纳米喷镀技术现状及其在汽车外饰件上产业化的

0 引言

近年来，纳米喷镀是被喻为替代传统电镀的一种环保高科技技术，能避免电镀对人体的危害及环境的污染。其通过应用化学原理，以直接喷涂的形式，使物体表面呈现金色、银色等各种高端镜面高光类似于电镀的效果[1]。经了解，纳米喷镀实质为精密化学反应涂装的一种，其基本化学原理是基于银镜反应，由硝酸银与氨水生成的银氨溶液中含有氢氧化二氨合银，这是一种弱氧化剂，它能把乙醛氧化成乙酸，乙酸又与氨反应生成乙酸氨，而银离子被还原成金属银[2]。还原生成的银附着在玻璃壁上，从而形成了银镜。其化学反应方程式如下：

1 发展历程

纳米喷镀又名“气溶胶体镀膜”，于20个世纪80年代由德国人发明，该技术具有环保性及美观性，但相对于传统电镀，其无论是在亮度、耐腐蚀性、耐磨性、或是耐高温性能方面，还是要略差一些，经过各种实验和改良后，应用光泽镀能接近到92%左右、耐腐蚀性可达80%、耐磨度达到70%左右，同时在特殊元件上可做到防电磁波导电功能[3]，但又因该工艺技术具有操作方便、成本低的优点，在欧美国家得到了广泛的应用，一直到今天。他们大量使用在装饰装修、标识标牌、工艺礼品上面。20世纪90年代中后期这个技术偶然引入我国，2000年左右在我国广东地区开始流行，慢慢覆盖到全国各地，十几年前因为网络技术的欠发达，没有很快进入人们视野。由于电镀因日益严重的污染问题而不断受到政府的调控，很多从事这一行业的人迫切需要找到合适的替代技术，近5年来随着网络进入千家万户，纳米喷镀这个词迅速让公众认知，并承载着“救市”的使命。

2 技术研究现状

作为国内首批较早研究推广应用纳米喷镀工艺技术的德奈米克公司，其于2006年公开一种纳米镜面喷镀工艺技术，对现有的纳米喷镀技术进行了改良提升，包括在喷涂底漆层时使用抗酸雨、抗紫外光侵蚀的氟碳树脂；在利用双头喷枪形成银镜面的还原工艺过程中，选用硼氢化钠作为强还原剂，其还原能力比传统的醛类化合物、葡萄糖、果糖等碳水化合物要强得多，反应时间由之前的2～3min缩短到10s之内[4]，大大提升了加工效率，减少喷涂银镜涂层原材料的损失。

西迪艾史纳米科技公司是近年来在该技术领域发展较快的代表之一，其公开了一种纳米喷镀的加工工艺，相对于现在技术中的三涂三烤工艺，改进后的工艺只需一涂一烤，生产工艺简单、成本低，适合于批量产业化。工艺中使用有机柠檬酸替代盐酸，且不含重金属，实现了环保的金属镜面效果[5]。

现有技术中，还有记载一种镜面纳米喷镀方法，其工艺包括基材表面处理—喷涂UV底漆层—烘烤—表面活化调整处理—喷涂镜面层(双头喷枪同时喷涂1:1～1.5的银氨溶液、硼氢化纳溶液)—镜面层稳定处理(无水亚硫配钠溶液)—喷涂面漆层—烘烤[6]，该工艺同样具有流程简单、操作简便安全、成本低，适用自动化、批量化生产的优点，尤其适用于木质基材或石膏板基材。

在公开的技术中，喷镀最佳温度通常在20～30℃，低于20℃时镀银反应变慢，成本增加，低于5℃时，镀银反应停止，不能作业，需要较为恒温条件下操作。主要原因为现有技术中，通常会把氢氧化钠加到A剂或B剂中，从而影响其寿命和稳定性。为解决此问题，有研究公开一种镜面纳米喷镀溶液及方法，纳米喷镀溶液由分开的三种溶液组成：含有硝酸银的A剂、含有葡萄糖的B剂和含有氢氧化钠的S剂，采用三头喷枪同时分开喷镀上述三种溶液。用于调节酸碱度的氢氧化钠溶液并没有加入A剂或B剂中，保证了其寿命和稳定性，且氢氧化钠的浓度是现有技术中的2～6倍，大大提高银镜反应速度，提高还原率，降低生产成本，0～40℃不需要恒温设备都可以正常生产[7]。

纳米喷镀可用于金属、树脂、塑料、玻璃、陶瓷、木材、塑木、磷美、钙塑、水泥等各种材料，这几乎涵盖了市面中的全部材质，进而衍生出了各种行业，其中包括但不限于电器、电脑手机、饰品、家具、工艺品等。该工艺在汽车中的应用，查询到较早的技术文献材料为日本株式会社前进的研究成果《银镜薄膜形成方法及包含该银镜薄膜的涂层的形成方法》，其中有记载到，由于之前提出的利用银镜反应制造装饰品的方法中，为了透过光线而形成十分薄的一层银薄膜，而获得的银薄膜的银彼此间容易发生脱落等，耐久性差，因此存在难以应用于特别需要耐热性、耐候性的汽车部件等的表面处理问题。故研究人员通过对银镜薄膜厚度，如0.01～0.03μm的涂层进行了各种深入研究，从而发现，只要将通常用作银镜反应处理液的两液体形式改为三液体形式、在预定时间内将三液体进行混合使用，形成的金属薄膜在外观上光泽度较好，进一步施加透光性树脂涂层，可以应用于需要耐久性和耐候性的汽车部件等的表面处理[8]。因此，该研究为后续国内纳米喷镀工艺技术在汽车上的进一步研究、推广、应用奠定了一些理论基础。

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