CN116275027A - 一种屏蔽吸波粉体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种屏蔽吸波粉体及其制备方法。该屏蔽吸波粉体包括：内核和壳层结构，内核为片状羰基铁粉，壳层为镍金属层。本发明片状羰基铁粉包覆镍金属层，所形成的核壳结构表面致密，增加颗粒的损耗机制，增加多重反射损耗，提高内部的多重反射效能，提高电磁波传输路径，增加磁导率。利用复合粒子外层的镍层具有高电导率特点在高频段来反射电磁波,而部分透过镍层的电磁波在更低频段则可被内核具有高磁导率的羰基铁粉吸收，片状颗粒还增加颗粒间的接触，使其更容易形成导电网络，有利于提高材料的导电性，使材料能够在更宽广的频段范围应用并达到良好的电磁屏蔽及吸收效果。

Description

一种屏蔽吸波粉体及其制备方法
技术领域
本发明涉及电磁屏蔽技术领域，具体而言，涉及一种屏蔽吸波粉体及其制备方法。
背景技术
随着电子信息技术的快速发展，人们对电磁波造成的污染越来越重视，随着电磁屏蔽材料的快速发展，人们对高导电率金属粉电磁屏蔽的研究越来越深入，但高导电率金属粉电磁屏蔽效果在低频段100KHz-1.5GHz并不理想；而且传统的导电金属粉在屏蔽应用中存在的缺点是密度大，不能满足现代电子产品轻的要求，并且由于密度大，容易发生沉降。根据电磁屏蔽理论研究寿命，高频磁场的屏蔽是利用高电导率的材料产生的涡流反向磁场来抵消干扰磁场而实现的，材料的电导率越大，屏蔽效果越好；而低频磁场屏蔽则是利用高磁导率的材料构成低磁阻通路，使大部分电磁波被损耗在屏蔽材料内材料的磁导率越高，磁阻越小，吸收效果越好。为了在较宽频段内都有好的屏蔽吸收作用，具备高电导率及高磁导率材料具有极大的优势。
现有许多关于电磁屏蔽材料的制备工艺方法，然而这些方法的制备的粉体虽然同时具备磁导率和导电性，但是磁导率不高，不能满足低频下的吸收屏蔽效果，且制备方法是通过不同金属之间进行组合，并没有制备出具有高磁导率、高导电性的颗粒，应用领域收到限制。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种屏蔽吸波粉体及其制备方法，以解决现有技术中电磁屏蔽材料屏蔽吸收效能不好、难以同时满足低、中、高频率范围内电磁屏蔽要求的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种屏蔽吸波粉体，该屏蔽吸波粉体包括：内核和壳层，内核为片状羰基铁粉，壳层为镍金属层。
进一步地，片状羰基铁粉的粒径为10～30μm，片状羰基铁粉的宽厚比为10～1000，优选片状羰基铁粉的宽厚比为400～800，壳层的厚度为0.5～2μm。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种屏蔽吸波粉体的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，将片状羰基铁粉进行活化处理，得到活化后的片状羰基铁粉；步骤S2，将镍盐、缓冲液、稳定剂、络合剂、pH调节剂和还原剂进行混合形成第一混合液，第一混合液的pH值为11～12，将第一混合液与活化后的片状羰基铁粉混合反应以在活化后的片状羰基铁粉表面包覆镍金属层，得到屏蔽吸波粉体。
进一步地，镍盐为硫酸镍，优选第一混合溶液中镍盐的浓度为40～60g/L；优选络合剂选自柠檬酸钠和/或酒石酸钾钠，优选第一混合液中柠檬酸钠的浓度为40～60g/L，优选第一混合液中酒石酸钾钠的浓度为60～100g/L；优选缓冲液为氯化铵溶液，优选第一混合液中氯化铵的浓度为60～80g/L；优选稳定剂为丁二酸钠，优选第一混合液中稳定剂的浓度为40～60g/L；优选pH调节剂为氨水，优选氨水的浓度为2～10g/L；优选还原剂为联氨，混合液中联氨的浓度为100～120mL/L。
进一步地，步骤S2包括：将镍盐、缓冲液、稳定剂与络合剂混合形成第二混合液；利用pH调节剂调节第二混合液的pH至11～12得到第三混合液；将还原剂和第三混合液混合，得到第一混合液，将第一混合液与活化后的片状羰基铁粉混合并在80～95℃下反应，以在活化后的片状羰基铁粉表面包覆镍金属层，得到产物体系；采用磁场对产物体系进行处理，得到沉淀物；对沉淀物进行干燥，得到屏蔽吸波粉体。
