CN101287354A - 一种锡镍合金电磁屏蔽材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锡镍合金电磁屏蔽材料及其制备方法，其组成包括镀金属的纤维织物和表层的锡镍合金，锡镍合金是电沉积到镀金属的纤维织物表层上的；其制备包括：(1)用铬酸溶液浸泡化学镀金属的纤维织物，清水冲洗；(2)将络合剂、硫酸镍、氯化亚锡和添加剂配制得到电镀锡镍溶液，调节pH，采用镍阳极，浸镀化学镀铜或镍磷的纤维纺织品至置换反应完成，得到镀覆有锡镍合金的电磁屏蔽材料；(3)将电镀后的纺织品经水洗，涂覆低浓度的水性树脂，再经热定型机热烘干即得到锡镍合金电磁屏蔽材料。本发明材料屏蔽性能优异，耐腐蚀性能良好，可广泛应用于抗静电服、电磁辐射防护服、保密室的墙布和窗帘以及电缆屏蔽。

Description

一种锡镍合金电磁屏蔽材料及其制备方法

技术领域

本发明属电磁屏蔽材料及其制备领域，特别涉及一种锡镍合金电磁屏蔽材料及其制备方法。

背景技术

随着现代科技的发展和人们生活水平的不断提高，高科技电器产品得到越来越普遍的青睐，手机、电脑、电视机在给人们带来便利和享受的同时，由电磁辐射产生的问题也日益严重。为减少和避免电磁辐射对人体造成的伤害，电磁屏蔽织物的需求将越来越大，正朝着满足市场需求的方向快速发展。

与薄膜板材等电磁屏蔽材料相比，柔性电磁屏蔽材料(导电布)更贴近人们的生活。用电磁屏蔽织物做成的服装、包装袋、装饰材料等，既能满足人们日常生活的需要，又起到防护作用。柔性屏蔽材料既具有良好的导电性能，又能保持织物原有的某些特性，因而可以进行粘接、缝制，易于制成不同的几何形状(如导电泡棉、导电胶带)对辐射源进行屏蔽，而且还可以缝制成屏蔽服、屏蔽帽等使工作人员免受电磁波的辐射，是理想的电磁屏蔽材料。

屏蔽织物的出现和发展，距今已经历了3个阶段。从制定标准到20世纪70年代以前，屏蔽织物从无到有，逐步发展。屏蔽织物的使用，仅限于军工科研、医疗卫生和厂矿企业。70～80年代，屏蔽织物开始进入百姓家，发展迅速、品种增多、数量增大。90年代以后，继续快速发展，质量优化，数量激增，新品不断涌现。现已形成了一个涉及电子工业、纺织工业、生物医学和检测监督为一体的新兴产业。

近年来，我国特种防护织物和屏蔽、抗静电系列产品的开发、生产市场前景非常广阔。柔性屏蔽材料在民用领域也得到了较快的发展，环保服装就是其中一种。环保服装市场前景非常广阔，不仅金融、电信等这些长期处在高强度电磁辐射行业需要，学校、家庭等也都需要环保服装。学校电教室，家庭生活所用的各类电器(微波炉、冰箱、洗衣机、电脑等)所产生的电磁辐射，对人体都会造成一定伤害。随着人们生活水平的提高和健康意识的不断增强，今后多功能环保服装将会被消费者作为日常穿着的普通服装。

为提高电磁屏蔽织物的电磁屏蔽性能、导电性能以及耐腐蚀耐磨擦性能抗氧化性，中国专利CN1587494“一种电磁屏蔽纺织品及其制备方法”公开了一种通过在非金属纤维纺织品的纤维表面覆盖金属导电层使纺织品产生屏蔽效果的电磁屏蔽纺织品及其制备方法。该方法是在基材纤维表面上镀覆有金属铜、镍，形成铜、镍复合金属导电膜。即在基材纤维表面先采用化学镀铜，然后电镀镍，在基材表面形成铜镍复合金属导电膜，制备得到电磁屏蔽纺织品。

虽然通过化学镀铜电镀镍等步骤，会降低织物表面电阻值，提高织物的电磁屏蔽效能，但金属镍对部分人群的皮肤有致敏性，必须制成夹层才好使用，这严重制约了该类纺织品在民用防护方面的应用。

在未来防辐射织物中，对人体有保护性再赋予保健性是将来的发展方向，锡镍合金对人体无致敏性，在民用领域具有良好的发展前景。锡镍合金耐蚀性及抗变色性能明显优于单金属锡或镍镀层。锡镍合金镀层厚度在12～25微米时，其耐蚀性相当于同厚度的铜和镍双层镀层；当厚度为25微米以上时，其耐蚀性最好，可以和耐热镍铬铁合金的耐蚀性媲美。

锡镍合金有适度的耐磨性，镀层内应力小，镀层不会发生裂纹，剥落等现象，属于非磁性镀层，并具有良好的可焊性，适用于电子产品的电镀，在300℃以下镀层金相结构稳定，镀层性能不会发生变化。不同于纯镍、纯锡金属的光亮色泽，而具有柔和的黑灰色泽，从而具备了良好的装饰效果和较高的服用性能，同时又可避免纯镍对人皮肤的致敏性。目前，这种镀层除了应用于装饰性代铬镀层外，在电子、电器产品、精密机械产品、光学仪器照相器材以及化学器具等广泛领域内都得到了应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种锡镍合金电磁屏蔽材料及其制备方法，该材料具有良好的电磁屏蔽特性，在空气中有良好的抗氧化性和耐腐蚀性，制备工艺简单，环保。

本发明的一种锡镍合金电磁屏蔽材料，其组成包括镀金属的纤维织物和表层的锡镍合金，锡镍合金是电沉积到镀金属的纤维织物表层上的。

所述的镀金属的纤维织物为镀铜尼龙布、镀铜网格布MF36或化学镀镍-磷合金织物。

所述的电磁屏蔽材料表面电阻为40～60mΩ/cm²。

本发明的一种锡镍合金电磁屏蔽材料的制备方法，包括：

(1)用3mol/L的铬酸溶液200mL浸泡化学镀金属的纤维织物30s，用清水冲洗；

(2)将150～200g/L的络合剂、30～75g/L的硫酸镍、7.5～10g/L的氯化亚锡和添加剂，配制得到电镀锡镍溶液，调节pH在8～9，采用镍阳极，在25～30℃下，阴极电流密度为0.67～1A/dm²时，浸镀化学镀铜或镍磷的纤维纺织品至置换反应完成，电镀时间为480s，得到镀覆有锡镍合金的电磁屏蔽材料；

(3)将电镀后的纺织品经水洗，涂覆质量浓度为3％的水性树脂，再经热定型机热烘干即得到本发明锡镍合金柔性电磁屏蔽材料。

所述的步骤(1)中的纤维织物为镀铜尼龙布、镀铜网格布MF36或化学镀镍-磷合金织物。

所述的步骤(2)中的络合剂为焦磷酸钾。

所述的步骤(2)中的添加剂为甘氨酸、氯化铵或L-半胱氨酸中的两种，其浓度分别是10～15g/L的氯化铵、5～10g/L的甘氨酸或5g/L L-半胱氨酸。

所述的步骤(3)中的水性树脂为一种脂肪族水性聚氨酯。

本发明采用三元电子科技有限公司生产的镀铜纤维织物和实验室自制镀镍磷织物为基材，通过电镀的方法镀覆一种锡镍合金，得到柔性电磁屏蔽材料，具有良好的电磁屏蔽特性，导电性能优异。由于其具有柔和的黑灰色泽，不同于纯镍、纯锡金属的光亮色泽，从而具备了良好的装饰效果和较高的服用性能，同时又可避免纯镍对人皮肤的致敏性，不仅可以用于抗静电服、电磁辐射防护服、保密室的墙布和窗帘以及电缆屏蔽，还可以加工成导电胶带、软排线、导电泡棉和导电衬垫等用于高档电子产品(如电脑、移动电话、彩电和微波炉等)内防止电磁干扰和辐射。

有益效果

(1)本发明屏蔽材料含有的金属具有良好的电磁屏蔽特性，导电性能优异。

(2)该电磁屏蔽材料具有良好的耐腐蚀性、装饰性能和服用性能，且手感柔软、透气性好、对人体无致敏性。

附图说明

图1是对化学镀铜后的尼龙织物进行电沉积锡镍合金后的扫描电镜照片；

图2是对化学镀铜后的尼龙织物进行电沉积锡镍合金后的扫描显微镜照片；

图3是对化学镀铜后的网格布进行电沉积锡镍合金后的扫描显微镜照片；

图4是对化学镀镍磷后的尼龙织物电沉积锡镍合金后的扫描显微镜照片；

图5是化学镀铜或镍磷后的涤纶织物进行电沉积锡镍合金后织物纤维的结构示意图；

图6是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

本实施例采用三元电子科技有限公司生产的镀铜尼龙布为基材，其步骤如下：第一步，预处理。采用3moL/L的铬酸溶液降解以去除化学镀铜后的织物纤维表面的氧化物及污物；

第二步，水洗。用清水洗去织物上残留的酸液，以及重金属离子；

第三步，电镀。采用镍阳极，下列配方配制电镀锡镍溶液：

焦磷酸钾  K₄P₂O₇·3H₂O 150g/L

硫酸镍    NiSO₄·6H₂O  30g/L

氯化亚锡  SnCl₂·2H₂O  7.5g/L

氯化铵    NH₄Cl        10g/L

甘氨酸    C₂H₅NO₂      10g/L

pH        8～9

温度      25～30℃

阴极电流  0.67～1A/dm²

电镀时间  480s

经过以上步骤，得到表面致密均匀的锡镍合金柔性电磁屏蔽材料。

第四步，涂覆保护层。用于保护纤维层免受磨损及污染，将第二次电镀得到的纤维纺织品经水洗后，涂覆低浓度的水性树脂，再经热定型机如烘干即得到本发明所述的柔性电磁屏蔽材料。

第五步，将柔性电磁屏蔽材料放在盛有NaCl(CP)，50g/L，pH 6.5～7.2的盐雾箱内，对试样进行中性烟雾试验，测定织物的耐蚀性能。

实施例2

本实施例采用三元电子科技有限公司生产的镀铜尼龙布为基材，其步骤如下：

第一步，预处理。采用3moL/L的铬酸溶液降解以去除化学镀铜后的织物纤维表面的氧化物及污物；

第二步，水洗。用清水洗去织物上残留的酸液，以及重金属离子；

第三步，电镀。采用镍阳极，下列配方配制电镀锡镍溶液：

焦磷酸钾    K₄P₂O₇·3H₂O    150g/L

硫酸镍      NiSO₄·6H₂O     30g/L

氯化亚锡    SnCl₂·2H₂O     7.5g/L

氯化铵        NH₄Cl       10g/L

L-半胱氨酸    C₃H₇NO₂S    5g/L

pH            8～9

温度          25～30℃

阴极电流      0.67～1A/dm²

电镀时间      480s

经过以上步骤，得到表面致密均匀的锡镍合金柔性电磁屏蔽材料。

第四步，涂覆保护层。用于保护纤维镀层免受磨损及污染，将第二次电镀得到的纤维纺织品经水洗后，涂覆低浓度的水性树脂，再经热定型机如烘干即得到本发明所述的电磁屏蔽纺织品。

第五步，将柔性电磁屏蔽材料放在盛有NaCl(CP)，50g/L，pH 6.5～7.2的盐雾箱内，对试样进行中性烟雾试验，测定织物的耐蚀性能。

实施例3

本实施例采用三元电子科技有限公司生产的镀铜网格布MF36为基材，其步骤如下：

第一步，预处理。采用3moL/L的铬酸溶液降解以去除化学镀铜后的织物纤维表面的氧化物及污物；

第二步，水洗。用清水洗去织物上残留的酸液，以及重金属离子；

第三步，电镀。采用镍阳极，下列配方配制电镀锡镍溶液：

焦磷酸钾    K₄P₂O₇·3H₂O    150g/L

硫酸镍      NiSO₄·6H₂O     30g/L

氯化亚锡    SnCl₂·2H₂O     7.5g/L

氯化铵      NH₄Cl           10g/L

甘氨酸      C₂H₅NO₂         5g/L

pH          8～9

温度        25～30℃

阴极电流    0.67～1A/dm²

电镀时间    480s

经过以上步骤，得到表面致密均匀的锡镍合金柔性电磁屏蔽材料。

第四步，涂覆保护层。用于保护纤维镀层免受磨损及污染，将第二次电镀得到的纤维纺织品经水洗后，涂覆低浓度的水性树脂，再经热定型机如烘干即得到本发明所述的电磁屏蔽纺织品。

第五步，将柔性电磁屏蔽材料放在盛有NaCl(CP)，50g/L，pH 6.5～7.2的盐雾箱内，对试样进行中性烟雾试验，测定织物的耐蚀性能。

实施例4

本实施例采用实验室自备化学镀镍-磷合金织物为基材，其步骤如下：

第一步，预处理。采用3moL/L的铬酸溶液降解以去除化学镀镍磷后织物纤维表面的氧化物及污物；

第二步，水洗。用清水洗去织物上残留的酸液，以及重金属离子；

第三步，电镀。采用镍阳极，下列配方配制电镀锡镍溶液：

焦磷酸钾    K₄P₂O₇·3H₂O    200g/L

硫酸镍      NiSO₄·6H₂O     75g/L

氯化亚锡    SnCl₂·2H₂O     10g/L

氯化铵      NH₄Cl           15g/L

甘氨酸      C₂H₅NO₂         5g/L

pH          8～9

温度        25～30℃

阴极电流    0.67～1A/dm²

电镀时间    480s

经过以上步骤，得到表面致密均匀的锡镍合金柔性电磁屏蔽材料。

第四步，涂覆保护层。用于保护纤维镀层免受磨损及污染，将第二次电镀得到的纤维纺织品经水洗后，涂覆低浓度的水性树脂，再经热定型机如烘干即得到本发明所述的柔性电磁屏蔽材料。

第五步，将柔性电磁屏蔽材料放在盛有NaCl(CP)，50g/L，pH 6.5～7.2的盐雾箱内，对试样进行中性烟雾试验，测定织物的耐蚀性能。

经测试，使用本发明实施例的柔性电磁屏蔽材料，由于选取锡镍合金镀层为表面层，光泽柔和、手感柔软、透气性好、对人体无致敏性，它不仅可以用于抗静电服、电磁辐射防护服、保密室的墙布和窗帘以及电缆屏蔽，还可以加工成导电胶带、导电泡棉和导电衬垫等用于高档电子产品(如电脑、移动电话、彩电和微波炉等)内防止电磁干扰和辐射。

Claims (7)

1.一种锡镍合金电磁屏蔽材料，其组成包括：镀金属的纤维织物和表层的锡镍合金，锡镍合金是电沉积到镀金属的纤维织物表层上的。

2.根据权利要求1所述的锡镍合金电磁屏蔽材料，其特征在于：所述的镀金属的纤维织物为镀铜尼龙布、镀铜网格布MF36或化学镀镍-磷合金织物。

3.根据权利要求1所述的锡镍合金电磁屏蔽材料，其特征在于：所述的电磁屏蔽材料表面电阻为40～60mΩ/cm²。

4.一种锡镍合金电磁屏蔽材料的制备方法，包括：

(1)用3mol/L的铬酸溶液200mL浸泡化学镀金属的纤维织物30秒，用清水冲洗；

(2)将150～200g/L的络合剂、30～75g/L的硫酸镍、7.5～10g/L的氯化亚锡和添加剂，配制得到电镀锡镍溶液，调节pH在8～9，采用镍阳极，在25～30℃下，阴极电流密度为0.67～1A/dm²时，浸镀化学镀铜或镍磷的纤维纺织品至置换反应完成，电镀时间为480s，得到镀覆有锡镍合金的电磁屏蔽材料；

(3)将上述材料经水洗，涂覆质量浓度为3％的水性树脂，再经热定型机热烘干即得到锡镍合金柔性电磁屏蔽材料。

5.根据权利要求1所述的锡镍合金电磁屏蔽材料，其特征在于：所述的步骤(2)中的络合剂为焦磷酸钾。

6.根据权利要求1所述的锡镍合金电磁屏蔽材料，其特征在于：所述的步骤(2)中的添加剂选自甘氨酸、氯化铵或L-半胱氨酸中的两种，其浓度分别是10～15g/L的氯化铵、5～10g/L的甘氨酸或5g/L L-半胱氨酸。

7.根据权利要求1所述的锡镍合金电磁屏蔽材料，其特征在于：所述的步骤(3)中的水性树脂为一种脂肪族水性聚氨酯。

Images