CN109243664A - 耐高温电磁屏蔽铜线 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种耐高温电磁屏蔽铜线，包括铜芯、锌铜复合层、稀土无铅合金层、锡层、绝缘纤维编织层和电磁屏蔽纤维编织层，所述锌铜复合层电镀包覆在铜芯上，所述稀土无铅合金层涂覆在锌铜复合层上，在稀土无铅合金层的外表面涂覆有锡层，锡层外表面包覆绝缘纤维编织层，最外层包覆电磁屏蔽纤维编织层；所述的电磁屏蔽纤维编织层采用电磁屏蔽聚酯纤维编织而成，所述聚酯纤维包括聚酯纤维本体，聚酯纤维本体表面依次设有Zn膜、FC膜和Ag膜。

Description

耐高温电磁屏蔽铜线
技术领域
本申请涉及铜导线技术领域，尤其涉及一种耐高温电磁屏蔽铜线。
背景技术
镀锡铜线主要用于橡皮绝缘的矿用电缆、软电线、软电缆和船用电缆等作为导电线芯，以及用作电缆的外屏蔽编织层和电刷线，可以防止绝缘橡皮发粘，线芯发黑变脆，并提高其可焊性能。但是，现有的镀锡铜线耐高温、耐腐蚀性等性能比较差，在使用过程中会给企业造成困难和经济损失。且现有的镀锡铜线中铜基体会向镀锡层扩散，影响引线的可焊性，且不具备电磁屏蔽能力。
发明内容
本发明旨在提供一种耐高温电磁屏蔽铜线，以解决上述提出问题。
本发明的实施例中提供了一种耐高温电磁屏蔽铜线，包括铜芯、锌铜复合层、稀土无铅合金层、锡层、绝缘纤维编织层和电磁屏蔽纤维编织层，所述锌铜复合层电镀包覆在铜芯上，所述稀土无铅合金层涂覆在锌铜复合层上，在稀土无铅合金层的外表面涂覆有锡层，锡层外表面包覆绝缘纤维编织层，最外层包覆电磁屏蔽纤维编织层；所述的电磁屏蔽纤维编织层采用电磁屏蔽聚酯纤维编织而成，所述聚酯纤维包括聚酯纤维本体，聚酯纤维本体表面依次设有Zn膜、FC膜和Ag膜。
优选地，所述聚酯纤维本体通过添加粉体A，经熔融混纺制备得到；所说的粉体A含量为5-20％，余量为聚酯。
优选地，所述粉体A包括ZnO纳米线、Fe3O4纳米粒子和石墨烯。
优选地，所述Zn膜、FC膜和Ag膜是在所述聚酯纤维本体表面通过磁控溅射得到。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本发明涂覆有稀土无铅合金层，提高了产品的耐高温性，在稀土无铅合金层的外表面涂覆有金属锡层提高可焊性，在锡层的外表面包覆绝缘纤维编织层起到绝缘作用，最外层包覆电磁屏蔽纤维编织层防止电磁效应，起到电磁屏蔽作用。本发明具有结构简单、导电性能好、机械强度高、抗腐蚀性及耐高温性能强等特点。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明实施方式中所述聚酯纤维的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本申请的实施例涉及一种耐高温电磁屏蔽铜线，结合图1，包括铜芯1、锌铜复合层2、稀土无铅合金层3、锡层4、绝缘纤维编织层5和电磁屏蔽纤维编织层6，所述锌铜复合层2电镀包覆在铜芯1上，所述稀土无铅合金层3涂覆在锌铜复合层2上，在稀土无铅合金层3的外表面涂覆有锡层4，锡层4外表面包覆绝缘纤维编织层5，最外层包覆电磁屏蔽纤维编织层6。所述铜芯1的材料为铜含量99.99％以上的紫铜，具有良好的导电性和机械强度；锡层为纯锡，具有良好的可焊性。
本发明中所述稀土无铅合金层3的厚度为0.2-0.5mm，稀土无铅合金层3提高了产品的耐高温性，在稀土无铅合金层的外表面涂覆有金属锡层4提高可焊性，在锡层4的外表面包覆绝缘纤维编织层5起到绝缘作用，最外层包覆电磁屏蔽纤维编织层6防止电磁效应，起到电磁屏蔽作用。
所述的电磁屏蔽纤维编织层6采用电磁屏蔽聚酯纤维编织而成，结合图2，所述聚酯纤维包括聚酯纤维本体10，聚酯纤维本体10表面依次设有Zn膜11、FC膜(氟碳膜)12和Ag膜13。