进一步地，活化后的片状羰基铁粉和第一混合液的比例为(5～20g)：1L。
进一步地，步骤S1包括：将20～100份片状羰基铁粉在氢氧化钠溶液中进行超声粗化，得到粉体，优选氢氧化钠的质量分数为2％～15％；采用包括氯化亚锡和第一盐酸的混合溶液对粉体进行超声敏化处理，得到敏化后的粉体，优选混合溶液中氯化亚锡的浓度为10～30g/L，第一盐酸的浓度为20～60mL/L；将敏化后的粉体、氯化钯和第二盐酸混合，得到第四混合液，优选第四混合液中，氯化钯的浓度为0.1～0.3g/L，优选盐酸的浓度为5～10mL/L；将第四混合液进行超声活化处理，得到预处理的片状羰基铁粉，优选超声活化处理的时间为5～10min；将预处理的片状羰基铁粉洗涤干燥，得到活化后的片状羰基铁粉。
进一步地，片状羰基铁粉的粒径为10～30μm，制备方法还包括制备片状羰基铁粉的步骤，制备片状羰基铁粉的步骤包括：将球形羰基铁粉分散在无水乙醇中形成待球磨溶液，其中羰基铁粉的重量份为200～1000份，无水乙醇的重量份为100～800份，优选球形羰基铁粉的粒径为2～6μm；在行星式球磨机中对待球磨溶液进行湿法球磨，得到含有片状羰基铁粉的浆液，球磨的转速为600～1200r/min，球磨的时间为8～20h。
进一步地，湿法球磨的磨球为锆珠，磨球与羰基铁粉的重量比为1～30:40～100，磨球由直径分别为10mm、6mm、3mm的三种磨球以2～10:15～40:40～80的重量比混合。
进一步地，制备片状羰基铁粉的步骤还包括：分离含有片状羰基铁粉的浆液中的片状羰基铁粉，并对分离的片状羰基铁粉进行干燥，优选干燥的温度为40～80℃，干燥的时间为8～15h。
应用本发明的技术方案，本发明片状羰基铁粉包覆镍金属层，所形成的核壳结构表面致密，增加颗粒的损耗机制，增加多重反射损耗，提高内部的多重反射效能，提高电磁波传输路径，增加磁导率。包覆的镍金属层还可以提高屏蔽吸波粉体的磁导率和导电性，既能将高频段电磁波反射，又能将低频段电磁波吸收，从而拓宽屏蔽吸波粉体的屏蔽范围。利用复合粒子外层的镍层具有高电导率特点在高频段来反射电磁波,而部分透过镍层的电磁波在更低频段则可被内核具有高磁导率的羰基铁粉吸收，片状颗粒还增加颗粒间的接触，使其更容易形成导电网络，有利于提高材料的导电性，使材料能够在更宽广的频段范围应用并达到良好的电磁屏蔽及吸收效果。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明实施例1屏蔽吸波粉体的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如本发明背景技术所分析的，现有技术中电磁屏蔽材料屏蔽吸收效能不好、难以同时满足低、中、高频率范围内电磁屏蔽要求。为了解决上述问题，本发明提供了一种屏蔽吸波粉体及其制备方法。
在本发明一种典型的实施方式中，提供了一种屏蔽吸波粉体，屏蔽吸波粉体包括：内核和壳层，内核为片状羰基铁粉，壳层为镍金属层。
根据电磁屏蔽理论研究寿命，高频磁场的屏蔽是利用高电导率的材料产生的涡流反向磁场来抵消干扰磁场而实现的，材料的电导率越大，屏蔽效果越好；而低频磁场屏蔽则是利用高磁导率的材料构成低磁阻通路，使大部分电磁波被损耗在屏蔽材料内材料的磁导率越高，磁阻越小，吸收效果越好。单一的电磁屏蔽材料难以同时满足低频和高频率范围内电磁波的屏蔽要求。本发明通过在片状羰基铁上镀覆镍金属层，本通过对片状形貌调配和镍金属层的控制，不仅提高磁导率，提高导电性，其片状形成的导电网络给镍金属的导电提供了更大的导电通路，可以充分发挥片状羰基铁和金属镍在吸波屏蔽上的双重优势。该材料不仅同时拥有两种材料的优异性能，同时具有高电导率和高磁导率，因此满足对低频电磁波和高频电磁波的同时吸收。本发明采用片状羰基铁粉作为内核，片状羰基铁粉的片状化形貌可以降低屏蔽吸波粉体的密度，突破Snoke极限，获得高磁导率；同时，片状羰基铁粉的片状化形貌可以增加颗粒间的接触面积，使其容易形成导电网络，有利于提高屏蔽吸波粉体的导电性。
