新型电磁防护涂料研究.pdf

摘要逛惑翰护涂默邋冀戏本低、工艺锋谯、逶鼹犍强、五鬻姆爨设餐等燃点，在电磁防护裙辩中疆受脊昧本文研究了爵电填料的添加艇、偶联剂和有机膨懑±鼹妻§入量与方式、及镶覆套震等对溶秘楚导惫蠖缝黎惑逡霉蘩蛙麓豁嚣璃，找出了它们的最健加入爨和加入方式对电磁翰护材料的围内外研究现状进行了麓竞，默电礅臻与奄蘧滚理谂及奄磁滚每霹辩之涵斡交互捧嚣惑菠，采溪瑟的恩路和方法，采用化学锻和～种F e 鹭抉化学沉积法制辑了耨型的电磁随护奉耋辩≥} 象麓先建懿溺试势辑手浚稀究了祷粉在2 ～i 8 G 疆电磁渡颟敬藩藩游电磁渡趿牧矬黢翻在i ∞K 鞋z ～i ．5 G 挂甚漱磁波频段落蹬趣电磁波羼簸馊熊涂辩黼备工艺中，锅耪添麴繁不同，涂瓣的憔能不同蕻添加黛为6 5 ～7 5 ％霹，涂瓣豁瞧娆爨好攥鞭裁、鸯撬膨溺圭馋惫添魏裁热入鹫涂瓣中，羧繁了骥料铜粉的分数憾和抗氧化性偶联剂和肖机膨润土的加入量分别为O ．2 ～e ．3 ％、2 ％惹言麦穗本文中采用化学镀工鼓，在轻质无机芯材( 鞭撰、窑心微球) 的表磁包覆一瑟导窀金震 0( 3 ～3 )蠢照，在及应体系中，[ e u ( N H 12 + 浓瘦远低予[ 豫( N 鞋 浓度，鼹以渡反应△G < 0 ，反应可以遘行。

在强震上沉积A g 瓣复废申，镶离子还与镪发囊了置换反应，镶l 沉积在锈表瑟实验中，将不丽反应时闻得到静镀银铜粉作为簿毫壤精制器成涂鼷，测试其导电性，确定了化学镀银反应进行的最佳时润，络聚见下袭3 、i 袭3 ～l 纯学镀镊反怒雾孛阁对镀镟镊耪等嗽蛙的影蛹下曲3 一i 豁f e c to fr 世8 e t i o 秘t i 辩o fe l e e t r o l e s ss i i v e rp 】a t i 勰o nt h ee l e c t r i c a lp r o p e r t yo fC up o w d e rp a r t i c l e s反应瞢重阳( m i n )1 53 06 0尊g 表嚣亳隰辫( Q ／c 瓣0e 0 《5 巷§0 8 髹0 ．0 0 2 5§∞1 7可觅，隧赣伲学镀镊纛艘时闯戆怒长，反痘憝囱突全，镀镊糖体戆导泡1 隆逐渐蹭搬偿笈应6 0 分镣牟嚣9 0 分镑露，箕导电像已麓鬻不大繇汉考虑裂缝济和效率斡闷题，菠藏时润不必再罐热，爱液∞分镑为往为了避～步确定粉体表面镀覆的念属膜的完整性及其成分，实验中对德覆铜一银金属粉避芎亍了X 射线夸蠢煞的测定，工髂电压为3 5 K V ，电流为3 5 m A 。

其X 鞠避烈如图3 ～l ，圈3 ～2 所示L ～一川《二～欠羔、l北京工业大学工学硕士学位论文图3 一l 中各衍射峰的d 值依次为2 ．3 5 6 4 ，2 ．0 8 3 2 ，2 ．0 5 2 6 ，L ．8 0 6 4 ，1 ．4 5 0 7 ，1 ．2 7 6 9 ，1 ．2 3 1 1 j ＼．¨』( ■．足⋯焱图3 —2 中各衍射峰的d 值依次为2 ．3 5 2 8 ，2 ．0 8 0 5 ，2 ．0 4 7 3 ，1 ．8 0 3 0 ，1 ．4 4 2 7 ，1 ．2 7 4 0 ，1 ．2 3 0 8 将两图对比，都存在铜的衍射峰：d = 2 ．0 8 3 2 ( 2 ．0 8 0 5 ) ，1 ．8 0 6 4 ( 1 ．8 0 3 0 ) ，1 ．2 7 6 9 ( L ．2 7 4 0 ) 和旭的衍射峰：d = 2 ．3 5 6 4 ( 2 ．3 5 2 8 ) ，2 ．0 5 2 6 ( 2 ，0 4 7 3 ) ，1 ．4 5 0 7 ( 1 ．4 4 2 7 ) ，1 ．2 3 l l ( 1 ．2 3 0 8 ) 图3 —2 中C u 衍射特征峰强度较弱，A g衍射峰强度则较强。

