CN109136694B - 一种具有电磁屏蔽功能的铝合金及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及材料加工领域，具体是指一种具有电磁屏蔽功能的铝合金其加工方法,该合金的质量百分数为：2‑4％的镁,0.5‑1％的铜,0.01‑0.1％的硅,0.002‑0.02％的锂,0.002‑0.02％的锑,0.005‑0.05％的铁,0.002‑0.02％的镍,0.011‑0.075％的硼，0.005‑0.05％的钴,0.003‑0.03％的铌,0.02‑0.3％的石墨烯,0.024‑0.72％的导电聚合物,其余为铝和不可避免的杂质,由铁、铌、硼形成的材料吸收和消耗电磁波的能力的能力强，能将物体外部的电磁波吸收，从而达到屏蔽的作用，经过测试，在该材料电磁屏蔽性能为50‑120dB。

Description

一种具有电磁屏蔽功能的铝合金及其加工方法

技术领域

本发明涉及材料加工领域，具体是指一种具有电磁屏蔽功能的铝合金其加工方法。

背景技术

电磁波又称电磁辐射，是由相同且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波。电磁波能有效传递能量，凡是高于绝对零度的物体都会释放出电磁波，电磁波按照频率的不同可以分为无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线及γ射线。电磁波污染包括人为电磁波污染和自然电磁波污染两大类。人为电磁辐射也就是狭义上的电磁辐射，主要是各种生活、生产类电子电气设备工作时产生的电磁辐射，在电磁波谱上一般是频率小于红外线的部分。随着现代科学技术的发展，各种电子、电气设备为人类的生活和生产都提供了相当大的帮助，人类己无法脱离这些电器设备而生活。然而，电子、电气设备在工作过程中都会产生电磁辐射和电磁干扰。电磁辐射和电磁干扰又影响和制约着人们的生产和生活，导致人类生存空间的电磁环境日益恶化。电磁辐射污染现己成为一种继水源、大气和噪声之后的新的具有较大危害且不易防护的污染。

电磁波是一种相互变换的电磁场，具有较高的能量，人类若长期受到电磁辐射会对人体造成较大的伤害。电磁辐射对人体的影响主要是通过热效应和非热效应，会导致体温的升高而影响体内器官的正常工作，如视力下降、头晕脑胀、心悸、免疫功能下降等。当功率为1000w的微波直接照射人时，产生的热效应甚至可以使人在几秒内死亡。

屏蔽体的电磁屏蔽机理与由3个不同的损耗机理构成屏蔽体的电磁屏蔽机理由3种不同的损耗机制组成，即屏蔽体表面的反射损耗、屏蔽体内部的吸收损耗和在屏蔽体内部界面间的多重反射损耗,目前对电磁波屏蔽所采用的方法主要包括将电磁屏蔽材料涂覆、贴在物体表面或者夹在材料中间减少电磁污染，然而以上方式可能存在以下几点使用周期短，电磁屏蔽不完全的缺点。

申请号为CN201711474597.3公开了一种高电磁屏蔽效能镁合金及其制备方法，在制作镁合金过程中，添加Sn、Zn、Ce、Ca金属，融化、去浮渣、水冷、锯切、轧制成镁合金，该镁合金具有较强的硬度、并且将镁合金的电磁屏蔽性能提高到30dB左右，但是该镁合金由于在铸造过程中，添加大部分为活泼金属元素可能存在该合金容易受到腐蚀的问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种具有电磁屏蔽功能的铝合金其加工方法。

具体是通过以下技术方案来实现的：一种具有电磁屏蔽功能的铝合金，0.5-1％的铜,0.01-0.1％的硅,0.002-0.02％的锂,0.002-0.02％的锑,0.005-0.05％的铁,0.002-0.02％的镍,0.011-0.075％的硼，0.005-0.05％的钴,0.003-0.03％的铌,0.02-0.3％的石墨烯,0.024-0.72％的导电聚合物,其余为铝和不可避免的杂质。

进一步的，所述铁、铌、硼的质量比为(0.6-1.66)：1：(0.3-3.5)。

进一步的，所述铝合金的制备方法包括以下步骤：(1)将按上述合金成分配比好的铝硅中间合金放入镁水中，升温，添加过程中不断吹入气体将锂、铜金属带入，搅拌，降温；(2)在(1)中得到的熔体降温形成的固体中加入按照上述结合成分配比好的铁锑合金,铁、锑沉积在表面，固体温度为400-580℃；(3) 将镍，钴移入炉坩埚中，加入酸，不断通入气体，研磨，升温，添加高锰酸钾、石墨烯一起研磨，得到石墨烯参杂材料，对沉积金属的固体进行升温至固体变软，加入石墨烯参杂材料，升温温度为1200-1700℃；(4)再次升温，加入铌和导电聚合物于参杂材料外部，升温温度为2000-2400℃；(5)升温，在最外部加入硼，偶联剂，在氮气氛下，进行除气精炼，精炼温度为2600-2800℃，精炼时间为4-40min，然后扒渣，静置得到新合金。

首先，先铝硅中间合金放入镁水中进行熔炼，然后在加入锂、铜，进行熔炼，铜的热导性和电导性优良，电磁屏蔽能力强，但是在铜合金材料容易氧化，通过加入铁锑合金，将铁、锑沉积在固体表面，将钴、镍放入炉坩埚中,加入酸，不断通入气体，钴、镍形成超级细粉，研磨，高温下，加入高锰酸钾、石墨烯，石墨烯在高温、以及氧气作用下，大部分生成氧化石墨烯，钴、镍吸附在氧化石墨烯上，部分剩余石墨烯做催化剂，高温下，将N参杂到氧化石墨烯中，得到参杂材料，氧化石墨烯对吸附铌和硼，与沉积金属、合金中的硅结合形成紧密材料，该材料由铁、硼、铌三种元素组成，导电聚合物与氧化石墨烯聚合，将该材料夹在中间。

所述导电聚合物与石墨烯的的质量比为1.2：2.4。

进一步的，所述(1)步骤中不断吹入气体为惰性气体与氧气的混合气体。

进一步的，所述(3)步骤中不断吹入气体为氮气、氧气的混合气体，其中氧气的体积分数为0.2-0.03％。

进一步的，所述(5)步骤中硼的添加形式为硼铝合金。

进一步的，所述步骤(3)酸为草酸和醋酸的混合液体。

进一步的，所述铁锑合金中铁的含量为7-19％。

综上所述，本发明的有益效果在于：

第一、由铁、铌、硼形成的材料吸收和消耗电磁波的能力的能力强，能将物体外部的电磁波吸收，从而达到屏蔽的作用，经过测试，在该材料电磁屏蔽性能为50-120dB；第二、该合金还具有良好的电导率，合金结合紧密，性能优良，便于加工；第三，石墨烯和导电聚合物将铁、铌、硼形成的材料吸收夹在中间，导电聚合物在最外层，能有效防止合金被腐蚀。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或代替，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。

实施例1

成分：见表1实施例1；

加工方法：(1)将按上述合金成分配比好的铝硅中间合金放入镁水中，升温，添加过程中不断吹入氦气和氧气，将锂、铜金属带入，搅拌，降温；

(2)在(1)中得到的熔体降温形成的固体中加入按照上述结合成分配比好的铁锑合金,铁、锑沉积在表面，固体温度为480℃；

(3)将镍，钴移入炉坩埚中，加入醋酸和草酸，不断通入氮气和氧气，研磨，升温，添加高锰酸钾、石墨烯一起研磨，得到石墨烯参杂材料，对沉积金属的固体进行升温至固体变软，加入石墨烯参杂材料，升温温度为1300℃；

(4)再次升温，加入铌和导电聚合物于参杂材料外部，升温温度为2200℃；

(5)升温，在最外部加入硼，偶联剂，在氮气氛下，进行除气精炼，精炼温度为2600℃，精炼时间为30min，然后扒渣，静置得到新合金；

实施例2

成分：见表1实施例2；

加工方法：同实施例1；

实施例3

成分：见表1实施例3；

加工方法：同实施例1；

实施例4

成分：见表1实施例4；

加工方法：同实施例1；

实施例5

成分：见表1实施例5；

加工方法：同实施例1；

实施例6

成分：见表1实施例6；

加工方法：同实施例1；

实施例7

成分：见表1实施例7；

加工方法：同实施例1；

试验1

按照表1中不同的合金配比，生产合金，并对合金、电导率、延申率和电磁屏蔽效能等性能进行测试，表中表1为实施例1-7中合金成分，表2为合金性能表1；

表2:

备注：电磁屏蔽效能测试在法兰轴测试仪上进行，式样尺寸的为 15cm(长)*15cm(宽)*h(厚)；

在此有必要指出的是，以上实施例和试验例仅限于对本发明的技术方案做进一步的阐述和理解，不能理解为对本发明的技术方案做进一步的限定，本领域技术人员作出的非突出实质性特征和显著进步的发明创造，仍然属于本发明的保护范畴。

Claims (1)

1.一种具有电磁屏蔽功能的铝合金，其特征在于，该合金的质量百分数为：2-4% 的镁，0.5-1% 的铜，0.01-0.1% 的硅，0.002-0.02% 的锂，0.002-0.02%的锑，0.005-0.05%的铁，0.002-0.02%的镍，0.011-0.075%的硼，0.005-0.05%的钴，0.003-0.03%的铌，0.02-0.3%的石墨烯， 0.024-0.72%的导电聚合物，其余为铝和不可避免的杂质；

所述铁、铌、硼的质量比为(0.6-1.66)：1：（0.3-3.5）；

所述导电聚合物与石墨烯的质量比为 1.2：2.4。