除此之外，本发明片状羰基铁粉包覆镍金属层，所形成的核壳结构表面致密，增加颗粒的损耗机制，增加多重反射损耗，提高内部的多重反射效能，提高电磁波传输路径，增加磁导率。包覆的镍金属层还可以提高屏蔽吸波粉体的磁导率和导电性，既能将高频段电磁波反射，又能将低频段电磁波吸收，从而拓宽屏蔽吸波粉体的屏蔽范围。利用复合粒子外层的镍层具有高电导率特点在高频段来反射电磁波,而部分透过镍层的电磁波在更低频段则可被内核具有高磁导率的羰基铁粉吸收，片状颗粒还增加颗粒间的接触，使其更容易形成导电网络，有利于提高材料的导电性，使材料能够在更宽广的频段范围应用并达到良好的电磁屏蔽及吸收效果。
在一些实施例中，为了进一步提升上述屏蔽吸波粉体的吸波、导电性能，优选上述片状羰基铁粉的粒径为10～30μm，片状羰基铁粉的宽厚比为10～1000，优选片状羰基铁粉的宽厚比为400～800，壳层的厚度为0.5～2μm。当片状材料的宽厚比在10～1000之间时，随着扁平轴向退磁因子升高，其磁导率可以提高4～50倍，片状羰基铁粉的磁导率比球形羰基铁粉要高很多。
在本发明另一种典型的实施方式中，提供了一种屏蔽吸波粉体的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，将片状羰基铁粉进行活化处理，得到活化后的片状羰基铁粉；步骤S2，将镍盐、缓冲液、稳定剂、络合剂、pH调节剂和还原剂进行混合形成第一混合液，第一混合液的pH值为11～12，将第一混合液与活化后的片状羰基铁粉混合反应以在活化后的片状羰基铁粉表面包覆镍金属层，得到屏蔽吸波粉体。
本发明的制备方法简单，无污染，容易实现大批量生产。采用本发明的制备方法制备得到的屏蔽吸波粉体通过在片状羰基铁上镀覆镍金属层，该材料不仅同时拥有两种材料的优异性能，同时具有高电导率和高磁导率，因此满足对低频电磁波和高频电磁波的同时吸收。本发明采用片状羰基铁粉作为内核，活化后的片状羰基铁粉的片状化形貌可以降低屏蔽吸波粉体的密度，突破Snoke极限，获得高磁导率；同时，片状羰基铁粉的片状化形貌可以增加颗粒间的接触面积，使其容易形成导电网络，有利于提高屏蔽吸波粉体的导电性。除此之外，本发明通过化学镀的方法对片状羰基铁粉包覆镍金属层，所形成的核壳结构表面致密，增加颗粒的损耗机制，增加多重反射损耗，提高内部的多重反射效能，提高电磁波传输路径，增加磁导率。包覆的镍金属层还可以提高屏蔽吸波粉体的磁导率和导电性，既能将高频段电磁波反射，又能将低频段电磁波吸收，从而拓宽屏蔽吸波粉体的屏蔽范围。利用复合粒子外层的镍层具有高电导率特点在高频段来反射电磁波，而部分透过镍层的电磁波在更低频段则可被内核具有高磁导率的羰基铁粉吸收，片状颗粒还增加颗粒间的接触，使其更容易形成导电网络，有利于提高材料的导电性，使材料能够在更宽广的频段范围应用并达到良好的电磁屏蔽及吸收效果。
镍粉在实际应用中的性价比较高，其金属导电性较好，价格适中，是屏蔽领域应用较广泛的材料，因此，本发明采用镍对片状羰基铁粉进行包覆，在一些实施例中，为了获得致密包覆层，优选镍盐为硫酸镍，优选第一混合溶液中镍盐的浓度为40～60g/L；优选络合剂选自柠檬酸钠和酒石酸钾钠，优选第一混合液中柠檬酸钠的浓度为40～60g/L，优选第一混合液中酒石酸钾钠的浓度为60～100g/L；优选缓冲液为氯化铵溶液，优选第一混合液中氯化铵的浓度为60～80g/L；优选稳定剂为丁二酸钠，优选第一混合液中稳定剂的浓度为40～60g/L；优选pH调节剂为氨水，优选氨水的浓度为2～10g/L；优选还原剂为联氨，混合液中联氨的浓度为100～120mL/L。
在一些实施例中，为了提高镍金属层的包覆效果，上述步骤S2包括：将镍盐、缓冲液、稳定剂与络合剂混合形成第二混合液；利用pH调节剂调节第二混合液的pH至11～12得到第三混合液；将还原剂和第三混合液混合，得到第一混合液，将第一混合液与活化后的片状羰基铁粉混合并在80～95℃下反应，以在活化后的片状羰基铁粉表面包覆镍金属层，得到产物体系；采用磁场对产物体系进行处理，得到沉淀物；对沉淀物进行干燥，得到屏蔽吸波粉体。
为了优化片状羰基铁粉和镍金属层的协同效果，从而获得优异的吸波性能，优选活化后的片状羰基铁粉和第一混合液的比例为(5～20g)：1L。