因此，X R D 测定( 图3 一l 、图3 —2 ) 与导电性( 表3 —1 ) 结果共同说明，进行了6 0 分钟化学镀银的粉体表面的金属银层比进行了1 5 分钟化学镀银的粉体表面的银层厚，但是银仍很薄且没有完全覆盖C u 层34 ．2 空心微珠表面镀覆金属粉体性能研究我们空心微珠做芯材，在其表面进行铜、铜／银和铜／镍金属化，用扫描电镜、x 射线衍射仪观察和分析了表面包覆金属的形态与成分，进而将导电粉体制备成涂料，对涂层的电磁屏蔽和吸波性能进行了研究篱3 鬻传缝化学镀] 二芝制备复合孕电填辩薰篡篇墨喜墨墨鼎群舞鼍量量蹴麓攀鼍墨曩瞄攀掌躺毫葛鼍苣篁篡糍墨—嘲麓墨篇篇皇皇瞄蔓螺舞篇晕曩墨■—蠢翻寰墨篁瓮蕊高鼍舅嘲簿拦端曩薯} s 13 2 ．1 壤覆金媾鞍子装鬻形态及成分努糖秀了熬诧攀镀爨跨，空心辩爨裘慈镶覆懿盛鼷始露蜜长，裁露稽裂较宠蘩瀚会鼹骥，实验中，我们琴{ j 愆扫攒电镜来蕊察了不间反应时闷秘畿蓠铺夜徽豫裘霹的生长形态圈争3 醇，b ≥，e ) 分鄹魁发簸对褥为2 0 势锄、4 0 分辨、∞分钟豹空心徽豫袭聪镀锅戆S 黥照片蘸3 —3 秘搿3 喵空心擞璐嵌隧纯攀镀铡羚体s 麟爨辩8 ) 2 。

m i mb ) 婚m in Jc ) 8 鼢i n戳g ，3 —3s 臻蔽蕊一∞城娃￡鞴§瀚e r §辩} t i e 砉e # x 辩矗，嚣蠢i 戤t # 酚辩_ 褥盎主鞠￡e 是 砖辩m i 僦￡e 瓢j 0 京工篷大学工学碾士学位论文内图中可以看出，微珠波嚣包覆的金属铜层，慰先以若干点为中心形成若干小的金属突起，逐渐长大，最后逢成一片，得到鼠有一定厚度的忿属层因瑟，要获零竞整豹金属题覆鼹，必须骞足够黥反应避阕化学镀可以叙述为一种用以沉积金属的、可控制的、自催化的化学还原反应过程萁琢理是：将粒子经敏纯楚蓬，馊粒子表嚣啜臻一瑟其寿还爨瞧戆金属离子，随飚进行活化处理，将具肖催化作用的金属由离子还原为原予，使粒子表硒形成一层具有催化活性的金耩层，然后送行化学镀反应姆经过预处理意的原料粒子浸入P H = 1 2 ～1 2 ．5 的化学镀铜液中，在粒子的催化表面发生下述葳应，使粒子表灏包覆上金属铜殿e u ”+ 2 } { C } 1 0 + 4 0 睡{ ～一—- e H + 2 H e 0 0 一+ } 1 2 { + 2 } 1 2 0( 3 —4 )在实验的反应条件下，微珠表面金属铜层的生长是以金属活性点开始生长，逐灏长大，最终密球狭突起紧整稳滚缢残究整数毽覆瑟。

然而，即使镀覆完整金属铜层的空心微珠导电颗粒，暴露在空气中，也易氧化，表面由鲜亮的金耩镝的红色转交为铜的氧纯扬的红褊色，警电缝急裁下降所以，我们采朋在铜的外面再甑覆一层金属锒溅镍的方法来防止铜氧化镀镍可赋予铜粉较好的抗氧化性和磁导率，可应用于吸波材料，镀银可提高铜熬抗氧化性、导电瞧和瞧磁羼薮性熊我们在包覆铜的空心微珠表面进行了为时6 0 分钟的化举镀银反应，利用x瓣线袈亏龛砉仪对萁表潦成分遴行溺试，来判凝伲学镀镊屡楚孬宠整，工痒电压瓷3 5 K V ，电流为3 5 f f l A ，其x R D 谱图如下图3 —4 所示第3 章传统化学镀一[ 艺制各复合导电填料A gA iA gA gj文儿几20( )图3 —4 空心微珠表面包覆金属铜银粉体x R D 谱图F i g ．3 —4X R Ds p e c t r ao fC u —A g —c o a t e dc e n o s p h e r ep a r t i c l e s图3 —4 中，各衍射峰d 值依次为：d = 2 ．3 5 9 9 ，2 ．0 4 4 7 ，1 ．4 4 4 7 ，1 ．2 3 1 7 对照标准图谱，确定与纯金属单质银的特征峰值相吻合。

测试结果表明，微珠表面包覆了一定厚度、相当完整的金属银层，铜基本没有探测到因此，在芯材粉体表面用化学镀银工艺包覆的银层，常很薄且不完整，但如果是易被镀覆的粉体( 如空心微珠) ，控制好反应程度，也能得到较完整的银层( 如图3 —4 ) 3 ．422 电磁防护性能测试3 ．4 ．2 ．2 ．1 电磁屏蔽性能我们将实验中得到的表面化学镀铜、铜／银的空心微珠导电粉体制备成涂料，测试了1 0 0 K H z ～1 ．5 G H z 频段范围内，厚度不大于1 1 0 微米的涂层的电磁屏蔽性能结果如图3 —5 、图3 —6 所示北京工业大学工学硕士学位论文电磁群蔽效能．2 0 一 粤一4 0．6 0频率( G H z )图3 —5 空心微珠表面镀铜粉体所制涂层的电磁屏蔽性能F i g ．3 —5E l e c t r o m a g n e t i cs h i e l d i n ge f f e c t i v e n e s so fC u —c o a t e dc e n o s p h e r ep a r t i c l e s图3 —5 是空心微珠表面镀铜粉体所制涂层的电磁屏蔽性能。

由图可知，经过表面c u 金属化后的空心微珠，制备成电磁屏蔽涂料，在l o o K H z ～1 ．5 G H z 电磁波频段范围内，具有电磁屏蔽效能，其屏蔽效能在一4 0 d B 左右测试了银包覆铜粉体所制备涂层在1 0 0 K H z ～1 ．5 G H z 电磁波频段范围的电磁屏蔽性能，如图3 —6 所示第3 章传统化学镀工艺制备复合导电填料频率( G H z )图3 —6 空心微珠表面镀铜／银粉体所制涂层的电磁屏蔽性能F i g ．3 —6E l e c t r o m a g n e t i cs h i e l d i n ge f f e c t i V e n e s so fC u —A g —c o a t e dc e n o s p h e r ep a r t i c l e s由图可知，银包覆在铜粉表面，增加了铜的导电性，因此具有了更好的电磁屏蔽性能在1 0 0 K H z ～1 ．5 G H z 电磁波频段范围内，镀银铜粉的电磁屏蔽性能可达一6 0 d B 根据s c h e l k u n o f f 的电磁理论，屏蔽效果由电磁波能量的吸收衰减A 、表面单次反射衰减R 和内部多次反射衰减B 构成，S E ( d B ) = A + R + B( 3 —5 )其中A = 一1 ．7 d √，／pR = 一5 0 + l o l o g ( p ×f )p 为体积电阻率( Q ·c m ) ：f 为频率( 洲z ) ；d 为屏蔽层厚度( c m ) ；当电磁波能量的吸收衰减值A 在一1 0 分贝以上时，内部多次反射衰减值B因过小可以忽略不计，则屏蔽效果s E 可简化为：s E ( d B ) = 1 0 1 0 9 ( p ×f ) ～5 0 —1 ．7 d √厂／p( 3 —6 )。

邶啪专；瑚珈邶电磁屏蔽效能一dB—北京工业大学工学硕士学位论文因此，材料的屏蔽效果与材料的电阻率，屏蔽层的厚度以及入射电磁波的频率密切相关，降低材料的电阻率是提高材料电磁屏蔽性能的关键出于金属银具有极好的导电性及良好的抗氧化性，因此在镀铜层的外面包覆～薄层金属银，提高了铜层电磁屏蔽性能34 ．2 ．2 ，2 吸波性能对于频率分别在1 0 0 K H z ～3 0 0 M H z 和3 0 0 M H z ～3 0 0 0 0 0 M H z 的高频电磁波和微波，特别是微波辐射，也常利用吸收材料进行微波吸收它是根据匹配谐振原理研制而成，主要是将微波能转化为热能最常见的是应用吸波涂料吸收电磁辐射杂波金属微粉对于单层吸波涂层，假定底板金属是理想导体，根据传输线理论，在空气与涂层的界面上，当电磁波由空气向涂层作垂直入射时，R = 2 0 l gr } = 2 0 l g } 三：二鱼；；z = ，7 确D ，d )( 3 —7 )空气与涂层界面处的输入阻抗n =摆= 岛蔷t a n 氏= ￡ S和t a n 占 告分别是涂层介质的电损耗和磁损耗的正切；y 是电磁波在涂层中 ∥r —j —一／ 的传播常数，且有，= 口+ 妒= ／∞、／。