其中，所述聚酯纤维本体通过添加粉体A，经熔融混纺制备得到；
并且，所述Zn膜、FC膜和Ag膜是在所述聚酯纤维本体表面通过磁控溅射得到。区别于单一、直接的采用磁控溅射金属膜的现有技术，本实施方式中，所述粉体A设置在聚酯纤维本体内部，然后在聚酯纤维本体外部通过磁控溅射技术设有金属复合膜，两者能够协同作用，大大增加金属复合膜与聚酯纤维本体的结合力，从而提升了洗涤重复性能，产生了意料不到的有益效果。并且，该粉体A与金属复合膜协同作用、共同构成电磁屏蔽网络，使得聚酯纤维本体的电磁屏蔽效能大大增加。
下面具体描述：
具体的，所述粉体A包括ZnO纳米线、Fe3O4纳米粒子和石墨烯。
Fe3O4纳米材料是一种传统的具备电磁屏蔽功能的材料，其在半金属、低毒、生物兼容、抗腐蚀性等领域具有广泛应用，并且其是一种理想的磁性吸波材料；氧化锌是一种宽禁带半导体材料，其在光学、电学、催化等方面具有实际应用；而石墨烯自发现以来具备优良的性质，其是一种重要的电损耗吸波材料，本实施方式中，通过将上述ZnO纳米线、Fe3O4纳米粒子和石墨烯结合作为聚酯纤维本体的材料，使得其结合发挥作用，一方面，增加了聚酯纤维本体对电磁波的电损耗和磁损耗，另一方面，其能够与聚酯纤维本体外表面的金属复合膜结合，进一步发挥电磁屏蔽作用。此外，在所述聚酯纤维本体内部，ZnO纳米线之间或者ZnO纳米线与其余粉体之间相互搭接，更利于形成导电网络，从而增大电磁屏蔽效果。
上述粉体A中，各物质的质量份数分别为：ZnO纳米线7～11份、Fe3O4纳米粒子5～15份和石墨烯2～5份。优选地，所述的ZnO纳米线直径100～200nm，长度500～3000nm；所述的Fe3O4纳米粒子粒径20-40nm。
将粉体A与聚酯切片通过熔融混纺制备的都所述的聚酯纤维本体；其中，在聚酯纤维本体中，所说的粉体A含量为5-20％，余量为聚酯。
然后，在对聚酯纤维本体进行磁控溅射之前，需要对其进行腐蚀处理；
所述聚酯纤维本体经腐蚀处理为：将聚酯纤维本体经稀盐酸腐蚀处理；其中，所述稀盐酸浓度为0.40mol/L，所述处理时间为2.5h；
再然后，利用磁控溅射技术在经腐蚀处理的聚酯纤维本体表面依次溅射Zn膜、FC膜和Ag膜，形成金属复合膜；
其中，所述Zn膜厚度为50nm，所述FC膜为200nm，所述Ag膜厚度为100nm。能够理解，上述Zn膜、Ag膜是分别磁控溅射锌靶和银靶得到。能够理解，上述FC膜是通过射频磁控溅射聚四氟乙烯靶材得到的，由于聚四氟乙烯经过磁控溅射后沉积到基底表面时，不完全是聚四氟乙烯大分子链的结构特征，而是由氟和碳所组成的多种化合物的混合物，因此其形成为氟碳复合膜。
下面结合具体实施例对本发明做出进一步说明：
实施例1
本实施例中，一种聚酯纤维，该聚酯纤维包括聚酯纤维本体，在聚酯纤维本体表面依次设有Zn膜、FC膜和Ag膜；其中，所述聚酯纤维本体通过添加粉体A，经熔融混纺制备得到，并且，所述Zn膜、FC膜和Ag膜是在所述聚酯纤维本体表面通过磁控溅射得到；
所述聚酯纤维的制备过程为：
S1，将构成粉体A的原料混合均匀，然后进行湿法研磨后，放入马弗炉中进行390℃煅烧50min，降温冷却后得到所述粉体A；称取粉体A与聚酯切片进行混合干燥；干燥在真空转鼓干燥机中进行，借助真空系统将水分随空气一起抽除，干燥温度为130℃；干燥后的原料在螺杆挤出机作用下熔融后的熔体经熔体泵送至均质除杂搅拌器中进行均一化除杂处理，熔体在均质除杂搅拌器的停留时间为30min～90min；均质除杂后的聚酯熔体经熔体泵送至二级过滤器，过滤后的熔体经设置在管道上的混合熔体后进入纺丝箱体，纺丝箱温度控制在250～280℃；将纺丝后的纤维进行牵伸加工，即得聚酯纤维本体；
S2，将聚酯纤维本体经稀盐酸腐蚀处理；所述稀盐酸浓度为0.40mol/L，所述处理时间为2.5h；
S3、首先，将经腐蚀处理聚酯纤维本体超声清洗20min，超声频率为35kHz，然后干燥；将聚酯纤维本体放入磁控溅射仪中，抽真空至2.0×10-5Pa，打开氩气，调节插板阀，使压强位于1.5～5.0Pa之间，打开样品自传程序，预溅射15min，然后依次磁控溅射Zn膜、FC膜和Ag膜，形成金属复合膜，溅射完毕后，将聚酯纤维本体取出，经清洗干燥后，得到所述聚酯纤维。
其中，本实施例中：所述粉体A包括ZnO纳米线、Fe3O4纳米粒子和石墨烯；聚酯纤维本体中原料含量分别为：5％的填料A，余量为聚酯；所述金属复合膜包括：Zn膜、FC膜和Ag膜；测试本实施例所制备的聚酯纤维在电磁波波段为30-1500MHz下的屏蔽效能，得到结果为69dB，电磁屏蔽效果佳；经洗涤500次后，屏蔽效能下降率为2.6％，具有良好的抗洗涤效果。
实施例2
本实施例中，一种聚酯纤维，该聚酯纤维包括聚酯纤维本体，在聚酯纤维本体表面依次设有Zn膜、FC膜和Ag膜；其中，所述聚酯纤维本体通过添加粉体A，经熔融混纺制备得到，并且，所述Zn膜、FC膜和Ag膜是在所述聚酯纤维本体表面通过磁控溅射得到；
所述聚酯纤维的制备过程为：
所述聚酯纤维的制备过程为：
S1，将构成粉体A的原料混合均匀，然后进行湿法研磨后，放入马弗炉中进行390℃煅烧50min，降温冷却后得到所述粉体A；称取粉体A与聚酯切片进行混合干燥；干燥在真空转鼓干燥机中进行，借助真空系统将水分随空气一起抽除，干燥温度为130℃；干燥后的原料在螺杆挤出机作用下熔融后的熔体经熔体泵送至均质除杂搅拌器中进行均一化除杂处理，熔体在均质除杂搅拌器的停留时间为30min～90min；均质除杂后的聚酯熔体经熔体泵送至二级过滤器，过滤后的熔体经设置在管道上的混合熔体后进入纺丝箱体，纺丝箱温度控制在250～280℃；将纺丝后的纤维进行牵伸加工，即得聚酯纤维本体；
S2，将聚酯纤维本体经稀盐酸腐蚀处理；所述稀盐酸浓度为0.40mol/L，所述处理时间为2.5h；
S3、首先，将经腐蚀处理聚酯纤维本体超声清洗20min，超声频率为35kHz，然后干燥；将聚酯纤维本体放入磁控溅射仪中，抽真空至2.0×10-5Pa，打开氩气，调节插板阀，使压强位于1.5～5.0Pa之间，打开样品自传程序，预溅射15min，然后依次磁控溅射Zn膜、FC膜和Ag膜，形成金属复合膜，溅射完毕后，将聚酯纤维本体取出，经清洗干燥后，得到所述聚酯纤维。
其中，本实施例中：所述粉体A包括ZnO纳米线和石墨烯；聚酯纤维本体中原料含量分别为：20％的填料A，余量为聚酯；所述金属复合膜包括：Zn膜、FC膜和Ag膜；测试本实施例所制备的聚酯纤维在电磁波波段为30-1500MHz下的屏蔽效能，得到结果为42dB；经洗涤500次后，屏蔽效能下降率为4.7％。
实施例3
本实施例中，一种聚酯纤维，该聚酯纤维包括聚酯纤维本体，在聚酯纤维本体表面依次设有FC膜和Ag膜；其中，所述聚酯纤维本体通过添加粉体A，经熔融混纺制备得到，并且，所述FC膜和Ag膜是在所述聚酯纤维本体表面通过磁控溅射得到；
所述聚酯纤维的制备过程为：
所述聚酯纤维的制备过程为：
S1，将构成粉体A的原料混合均匀，然后进行湿法研磨后，放入马弗炉中进行390℃煅烧50min，降温冷却后得到所述粉体A；称取粉体A与聚酯切片进行混合干燥；干燥在真空转鼓干燥机中进行，借助真空系统将水分随空气一起抽除，干燥温度为130℃；干燥后的原料在螺杆挤出机作用下熔融后的熔体经熔体泵送至均质除杂搅拌器中进行均一化除杂处理，熔体在均质除杂搅拌器的停留时间为30min～90min；均质除杂后的聚酯熔体经熔体泵送至二级过滤器，过滤后的熔体经设置在管道上的混合熔体后进入纺丝箱体，纺丝箱温度控制在250～280℃；将纺丝后的纤维进行牵伸加工，即得聚酯纤维本体；
S2，将聚酯纤维本体经稀盐酸腐蚀处理；所述稀盐酸浓度为0.40mol/L，所述处理时间为2.5h；
S3、首先，将经腐蚀处理聚酯纤维本体超声清洗20min，超声频率为35kHz，然后干燥；将聚酯纤维本体放入磁控溅射仪中，抽真空至2.0×10-5Pa，打开氩气，调节插板阀，使压强位于1.5～5.0Pa之间，打开样品自传程序，预溅射15min，然后依次磁控溅射FC膜和Ag膜，形成金属复合膜，溅射完毕后，将聚酯纤维本体取出，经清洗干燥后，得到所述聚酯纤维。
其中，本实施例中：所述粉体A包括ZnO纳米线、Fe3O4纳米粒子和石墨烯；聚酯纤维本体中原料含量分别为：5％的填料A，余量为聚酯；所述金属复合膜包括：FC膜和Ag膜；测试本实施例所制备的聚酯纤维在电磁波波段为30-1500MHz下的屏蔽效能，得到结果为38dB；经洗涤500次后，屏蔽效能下降率为4.2％。
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种耐高温电磁屏蔽铜线，其特征在于，包括铜芯、锌铜复合层、稀土无铅合金层、锡层、绝缘纤维编织层和电磁屏蔽纤维编织层，所述锌铜复合层电镀包覆在铜芯上，所述稀土无铅合金层涂覆在锌铜复合层上，在稀土无铅合金层的外表面涂覆有锡层，锡层外表面包覆绝缘纤维编织层，最外层包覆电磁屏蔽纤维编织层；所述的电磁屏蔽纤维编织层采用电磁屏蔽聚酯纤维编织而成，所述聚酯纤维包括聚酯纤维本体，聚酯纤维本体表面依次设有Zn膜、FC膜和Ag膜。
2.根据权利要求1所述的一种耐高温电磁屏蔽铜线，其特征在于，所述铜芯的材料为铜含量99.99％以上的紫铜。
3.根据权利要求1所述的一种耐高温电磁屏蔽铜线，其特征在于，所述稀土无铅合金层的厚度为0.2-0.5mm。
4.根据权利要求1所述的一种耐高温电磁屏蔽铜线，其特征在于，所述聚酯纤维本体通过添加粉体A，经熔融混纺制备得到；所说的粉体A含量为5-20％，余量为聚酯。
5.根据权利要求4所述的一种耐高温电磁屏蔽铜线，其特征在于，所述粉体A包括ZnO纳米线、Fe3O4纳米粒子和石墨烯。
6.根据权利要求5所述的一种耐高温电磁屏蔽铜线，其特征在于，
粉体A中，各物质的质量份数分别为：ZnO纳米线7～11份、Fe3O4纳米粒子5～15份和石墨烯2～5份。
7.根据权利要求6所述的一种耐高温电磁屏蔽铜线，其特征在于，所述的ZnO纳米线直径100～200nm，长度500～3000nm；所述的Fe3O4纳米粒子粒径20-40nm。
8.根据权利要求1所述的一种耐高温电磁屏蔽铜线，其特征在于，所述Zn膜、FC膜和Ag膜是在所述聚酯纤维本体表面通过磁控溅射得到。
9.根据权利要求1所述的一种耐高温电磁屏蔽铜线，其特征在于，所述聚酯纤维的制备过程为：
S1，将构成粉体A的原料混合均匀，然后进行湿法研磨后，放入马弗炉中进行390℃煅烧50min，降温冷却后得到所述粉体A；称取粉体A与聚酯切片进行混合干燥；干燥在真空转鼓干燥机中进行，借助真空系统将水分随空气一起抽除，干燥温度为130℃；干燥后的原料在螺杆挤出机作用下熔融后的熔体经熔体泵送至均质除杂搅拌器中进行均一化除杂处理，熔体在均质除杂搅拌器的停留时间为30min～90min；均质除杂后的聚酯熔体经熔体泵送至二级过滤器，过滤后的熔体经设置在管道上的混合熔体后进入纺丝箱体，纺丝箱温度控制在250～280℃；将纺丝后的纤维进行牵伸加工，即得聚酯纤维本体；
S2，将聚酯纤维本体经稀盐酸腐蚀处理；所述稀盐酸浓度为0.40mol/L，所述处理时间为2.5h；
S3、首先，将经腐蚀处理聚酯纤维本体超声清洗20min，超声频率为35kHz，然后干燥；将聚酯纤维本体放入磁控溅射仪中，抽真空至2.0×10-5Pa，打开氩气，调节插板阀，使压强位于1.5～5.0Pa之间，打开样品自传程序，预溅射15min，然后依次磁控溅射Zn膜、FC膜和Ag膜，形成金属复合膜，溅射完毕后，将聚酯纤维本体取出，经清洗干燥后，得到所述聚酯纤维。
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