面看成,, 而远离,的一面相当于 子， ,; ， , 增加两面个电 子， 故可看成是零价锡原子，即此时的锡原子可以 看成是: ,,,，, , ,,,,, ， , , , ,。 具有相同的 , , ,与, , 金属键， 产生结合。 易 从化学键的 观点看， 镀银玻璃表面实际上应具有下列结构: 玻璃,, ,, ,,, , , : , , ,,,, ,,,,,, ,, , , 锡的 “ 金属桥， ,, 的作用使银膜与玻璃表面的附着力大大提高。 看出， , ,, , 可以 银镜反应实际上的 过程 是: ?玻璃表面用,,: ,, 活化。形成金属桥 ,,, ,,, ?喷洒银氨溶液(形成金属银生长的晶核。 ?喷洒银氨溶液和还原液。 银原子在晶核上生长成为金属反射层。 玻璃表面吸附的二价锡离子的数量与敏化液在玻璃表面停留的时间无关， 而与清洗条件 ( 水压、 流速、 , , 值) 敏化液的 、 浓度和酸度有关， 也与玻璃表面的清洁程度 ( 预洗、 抛光效果) 有关。 , 实验室中的银镜反应 我们看一看实验室中是如何进行银镜反应的。 在洁 试管里加入, , 的,, , 挣的 , , ,,溶液， , 然后一边摇动 试管， 一边逐滴滴 , 稀氨 至 入, 的 水， 最初 产生的沉淀 恰好溶解为止。 再滴入, 醛， 滴乙 振荡后把试管放在热水中温热。 观察现象。不久可以 看到， 试管 内 壁上附着一层光亮如镜的金属银。 实验中 应注意以 下问 题。 ?试管必须洁净。 只有在洁净的 试管内 壁才能析出 均匀、 光滑、明亮的银镜。 不洁净的 试管， 只能生成黑 色疏松银的沉淀。洗净的 试管盛满水， 倒 去后，内 壁只留 下一层极薄、 均匀且透明的水膜， 没有水渍斑点。 , , , ,,,中国玻璃行业年会璧技术研讨会 ,, 节能 ? 环保 ? 创新 ? 发展 班 , ， 口妇 氨 水 川 卜 ?不能加入过量的氦水， 否则不仅试剂会失去 灵敏性， 而且加入醛后， 还容易 产生雷酸银 (,,) 雷酸 ,,,， 银受热或撞击能引起爆炸。 ?银氨溶液必须随配随用， 不可久置。 如果久置析出 叠氮化银 (,， 氮化银 (, ) 亚氨基化银 (, , ,, ， ) ,， 、 , ,， ) , 等爆炸性的沉淀物质。因此，实验结束时，应及时清理掉过剩的银氨溶液，以防止事故发生。 ?硝酸银和氨水的 浓度不能高， 一般以, 为宜，最高不超过, , ,, ?必须在水浴中 加热， 用酒精 不能 灯直接加热， 否则也有可能产生容易爆炸的雷酸银。 如果用乙醛进行银 镜反应，水浴温度应保持在, , , 。且先预 银氨溶液比试剂混合后再加热形成的银层厚且光亮( ,,, , 热 ?银镜反应必须在微碱性溶液中 进行， , , 一般应控制在,,, 为了 ，,。 使溶液呈微碱性， 在氧化银刚好溶解 后加入几滴,, , 的氢氧化钠溶液。 ?银氨溶液和含醛基物质混合后要立即轻微振荡试管， 馄合摇匀后再放入 水浴里加热。 加热时不能摇动试 管， 否则得不到光亮的银镜， 而是产生黑色疏松银的沉淀， ?实验完毕应立即 将试管中的 废液倾去，管内 壁银镜可加入一些稀硝酸加热即可除去， 然后将试管用水冲 洗。反应后的废液要及时处理，不可久置。 通过了 解实验室中的 银镜反应的过程和应注意的问 在银镜生产中 题， 会得到很多有益的启示， 比如如何才 能 获得品 质更好的银镜产品， 如何解决生产中 可能出 现的问 如何避免 题， 质量事故的发生等。 ?银镜生产中最为关键的是对原片玻璃的 预处 这包括对玻璃的预洗、 理， 抛光和洗涤。 很多银镜的 质量问 题都要是缘于预处理不好，比 如镜片的亮度不够， 镜片的耐腐蚀能力差， 镜片边角部有雾 斑等等。 ?实验中的洁净度也 包括所用的去离子水的水质情况， 银镜反应对去离子水的水质要 求很高， 一般要达到 , 兆欧， 厘米以上; 同时注意镀银前的冲洗水的 水压、 水量和冲洗角度， 防止敏化反应中的残液影响镀银反应的 质量。 ?我们常常 用氨水的用量来调节镀银反应的反 应速度， 但氨水的用量要有一个适当的 度。氨水用量过大， 会大大降低金属银的沉积速度，井且使后反应形成的 银层沉积受 镀银残液的影响使镜片出 现淡淡的黑色雾斑; 而氨水用量过小， 也会使银与玻璃的结合力降 低， 同时使银的转化率降 低，因 此我们调节镀银反应的速度可以 通过氨水的用量、反应温度、 溶液的浓度等多种因 素相共同 调节， 适当配合， 达到一个最佳状态。 ?要注意镀银反应的环境状况，因为在镀银反 应中有大量的氨气溢出， 如不能及时排出 这些氨气( 会使反 应速度大大降低。 ?银镜生产中 镀银液的 贮料罐采用塑料制品， 一般不会发生实验室中操作所讲的 爆炸现象， 但所用的贮料 罐必须定期进行清洗， 可用稀硝酸溶解贮料罐久置析出叠氮化银 (,, 氮化银 (, ) 亚氨基化银 (, ) ,, ， ) ,， 、 , ,, 等沉淀物质( 然后用去离子水清洗干净(向生产线供给镀银液的管路也应定期用稀硝酸进行清洗。 ?镀镜生产中镀银工艺是 采用相互对称的几对喷嘴喷洒镀银液和还原液， 要求各对喷嘴喷出的液雾在玻璃 上相互重叠， 形成一条对称的线带，使镀银液和还原液均匀的分布在玻璃表面。 作者简介 梁水生， ,, 年, ,日出 ,, 月, 生，男， 河北唐山 人，, , , 年 入河北大学红外物理专业学习，,, 年毕业分 , ,, 配 ,,’ 玻 业年会暨技术 , 中国 璃行 研讨会 ,, , 节能 ? 环保 ? 创新 ? 发展 到耀华玻璃集团 公司职工大学任教，, , , 年参加耀华优能镜业有限公司的筹建工作，该项目 , 为河北省, , , 年 , , 个重点项目 , , 之一，为此获河北省科技进步一等奖。 作者自 , ,年至今一直从事高级银镜玻璃的生产， , , 主要负责该生产线的工艺技术及生产管理工作，具有丰富 的生产实践经验，并通过学习、总结，掌握了 较详细的银镜工艺理论知识。 先后在国内 发表了多篇有关银镜的 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 。 作 单 秦 耀 优能 有限 司 , , , ,,, ,,,;,,, , , 者 位: 皇岛 华 镜业 公 ,, , , ,, ,, , ; , ,( , , , , ,,, ,, , , , , , , 通讯地址:河北省秦皇岛 市经济技术开发区衡山 路, 号 邮政编码:,,, ,,, 联系电话:,,, ,,, ,,, ,, , ,, , ,, ,中国玻璃行业年会咬技术研讨会 ,, 本TXT由“文库宝”下载: