CN107723660B - 一种bn/碳化物涂层复合碳纤维电磁屏蔽材料的制备方法 - Google Patents

一种bn/碳化物涂层复合碳纤维电磁屏蔽材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种BN/碳化物涂层复合碳纤维电磁屏蔽材料及其制备方法，电磁屏蔽材料由碳纤维基体及其表面的BN/碳化物复合涂层构成；所述BN/碳化物复合涂层下层为BN层和上层为TiC、VC或ZrC等碳化物涂层。其制备方法是将碳纤维经过高温处理后，采用丙酮洗涤，再以碳纤维为基体，在其表面通过磁控溅射法依次制备BN涂层和碳化物涂层；制得的电磁屏蔽材料在非常宽的频带范围内具备良好的电磁屏蔽效果，能够有效地调整碳纤维的电磁参数，同时该复合纤维保持原碳纤维的优异性能，具有高强度、高模量、耐腐蚀性和优异的热稳定性等综合性能，且该复合碳纤维直径改变小，柔韧性好，可进行纺丝，且其制备方法操作简单、成本低，满足工业化生产。

Description

一种BN/碳化物涂层复合碳纤维电磁屏蔽材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种电磁屏蔽材料；特别涉及一种BN/碳化物涂层复合碳纤维电磁屏蔽材料及其制备方法，属于电磁屏蔽材料领域。
背景技术
随着现代电子科技的高速发展，电子电器和无线电通讯得以普遍使用，随之带来的电磁辐射问题也日益严重，其己成为继噪声污染、大气污染、水污染、固体废物污染之后的又一大公害。电磁波不仅干扰各种电子设备的正常运行，影响人类的身体健康，更会造成信息泄露，威胁国家的政治、经济和军事安全。因此，探索高效的电磁屏蔽材料已经成为迫切需要解决的问题。
用碳纤维作为增强体制备的复合材料因具有高强度、高模量、低密度、耐腐蚀、耐高温等一系列的优异性能，有望代替传统的金属屏蔽材料，用于各种电子元器件中。但碳纤维本身电阻率高，磁导率低，难以满足电磁屏蔽材料的性能要求。同时许多材料要在高温下使用，一般金属涂层碳纤维在高温下磁性能显著降低，难以满足高温需求。因此将碳纤维与碳化物涂层结合，并加以界面相调整二者的匹配性，有望获得满足高温使用条件且具有增强和屏蔽双重功能的新型增强体材料。
中国专利(申请号：CN201610866594.3)公开了一种原位自生ZrC-M7C3复合碳化物涂层的制备方法，具体公开了将W、Cr3C2、C及Fe-Ni合金粉末按比例配比混合均匀后装入送粉器中，采用等离子熔覆工艺在基板上制备涂层。制备得到的涂层中密度大的ZrC颗粒能均匀分布，没有沉淀现象和溶解现象。但该方法不适用于在纤维表面生成陶瓷涂层，且制备工艺复杂。
中国专利(申请号CN201510318500.4)公开了一种碳纤维表面射频磁控溅射制备SiC涂层的方法，具体公开在碳纤维表面通过射频磁控溅射制备SiC涂层，得到镀层均匀，强度有一定程度提高的SiC涂层碳纤维。但该方法制备得到的涂层碳纤维在高温下会由于硅与碳纤维之间的反应以及二者热膨胀系数差异较大等原因造成强度大幅度降低。
中国专利(申请号：CN201110007983.8)公开了一种纤维表面氮化硼涂层的制备方法，具体公开了在氮气氛围下，氮化硼在沉积炉膛内沉积于纤维表面形成涂层，该方法可使氮化硼涂层均匀涂敷在纤维表面，厚度均一。但该方法操作复杂，对设备和技术要求很高，不适用于大批量生产。
磁控溅射法是一种新型涂层制备技术，同时是一种非常简便的在纤维表面进行涂层的手段，具有沉积速度快、薄膜与基体结合好、薄膜纯度高、致密性好、成膜均匀性好、镀层厚度和颗粒大小可精确控制等优点，因此在很多领域都得到了广泛应用，但在BN/碳化物涂层复合碳纤维材料方面并未有应用。
发明内容
针对现有镀层碳纤维材料高温下难以满足使用要求等弊端，本发明的第一个目的是在于提供一种兼具优异力学性能和良好电磁屏蔽性能，且可在高温下使用的BN/碳化物涂层复合碳纤维电磁屏蔽材料，解决了现有碳纤维作为电磁屏蔽材料在高温条件下使用过程中存在的电磁参数低，不能满足高温下电磁屏蔽材料要求的问题。
本发明的另一个目的是在于提供一种基于磁控溅射法在碳纤维表面制备BN/碳化物涂层的方法，通过磁控溅射法能在碳纤维表面制备厚度均匀、致密性好、结合性好、纯度高的复合涂层，且具有沉积速度快、操作简单、低成本的特点。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种BN/碳化物涂层复合碳纤维电磁屏蔽材料，其由碳纤维基体及其表面的BN/碳化物复合涂层构成；所述BN/碳化物复合涂层由下层BN层和上层碳化物层组成；所述碳化物层选自TiC层、VC层或ZrC层。
本发明的技术方案中首次提出在碳纤维表面制备BN/碳化物复合涂层。碳化物具有高硬度、低摩擦系数、抗氧化性好、耐高温的优良性能。其为介电损耗材料，可以吸收电磁波，以热能的形式散发，从而具有较好的吸收电磁屏蔽效能。在碳纤维表面涂覆碳化物层可提高涂层碳纤维的电导率，增加电磁波的涡流损耗，从而起到吸收电磁波，增加吸收电磁屏蔽效能的作用，同时，碳化物的加入还可提高涂层碳纤维的硬度和抗氧化性。但现有技术中存在的问题是如果直接在碳纤维表面涂覆碳化物层，会因制备过程中碳化物与碳纤维反应，且二者热膨胀系数存在较大差异，从而高温环境下会降低碳纤维的强度。BN具有类石墨结构，与碳纤维的密度、化学性能相似，且BN为良绝缘体，对材料的介电常数几乎无影响。因此在碳化物和碳纤维中间加入一层BN层作为界面相，可匹配二者的介电常数，阻止二者之间的界面反应，且BN层与碳纤维之间以及BN层与碳化物涂层之间结合良好，有利于提高BN/碳化物涂层复合碳纤维电磁屏蔽材料的力学性能和电磁屏蔽性能。
优选的方案，所述BN/碳化物复合涂层为BN/TiC涂层、BN/VC涂层或BN/ZrC涂层。
较优选的方案，所述BN层的厚度为30～300nm。
较优选的方案，所述碳化物层的厚度为70～700nm。
优选方案中涂层厚度的选择主要从吸收波段、纤维直径、纤维密度等方面加以考虑，碳纤维本身直径为7μm，具有密度小、轴向强度高的特点，涂层总厚度过大会导致纤维直径改变过大，重量增加，影响纤维在电磁屏蔽器件中的使用；涂层总厚度过小，对碳纤维本身的电磁参数起不到较好的调节作用，因此，优选方案中涂层总厚度为100～1000nm。下层BN层的厚度过大，会减弱碳化物层对电磁波的损耗，无法达到电磁屏蔽的效果，过小起不到阻隔碳纤维和碳化物层的作用，无法较好的匹配二者的热膨胀系数，因此优选方案中下层BN层厚度为30～300nm，上层碳化物层厚度为70～700nm。
较优选的方案，所述BN层和所述碳化物层的杂质含量均不超过0.01％。
本发明还提供了一种制备所述的BN/碳化物涂层复合碳纤维材料的方法，该制备方法是将碳纤维经过650～750℃高温处理后，采用丙酮洗涤，得到预处理碳纤维；以所述预处理碳纤维为基体，通过磁控溅射法在所述基体表面依次制备BN层和碳化物层，即得。
本发明通过对碳纤维进行高温处理及丙酮洗涤处理，能有效改善磁控溅射法在碳纤维表面的成膜能力。碳纤维通过高温处理，能将其表面的有机成分碳化脱除，同时能使碳纤维表面粗化，再结合丙酮洗涤进一步清除表面杂质，同时保护碳纤维表面免受损伤，经过预处理过程能大大提高生成的BN层与碳纤维表面之间的结合能力，更好的调节二者之间的热膨胀系数，从而获得均匀性好、致密及结合性好的复合涂层。
优选的方案，所述高温处理的时间为5～20min。优选的高温处理时间范围内，能有效脱除碳纤维表面的有机成分，并对碳纤维表面适当粗化。
优选的方案，所述洗涤采用超声洗涤方式，洗涤的时间为10～30min。
优选的方案，所述BN层通过射频磁控溅射法制备时，射频磁控溅射条件：溅射前真空度为1.0×10-3～1.0×10-4Pa，射频溅射功率为100～3000W，沉积时间为30～300min，靶和纤维之间的距离为50～80mm，氩气流量为30～50sccm。
优选的方案，所述BN层通过直流磁控溅射法制备时，直流磁控溅射条件：溅射前真空度为1.0×10-3～1.0×10-4Pa，直流溅射电流为10～150mA，沉积时间为30～300min，靶和纤维之间的距离为50～80mm，氩气流量为30～50sccm。
优选的方案，所述碳化物层通过射频磁控溅射法制备时，射频磁控溅射条件：溅射前真空度为1.0×10-3～1.0×10-4Pa，射频溅射功率为100～2000W，沉积时间为30～500min，靶和纤维之间的距离为50～80mm，氩气流量为30～50sccm。
优选的方案，所述碳化物层通过直流磁控溅射法制备时，直流磁控溅射条件：溅射前真空度为1.0×10-3～1.0×10-4Pa，直流溅射电流为10～150mA，沉积时间为30～500min，靶和纤维之间的距离为50～80mm，氩气流量为30～50sccm。
本发明的技术方案中BN靶材纯度不低于99.999％。
本发明的技术方案中碳化物(碳化钛、碳化钒、碳化锆)靶材纯度不低于99.999％。
相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益效果：
本发明采用磁控溅射技术在碳纤维表面首次制备得到BN/碳化物双层涂层，将碳纤维和BN/碳化物涂层完美结合，制得的BN/碳化物涂层使碳纤维的电磁参数得到改善，电磁屏蔽性能得到提高，并能在高温环境下保持良好的电磁屏蔽性能，同时最大限度的保持碳纤维优秀的机械性能以及耐腐蚀、耐高温、高电导和热导等优良综合性能，涂层复合碳纤维直径改变小，且柔韧性好，可进行纺丝。
本发明制得的BN/碳化物双层涂层复合碳纤维材料采用矢量网络分析仪测量电磁参数，并通过计算得到电磁屏蔽性能，在2～18GHz范围内，电磁屏蔽效能在20dB以上的合格带宽达到13.5GHz，在30dB以上的合格带宽达到7GHz，最大屏蔽效能值为36.72dB，位于18GHz处。将其置于800℃高温环境下30min后，其电磁屏蔽效能在20dB以上的合格带宽仍有9GHz，最大屏蔽效能值为30.59dB。
本发明的BN/碳化物涂层复合碳纤维电磁屏蔽材料的制备方法简单、快速、成本低；通过磁控溅射法能在碳纤维表面制备厚度均匀、致密性好、结合性好、纯度高的复合涂层。
附图说明
【图1】为BN/TiC涂层复合碳纤维的表面形貌图；
【图2】为BN/VC涂层复合碳纤维的照片；
【图3】为未经高温预处理的BN/ZrC涂层复合碳纤维的形貌图；
【图4】为TiC涂层碳纤维的表面形貌图。
具体实施方式
以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明权利要求的保护范围。
实施例1
本实施方式的一种具有电磁屏蔽功能的BN/碳化物双层涂层复合碳纤维材料制备方法，按照下列各步骤实施：一、将碳纤维放在720℃温度管式炉中保温10min；二、将步骤一处理后的碳纤维放入丙酮中超声清洗15min；三、将步骤二处理后的碳纤维在表面采用射频磁控溅射法制备BN涂层，即下层BN层；四、将步骤三处理后的碳纤维在表面采用射频磁控溅射法制备TiC涂层，即上层碳化物层，即完成碳纤维表面BN/TiC涂层的制备；其中步骤三中的BN靶的纯度为99.999％、溅射前真空度为8.0×10-4Pa、射频溅射功率为1500W、沉积时间为120min、靶和纤维之间的距离为60mm、氩气流量为40sccm；步骤四中的TiC靶的纯度为99.999％、溅射前真空度为8.0×10-4Pa、射频溅射功率为2000W、沉积时间为240min、靶和纤维之间的距离为60mm、氩气流量为40sccm。
原碳纤维的平均拉伸强度为3.39GPa，误差范围为0.45GPa，其强度远远高于金属和聚合物塑料。对通过此方法制备得到的BN/TiC涂层复合碳纤维的力学性能进行测试，其平均拉伸强度为3.45GPa，误差范围为0.41GPa，其不仅保留了原碳纤维优异的力学性能，还有一定程度的提高。
对通过此方法制备得到的BN/TiC涂层复合碳纤维在2-18GHz频率范围内电磁参数进行检测，并由此计算得到其电磁屏蔽效能的数据，在2～18GHz范围内，电磁屏蔽效能在20dB以上的合格带宽达到13.5GHz，在30dB以上的合格带宽达到7GHz，最大屏蔽效能值为36.72dB，位于18GHz处。将其置于800℃高温环境下30min后，其电磁屏蔽效能在20dB以上的合格带宽仍有9GHz，最大屏蔽效能值为30.59dB。图1为该BN/TiC涂层复合碳纤维的表面形貌图。
实施例2
本实施方式的一种具有电磁屏蔽功能的BN/碳化物涂层复合碳纤维材料制备方法，按照下列各步骤实施：一、将碳纤维放在750℃温度管式炉中保温10min；二、将步骤一处理后的碳纤维放入丙酮中超声清洗15min；三、将步骤二处理后的碳纤维在表面采用射频磁控溅射法制备BN涂层，即下层BN层；四、将步骤三处理后的碳纤维在表面采用直流磁控溅射法制备VC涂层，即上层碳化物层，即完成碳纤维表面BN/VC涂层的制备；其中步骤三中的BN靶的纯度为99.999％、溅射前真空度为8.0×10-4Pa、射频溅射功率为2000W、沉积时间为90min、靶和纤维之间的距离为60mm、氩气流量为40sccm；步骤四中的VC靶的纯度为99.999％、溅射前真空度为8.0×10-4Pa、直流溅射电流为50mA、沉积时间为60min、靶和纤维之间的距离为60mm、氩气流量为40sccm。
通过此方法制备得到的BN/VC涂层复合碳纤维的平均拉伸强度为3.41GPa，误差范围为0.40GPa，其不仅保留了原碳纤维优异的力学性能，还有一定程度的提高。
对通过此方法制备得到的BN/VC涂层复合碳纤维在2-18GHz频率范围内电磁参数进行检测，在未制备该涂层时，纯碳纤维的磁导率实部均在0.8以下，虚部均在0.2以下，说明碳纤维的阻抗匹配性能不好，电磁屏蔽性能很差，在制备涂层后，磁导率的实部提高到1.1以上，在18GHz处有最大值1.28，磁导率的虚部也有明显提高，在18GHz处有最大值0.79，其电磁参数得到了较大的改善。图2为该BN/VC涂层复合碳纤维的照片。
实施例3
本实施方式的一种具有电磁屏蔽功能的BN/碳化物涂层复合碳纤维材料制备方法，按照下列各步骤实施：一、将碳纤维放在700℃温度管式炉中保温10min；二、将步骤一处理后的碳纤维放入丙酮中超声清洗15min；三、将步骤二处理后的碳纤维在表面采用直流磁控溅射法制备BN涂层，即下层BN层；四、将步骤三处理后的碳纤维在表面采用射频磁控溅射法制备ZrC涂层，即上层碳化物层，即完成碳纤维表面BN/ZrC涂层的制备；其中步骤三中的BN靶的纯度为99.999％、溅射前真空度为8.0×10-4Pa、直流溅射电流为60mA、沉积时间为40min、靶和纤维之间的距离为60mm、氩气流量为40sccm；步骤四中的ZrC靶的纯度为99.999％、溅射前真空度为8.0×10-4Pa、射频溅射功率为2000W、沉积时间为240min、靶和纤维之间的距离为60mm、氩气流量为40sccm。
对比例1
对比例1为未经高温预处理的BN/碳化物涂层复合碳纤维材料，其制备方法按照下列各步骤实施：一、将碳纤维放入丙酮中超声清洗15min；二、将步骤一处理后的碳纤维在表面采用射频磁控溅射法制备BN涂层，即下层BN层；三、将步骤二处理后的碳纤维在表面采用射频磁控溅射法制备ZrC涂层，即上层碳化物层，即完成碳纤维表面BN/ZrC涂层的制备；其中步骤二中的BN靶的纯度为99.999％、溅射前真空度为8.0×10-4Pa、射频溅射功率为1500W、沉积时间为90min、靶和纤维之间的距离为60mm、氩气流量为40sccm；步骤三中的ZrC靶的纯度为99.999％、溅射前真空度为8.0×10-4Pa、射频溅射功率为2000W、沉积时间为180min、靶和纤维之间的距离为60mm、氩气流量为40sccm。
图3为未经高温预处理的BN/ZrC涂层复合碳纤维的形貌图，由图可知，未经高温处理的碳纤维表面几乎没有涂层或只有极薄一层涂层，无法起到改性的作用，其表面有机粘结剂影响了涂层的生成。
对比例2
对比例2为一种具有电磁屏蔽功能的单层碳化物复合碳纤维材料制备方法，按照下列各步骤实施：一、将碳纤维放在700℃温度管式炉中保温10min；二、将步骤一处理后的碳纤维放入丙酮中超声清洗15min；三、将步骤二处理后的碳纤维在表面采用直流磁控溅射法制备TiC涂层，即完成碳纤维表面TiC涂层的制备；其中步骤三中的TiC靶的纯度为99.999％、溅射前真空度为8.0×10-4Pa、直流溅射电流为50A、沉积时间为60min、靶和纤维之间的距离为60mm、氩气流量为40sccm。
图4为TiC涂层碳纤维的表面形貌图，由图可知，未加界面相BN的TiC涂层碳纤维，其涂层与碳纤维基体之间产生了裂缝，结合度不好。其平均拉伸强度为1.21GPa，误差范围为0.20GPa，远远低于原碳纤维。电磁屏蔽效能也不好，几乎没有20dB以上的合格带宽。

Claims (7)

1.一种BN/碳化物涂层复合碳纤维电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于：将碳纤维经过650～750℃高温处理后，置于丙酮中超声洗涤；以洗涤后的碳纤维为基体，在碳纤维基体表面通过射频磁控溅射法或直流磁控溅射法依次制备BN涂层和碳化物涂层；
所述BN/碳化物涂层复合碳纤维电磁屏蔽材料由碳纤维基体及其表面的BN/碳化物复合涂层构成；所述BN/碳化物复合涂层由下层BN层和上层碳化物层组成；所述碳化物层选自TiC层、VC层或ZrC层。
2.根据权利要求1所述的BN/碳化物涂层复合碳纤维电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于：
所述BN层厚度为30～300nm；
所述碳化物层厚度为70～700nm。
3.根据权利要求2所述的BN/碳化物涂层复合碳纤维电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于：所述BN层和所述碳化物的杂质质量百分比含量均不超过0.01％。
4.根据权利要求1所述的BN/碳化物涂层复合碳纤维电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于：所述高温处理的时间为5～20min。
5.根据权利要求1所述的BN/碳化物涂层复合碳纤维电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于：所述超声洗涤的时间为10～30min。
6.根据权利要求1、3～5任一项所述的BN/碳化物涂层复合碳纤维电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于：
所述BN涂层采用射频磁控溅射制备时，控制射频磁控溅射条件为：溅射前真空度为1.0×10-3～1.0×10-4Pa，射频溅射功率为100～3000W，沉积时间为30～300min，靶和纤维之间的距离为50～80mm，氩气流量为30～50sccm；
所述BN涂层采用直流磁控溅射制备时，控制直流磁控溅射条件为：溅射前真空度为1.0×10-3～1.0×10-4Pa，直流溅射电流为10～150mA，沉积时间为30～300min，靶和纤维之间的距离为50～80mm，氩气流量为30～50sccm。
7.根据权利要求1、3～5任一项所述的BN/碳化物涂层复合碳纤维电磁屏蔽材料的制备方法，其特征在于：
所述碳化物涂层采用射频磁控溅射法制备时，控制射频磁控溅射条件为：溅射前真空度为1.0×10-3～1.0×10-4Pa，射频溅射功率为100～3000W，沉积时间为30～500min，靶和纤维之间的距离为50～80mm，氩气流量为30～50sccm；
所述碳化物涂层采用直流磁控溅射法制备时，控制直流磁控溅射条件为：溅射前真空度为1.0×10-3～1.0×10-4Pa，直流溅射电流为10～150mA，沉积时间为30～500min，靶和纤维之间的距离为50～80mm，氩气流量为30～50sccm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111074400A (zh) * 2019-12-20 2020-04-28 苏州世祥生物纤维有限公司 一种涡流纺电磁屏蔽织物及纺织方法
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102008040896A1 (de) * 2008-07-31 2010-02-04 Evonik Degussa Gmbh Verwendung von keramischen oder keramikhaltigen Schneid- oder Stanzwerkzeugen als Schneiden oder Stanzen für keramikhaltige Verbundstoffe

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101928915A (zh) * 2010-06-13 2010-12-29 哈尔滨工业大学 一维纳米材料表面镀氮化硼膜的方法
CN104733399A (zh) * 2013-12-24 2015-06-24 北京有色金属研究总院 一种层状高导热绝缘基板及其制备方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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"BN/SiC复合涂层改性碳纤维的吸波性能研究";周伟 等;《无机材料学报》;20141031;第29卷(第10期);摘要，第1097页右栏第3-14行 *

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