本发明的片状羰基铁粉的活化可以参考现有技术中，在一些实施例中，将20～100份片状羰基铁粉在氢氧化钠溶液中进行超声粗化，得到粉体，优选氢氧化钠的质量分数为2％～15％；采用包括氯化亚锡和第一盐酸的混合溶液对粉体进行超声敏化处理，得到敏化后的粉体，优选混合溶液中氯化亚锡的浓度为10～30g/L，第一盐酸的浓度为20～60mL/L；将敏化后的粉体、氯化钯和第二盐酸混合，得到第四混合液，优选第四混合液中，氯化钯的浓度为0.1～0.3g/L，优选盐酸的浓度为5～10mL/L；将第四混合液进行超声活化处理，得到预处理的片状羰基铁粉，优选超声活化处理的时间为5～10min；将预处理的片状羰基铁粉洗涤干燥，得到活化后的片状羰基铁粉。活化处理是为了在羰基铁粉表面引入钯原子，钯原子具有较强的活性位点。在镀覆过程中，离子镍首先会在这些具有钯原子的活性位点上生成原子镍，由于镍原子也具有活性位点，在化学反应过程中，其它镍离子会逐渐在镍原子上生成镍，依次进行反应，直至最后完整镀覆到羰基铁粉表面。
为了进一步提升上述屏蔽吸波粉体的吸波、导电性能，片状羰基铁粉的粒径为10μm～30μm，本领域技术人员可以参考现有技术中制备片状羰基铁粉的步骤，为了便于得到更适于本发明应用的片状羰基铁粉，在一些实施例中，上述制备方法还包括制备片状羰基铁粉的步骤，制备片状羰基铁粉的步骤包括：将球形羰基铁粉分散在无水乙醇中形成待球磨溶液，其中羰基铁粉的重量份为200～1000份，无水乙醇的重量份为100～800份，球形羰基铁粉的粒径为2～6μm，优选球形羰基铁粉的粒径为3～5μm；在行星式球磨机中对待球磨溶液进行湿法球磨，得到含有片状羰基铁粉的浆液，球磨的转速为600～1200r/min，球磨的时间为8～20h。
在一些实施例中，为了获得更好的片状形貌，湿法球磨的磨球为锆珠，磨球与羰基铁粉的重量比为1～30:40～100，磨球由直径分别为10mm、6mm、3mm的三种磨球以2～10:15～40:40～80的重量比混合。
为了优化镍金属层的包覆密实性和包覆效率，优选在经过球磨后，除去羰基铁粉中的溶剂，比如制备片状羰基铁粉的步骤还包括：分离含有片状羰基铁粉的浆液中的片状羰基铁粉，并对分离的片状羰基铁粉进行干燥，优选干燥的温度为40～80℃，干燥的时间为8～15h。
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本发明所要求保护的范围。
实施例1
以下流程参考图1所示的流程图。
(1)在400份的无水乙醇中加入600份粒径为3～5μm的球形羰基铁粉，搅拌均匀后放入到卧式行星式球磨机中进行湿法球磨，得到含有片状羰基铁粉的浆液；其中，球磨的转速为800r/min，球磨的时间为15h；其中球磨中使用的锆珠与羰基铁粉质量比为20:60，锆珠是由直径10mm、6mm、3mm的大、中、小三种锆珠组成，大、中、小三种锆珠的质量比为5:25:70。球磨完成后取出含有片状羰基铁粉的浆液，在60℃下烘干12h，得到片状羰基铁粉，粒径为20μm、片状羰基铁粉的宽厚比为600。
(2)将100份片状羰基铁粉加入质量分数2％的氢氧化钠溶液中超声粗化处理10min，得到粉体，用水清洗上述粉体，过滤后添加到10g/L的氯化亚锡和20mL/L盐酸的混合溶液中超声20min进行敏化处理，得到敏化后的粉体，用水对敏化后的粉体进行清洗过滤。将敏化后的粉体加入到0.1g/L的氯化钯和5mL/L盐酸的混合溶液中超声5min进行活化处理，得到预处理的片状羰基铁粉，用水对预处理的片状羰基铁粉进行清洗过滤至pH为中性为止，清洗干净后在60℃下烘干12h，得到活化后的片状羰基铁粉。
(3)将40g/L的柠檬酸钠和60g/L酒石酸钾钠分别溶入去离子水中使其完全溶解；将40g/L硫酸镍、60g/L氯化铵、40g/L丁二酸纳依次加入柠檬酸钠和酒石酸钾钠溶液中，用2g/L氨水调节pH至11，之后再加入100mL/L的联氨，得到镀覆溶液；将预处理后的羰基铁粉添加到上述500mL/L镀覆溶液中，并在80℃的油浴锅中机械搅拌40min直至反应结束。反应结束后，用磁铁收集得到沉淀物，将上清液倒出，用蒸馏水清洗5次，将沉淀物放入60℃下在鼓风烘箱中烘干处理12h，即可得到屏蔽吸波粉体，片状羰基铁粉的粒径为20μm、片状羰基铁粉的宽厚比为600，壳层厚度为0.8μm。
实施例2
(1)在400份的无水乙醇中加入600份粒径为3～5μm的球形羰基铁粉，搅拌均匀后放入到卧式行星式球磨机中进行湿法球磨，得到含有片状羰基铁粉的浆液；球磨的转速为800r/min，球磨的时间为15h；其中球磨中使用的锆珠与羰基铁粉质量比为20:60，锆珠是由直径10mm、6mm、3mm的大、中、小三种珠子组成，大、中、小三种锆珠的质量比为5:25:70。球磨完成后取出含有片状羰基铁粉的浆液，在60℃下烘干12h，得到片状羰基铁粉，粒径为20μm、片状羰基铁粉的宽厚比为600。
(2)将60份片状羰基铁粉加入质量分数10％的氢氧化钠中超声粗化处理20min，得到粉体，用水清洗上述粉体，过滤后添加到20g/L的氯化亚锡和40mL/L盐酸的混合溶液中超声30min进行敏化处理，得到敏化后的粉体，用水对敏化后的粉体进行清洗过滤。将敏化后的粉体加入到0.2g/L的氯化钯和7mL/L盐酸的混合溶液中超声8min进行活化处理，得到预处理的片状羰基铁粉，用水对预处理的片状羰基铁粉进行清洗过滤至pH为中性为止，清洗干净后在60℃下烘干12h，得到活化后的片状羰基铁粉。
(3)将50g/L的柠檬酸钠和80g/L酒石酸钾钠分别溶入去离子水中使其完全溶解；将50g/L硫酸镍、70g/L氯化铵、50g/L丁二酸纳依次加入配置好的柠檬酸钠和酒石酸钾钠溶液中，用6g/L氨水溶液调节pH至11.5，之后再加入110mL/L的联氨，得到镀覆溶液；将预处理后的羰基铁粉添加到上述500mL/L镀覆溶液中，并在90℃的油浴锅中机械搅拌60min直至反应结束。反应结束后，用磁铁收集得到沉淀物，将上清液倒出，用蒸馏水清洗5次，将沉淀物放入60℃下在鼓风烘箱中烘干处理12h，即可得到屏蔽吸波粉体，片状羰基铁粉的粒径为20μm、片状羰基铁粉的宽厚比为600，壳层厚度为1.4μm。
实施例3
(1)在400份的无水乙醇中加入600份粒径3～5μm的球形羰基铁粉，搅拌均匀后放入到卧式行星式球磨机中进行湿法球磨，得到含有片状羰基铁粉的浆液；球磨的转速为800r/min，球磨的时间为15h；其中球磨中使用的锆珠与羰基铁粉质量比为20:60，锆珠是由直径10mm、6mm、3mm的大、中、小三种锆珠组成，大、中、小三种锆珠的质量比为5:25:70。球磨完成后取出含有片状羰基铁粉的浆液，在60℃下烘干12h，得到片状羰基铁粉，粒径为20μm、片状羰基铁粉的宽厚比为600。
(2)将20份片状羰基铁粉加入质量分数15％的氢氧化钠中超声粗化处理30min，得到粉体，用水清洗上述粉体，过滤后添加到30g/L的氯化亚锡和60mL/L盐酸的混合溶液中超声40min进行敏化处理，得到敏化后的粉体，用水对敏化后的粉体进行清洗过滤。将敏化后的粉体加入到0.3g/L的氯化钯和10mL/L盐酸的混合溶液中超声10min进行活化处理，得到预处理的片状羰基铁粉，用水对预处理的片状羰基铁粉进行清洗过滤至pH为中性为止，清洗干净后在60℃下烘干12h，得到活化后的片状羰基铁粉。
(3)将60g/L的柠檬酸钠和100g/L酒石酸钾钠分别溶入去离子水中使其完全溶解；将60g/L硫酸镍、80g/L氯化铵、60g/L丁二酸纳依次加入上述柠檬酸钠和酒石酸钾钠溶液中，用10g/L氨水溶液调节pH至12，之后再加入120mL/L的联氨，得到镀覆溶液；将预处理后的羰基铁粉添加到上述500mL/L镀覆溶液中，并在95℃的油浴锅中机械搅拌80min直至反应结束。反应结束后，用磁铁收集得到沉淀物，将上清液倒出，用蒸馏水清洗5次，将沉淀物放入60℃下在鼓风烘箱中烘干处理12h，即可得到屏蔽吸波粉体，片状羰基铁粉的粒径为20μm、片状羰基铁粉的宽厚比为600，壳层厚度为1.9μm。
实施例4
(1)在100份的无水乙醇中加入1000份粒径3～5μm的球形羰基铁粉，搅拌均匀后放入到卧式行星式球磨机中进行湿法球磨，得到含有片状羰基铁粉的浆液；球磨的转速为600r/min，球磨时间为8h；其中球磨中使用的锆珠与羰基铁粉质量比为30:40，锆珠是由直径10mm、6mm、3mm的大、中、小三种珠子组成，大、中、小三种锆珠的质量比为4:16:80。球磨完成后取出浆料，在60℃下烘干12h，得到粒径为12μm的片状羰基铁粉、片状羰基铁粉的宽厚比为400。
(2)将60份片状羰基铁粉加入质量分数10％的氢氧化钠中超声粗化处理20min中，得到粉体，用水清洗上述粉体清洗，过滤后添加到20g/L的氯化亚锡和40mL/L盐酸的混合溶液中超声30min进行敏化处理，得到敏化后的粉体，用水对敏化后的粉体进行清洗过滤。将敏化后的粉体加入到0.2g/L的氯化钯和7mL/L盐酸的混合溶液中超声8min进行活化处理，之后清洗过滤至pH为中性为止，清洗干净后在60℃下烘干12h，得到活化后的片状羰基铁粉。
(3)将50g/L的络合剂柠檬酸钠和80g/L酒石酸钾钠分别溶入去离子水中使其完全溶解；将50g/L硫酸镍、70g/L氯化铵、50g/L丁二酸纳依次加入上述柠檬酸钠和酒石酸钾钠溶液中，用6g/L氨水调节pH至11.5，之后再加入110mL/L的还原剂联氨，得到镀覆溶液；将预处理后的羰基铁粉添加到上述500mL/L镀覆溶液中，并在90℃的油浴锅中机械搅拌60min直至反应结束。反应结束后，用磁铁收集得到沉淀物，将上清液倒出，用蒸馏水清洗5次，将沉淀物放入60℃下在鼓风烘箱中烘干处理12h，即可得到屏蔽吸波粉体，片状羰基铁粉的粒径为12μm、片状羰基铁粉的宽厚比为400，壳层厚度为1.4μm。
实施例5
(1)在800份的无水乙醇中加入200份粒径3～5μm的球形羰基铁粉，搅拌均匀后放入到卧式行星式球磨机中进行湿法球磨，得到含有片状羰基铁粉的浆液；球磨的转速为1200r/min，球磨的时间为20h；其中球磨中使用的锆珠与羰基铁粉质量比为30:40，锆珠是由直径10mm、6mm、3mm的大、中、小三种珠子组成，大、中、小三种锆珠的质量比为10:40:50。球磨完成后取出含有片状羰基铁粉的浆液，在60℃下烘干12h，得到粒径为28μm的片状羰基铁粉、片状羰基铁粉的宽厚比为800。
(2)将60份片状羰基铁粉加入质量分数10％的氢氧化钠中超声粗化处理20min，得到粉体，用水清洗上述粉体，过滤后添加到20g/L的氯化亚锡和40mL/L盐酸的混合溶液中超声30min进行敏化处理，得到敏化后的粉体，用水对敏化后的粉体进行清洗过滤。将敏化后的粉体加入到0.2g/L的氯化钯和7mL/L盐酸的混合溶液中超声8min进行活化处理，得到预处理的片状羰基铁粉，用水对预处理的片状羰基铁粉进行清洗过滤至pH为中性为止，清洗干净后在60℃下烘干12h，得到活化后的片状羰基铁粉。
(3)将50g/L的柠檬酸钠和80g/L酒石酸钾钠分别溶入去离子水中使其完全溶解；将50g/L硫酸镍、70g/L氯化铵、50g/L丁二酸纳依次加入上述柠檬酸钠和酒石酸钾钠溶液中，用6g/L氨水溶液调节pH至11.5，之后再加入L110mL/L的联氨，得到镀覆溶液；将预处理后的羰基铁粉添加到上述500mL/L镀覆溶液中，并在90℃的油浴锅中机械搅拌60min直至反应结束。反应结束后，用磁铁收集得到沉淀物，将上清液倒出，用蒸馏水清洗5次，将沉淀物放入60℃下在鼓风烘箱中烘干处理12h，即可得到屏蔽吸波粉体，片状羰基铁粉的粒径为28μm、片状羰基铁粉的宽厚比为800，壳层厚度为1.4μm。
实施例6
(1)在800份的无水乙醇中加入200份粒径4～6μm的球形羰基铁粉，搅拌均匀后放入到卧式行星式球磨机中进行湿法球磨，得到含有片状羰基铁粉的浆液；球磨的转速为1500r/min，球磨的时间为24h；其中球磨中使用的锆珠与羰基铁粉质量比为30:40，锆珠是由直径10mm、6mm、3mm的大、中、小三种珠子组成，大、中、小三种锆珠的质量比为10:40:50。球磨完成后取出含有片状羰基铁粉的浆液，在60℃下烘干12h，得到粒径为33μm的片状羰基铁粉，片状羰基铁粉的宽厚比为1000。
实施例7
(1)在800份的无水乙醇中加入200份粒径2～4μm的球形羰基铁粉，搅拌均匀后放入到卧式行星式球磨机中进行湿法球磨，得到含有片状羰基铁粉的浆液；球磨的转速为500r/min，球磨的时间为6h；其中球磨中使用的锆珠与羰基铁粉质量比为30:40，锆珠是由直径10mm、6mm、3mm的大、中、小三种珠子组成，大、中、小三种锆珠的质量比为10:40:50。球磨完成后取出含有片状羰基铁粉的浆液，在60℃下烘干12h，得到粒径为8μm的片状羰基铁粉，片状羰基铁粉的宽厚比为200。
对比例1
在400份的无水乙醇中加入600份尺寸粒径为800目的羰基铁粉，搅拌均匀后放入到卧式行星式球磨机中进行湿法球磨，球磨转速为800r/min，球磨时间为15h；其中球磨中使用的锆珠与羰基铁粉质量比为20:60，锆珠是由直径10mm、6mm、3mm的大、中、小三种珠子组成，大、中、小三种锆珠的质量比为5:25:70。球磨完成后取出浆料，在60℃下烘干12h，得到片状羰基铁粉。
采用上述片状羰基铁粉作为屏蔽吸波粉体。
对比例2
采用镍粉作为屏蔽吸波粉体。
对比例3
采用球状羰基铁粉作为屏蔽吸波粉体。
将8份上述各实施例和对比例中制备得到的屏蔽吸波粉体分别与石蜡混合均匀，制备80％的同轴样品并进行测试，主要步骤是：首先将粉体按照8:2的比例分别与石蜡混合，放入在70℃的高温烘箱中加热10min，之后迅速拿出混合搅拌均匀，制成粘稠状固体填充到同轴圆环模具中(模具外径7mm，内径3.04mm)，分别制备得到2±0.02mm厚的样品，采用网络矢量分析仪分别测得样品厚度下的磁导率和S参数，然后通过S参数屏蔽计算公式仿真出不同样品在0.3-18GHz频段范围下电磁屏蔽效能。用振实密度仪测量各实施例和对比例的振实密度。制备直径10mm厚度2mm的圆形样品，通过体积电阻仪测得各实施例和对比例的表面电阻率。
表1
Figure BDA0003421550740000091
Figure BDA0003421550740000101
通过对比例1-3中结果对比，镍粉在高频下的屏蔽效能较好，但由于没有磁性在低频段的屏蔽吸收较差；而对比例1和对比例3的羰基铁粉在低频下有较好的磁导率，特别是在对比例1的片状形貌下，突破Snoke极限，获得更高的磁导率，因此片状羰基铁粉在低频下的屏蔽吸收效果是大于球形羰基铁粉和镍粉的。实施例1-5中负载的粉体相比镍粉来说，密度有不同程度的降低，这是由于片状的形貌远远降低了粉体密度，并且由于具有高导电和高磁导率，其负载的片状粉体在低频和高频都具有较高的屏蔽效果。实施例1-3中粉体屏蔽效果相比，实施例3的屏蔽效果在高频的效果较好，但在低频下的屏蔽吸收相对较差，这是由于镀覆的镍粉过多，会降低磁导率，影响低频下的屏蔽吸收效能。实施例2、4及5中粉体屏蔽效果相比，粉体密度依次降低，其在低频下的吸收屏蔽效果依次增加，在高频下的屏蔽效果依次降低，这是由于随着片状化程度的增加，磁导率增加明显，但其镀覆的镍粉不足造成的。实施例5的磁导率最高，其在低频的屏蔽效果更具有优势。
由以上实施案例证明本专利制备的粉体在宽频领域能获得较高的屏蔽吸收效果，能满足屏蔽材料在不同频段及不同场景下的高性能需求。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：通过在片状羰基铁上镀覆镍金属层，本技术是在片状羰基铁粉上包覆镍金属层，通过技术上对片状形貌调配和镍金属层的控制，不仅提高磁导率，提高导电性，其片状形成的导电网络给镍金属的导电提供了更大的导电通路，可以充分发挥片状羰基铁和金属镍在吸波屏蔽上的双重优势。该材料不仅同时拥有两种材料的优异性能，同时具有高电导率和高磁导率，因此满足对低频电磁波和高频电磁波的同时吸收。本发明采用片状羰基铁粉作为内核，片状羰基铁粉的片状化形貌可以降低屏蔽吸波粉体的密度，突破Snoke极限，获得高磁导率；同时，片状羰基铁粉的片状化形貌可以增加颗粒间的接触面积，使其容易形成导电网络，有利于提高屏蔽吸波粉体的导电性。除此之外，本发明通过化学镀的方法对片状羰基铁粉包覆镍金属层，所形成的核壳结构表面致密，增加颗粒的损耗机制，增加多重反射损耗，提高内部的多重反射效能，提高电磁波传输路径，增加磁导率。包覆的镍金属层还可以提高屏蔽吸波粉体的磁导率和导电性，既能将高频段电磁波反射，又能将低频段电磁波吸收，从而拓宽屏蔽吸波粉体的屏蔽范围。利用复合粒子外层的镍层具有高电导率特点在高频段来反射电磁波,而部分透过镍层的电磁波在更低频段则可被内核具有高磁导率的羰基铁粉吸收,片状颗粒还增加颗粒间的接触，使其更容易形成导电网络，有利于提高材料的导电性，使材料能够在更宽广的频段范围应用并达到良好的电磁屏蔽及吸收效果。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种屏蔽吸波粉体，其特征在于，所述屏蔽吸波粉体包括：内核和壳层，所述内核为片状羰基铁粉，所述壳层为镍金属层。
2.根据权利要求1所述的屏蔽吸波粉体，其特征在于，所述片状羰基铁粉的粒径为10～30μm，所述片状羰基铁粉的宽厚比为10～1000，优选所述片状羰基铁粉的宽厚比为400～800，所述壳层的厚度为0.5～2μm。
3.一种屏蔽吸波粉体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
步骤S1，将片状羰基铁粉进行活化处理，得到活化后的片状羰基铁粉；
步骤S2，将镍盐、缓冲液、稳定剂、络合剂、pH调节剂和还原剂进行混合形成第一混合液，所述第一混合液的pH值为11～12，将所述第一混合液与所述活化后的片状羰基铁粉混合反应以在所述活化后的片状羰基铁粉表面包覆镍金属层，得到所述屏蔽吸波粉体。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述镍盐为硫酸镍，优选所述第一混合溶液中所述镍盐的浓度为40～60g/L；优选所述络合剂选自柠檬酸钠和/或酒石酸钾钠，优选所述第一混合液中所述柠檬酸钠的浓度为40～60g/L，优选所述第一混合液中所述酒石酸钾钠的浓度为60～100g/L；优选所述缓冲液为氯化铵溶液，优选所述第一混合液中所述氯化铵的浓度为60～80g/L；优选所述稳定剂为丁二酸钠，优选所述第一混合液中所述稳定剂的浓度为40～60g/L；优选所述pH调节剂为氨水，优选所述氨水的浓度为2～10g/L；优选所述还原剂为联氨，所述混合液中所述联氨的浓度为100～120mL/L。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
将所述镍盐、所述缓冲液、所述稳定剂与所述络合剂混合形成第二混合液；
利用所述pH调节剂调节所述第二混合液的pH至11～12得到第三混合液；
将所述还原剂和所述第三混合液混合，得到所述第一混合液，
将所述第一混合液与所述活化后的片状羰基铁粉混合并在80～95℃下反应，以在所述活化后的片状羰基铁粉表面包覆镍金属层，得到产物体系；
采用磁场对所述产物体系进行处理，得到沉淀物；
对所述沉淀物进行干燥，得到屏蔽吸波粉体。
6.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述活化后的片状羰基铁粉和所述第一混合液的比例为(5～20g)：1L。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
将20～100份所述片状羰基铁粉在氢氧化钠溶液中进行超声粗化，得到粉体，优选所述氢氧化钠的质量分数为2％～15％；
采用包括氯化亚锡和第一盐酸的混合溶液对所述粉体进行超声敏化处理，得到敏化后的粉体，优选所述混合溶液中所述氯化亚锡的浓度为10～30g/L，所述第一盐酸的浓度为20～60mL/L；
将所述敏化后的粉体、氯化钯和第二盐酸混合，得到第四混合液，优选所述第四混合液中，所述氯化钯的浓度为0.1～0.3g/L，优选所述盐酸的浓度为5～10mL/L；
将所述第四混合液进行超声活化处理，得到预处理的片状羰基铁粉，优选所述超声活化处理的时间为5～10min；
将所述预处理的片状羰基铁粉洗涤干燥，得到所述活化后的片状羰基铁粉。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述片状羰基铁粉的粒径为10～30μm，所述制备方法还包括制备片状羰基铁粉的步骤，所述制备片状羰基铁粉的步骤包括：
将球形羰基铁粉分散在无水乙醇中形成待球磨溶液，其中所述羰基铁粉的重量份为200～1000份，无水乙醇的重量份为100～800份，优选所述球形羰基铁粉的粒径为2～6μm；
在行星式球磨机中对待球磨溶液进行湿法球磨，得到含有片状羰基铁粉的浆液，所述球磨的转速为600～1200r/min，球磨的时间为8～20h。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述湿法球磨的磨球为锆珠，所述磨球与羰基铁粉的重量比为1～30:40～100，所述磨球由直径分别为10mm、6mm、3mm的三种磨球以2～10:15～40:40～80的重量比混合。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述制备片状羰基铁粉的步骤还包括：分离所述含有片状羰基铁粉的浆液中的片状羰基铁粉，并对分离的所述片状羰基铁粉进行干燥，优选所述干燥的温度为40～80℃，所述干燥的时间为8～15h。
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