CN1305359C

CN1305359C - 抗电磁波干扰材料及其制造方法

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Publication number: CN1305359C
Application number: CNB2004100891549A
Authority: CN
Inventors: 何时金; 盛小东; 陆柏松; 何跃进
Original assignee: Hengdian Group DMEGC Magnetics Co Ltd
Current assignee: Hengdian Group DMEGC Magnetics Co Ltd
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2007-03-14
Anticipated expiration: 2024-11-30
Also published as: CN1646000A

Abstract

本发明涉及一种抗电磁波干扰材料组分的改良及其制造方法的改进。由若干层薄片复合而成，阻抗匹配层由包括吸收型铁硅铝粉末、锰锌铁氧体和树脂的材料制成；吸收层由包括吸收型铁硅铝粉末、镍锌铁氧体和树脂的材料制成；反射层由包括反射型铁硅铝粉末、铁粉和树脂的材料制成。因此，本发明具有如下优点：各组分的配伍合理；使材料的比表面积大大提高，再通过特殊工艺使颗粒形状取向基本完全，不仅使板材的空隙大幅度减少，还使磁导率大大提高，从而减少了低频电磁波的绕射、爬行现象，从而提高了产品的屏蔽效果；板材具有柔软性可以任意弯曲、切割、冲成任意形状，加工使用都极为方便，与胶水的结合性好。

Description

抗电磁波干扰材料及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种磁性材料，尤其是涉及一种抗电磁波干扰材料组分的改良及其制造方法的改进。

背景技术

随着人类生产活动的不断发展，工业文明的不断进步，各类电子设备、信息终端通讯系统等造成的电磁辐射愈来愈多，愈来愈强，已逐渐成为全球范围的公害。这种电磁辐射对人体的危害已被医学界所广泛证实。对各类工业设备的可靠性和准确性亦带来明显的影响，如何有效的防护电磁辐射成为全球科技界的重要课题。目前市面日常的电器用品，如电脑、无线电话、移动电话手机、马达及变压器等，在使用时，无形中常会放出有害人体的电磁波。家用电器的辐射主要途径为：1、家用电器产生的电磁波频段范围较宽，一般伪外壳材料只能屏蔽部分频段的电磁波，其余频段的电磁波仍向外辐射。2、家用电器的装配缝隙3、家用电器的发射与接受天线。国内外抗干扰材料主要有以下几种：1、铁氧体国内的水平在8～18GHZ，吸收率为10dB，密度5.0g/cm3，厚度≥2.0mm。2、纳米吸波涂层材料1～8GHZ频断内15～30dB。3、多晶铁纤维使用频断4～18GHZ。4、手性吸波涂层。5、导电高聚物吸波涂料用于cm波断吸收率8dB。6、导电高分子材料毫米波段具有10dB的吸收率。

为了减少辐射，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的技术方案。例如中国专利文献公开了一种无线电话电磁辐射防护罩(公开号：CN92114605.1)，其电磁屏蔽层为金属纤维与纺织纤维混纺制成，外有绝缘保护层。该专利的屏蔽效果不甚理想，且采用进出纤维，制作成本较高。还有人提出了一种导磁防磁射线导电塑料及制造工艺(公开号：CN94116907.3)将粉末金属、金属氧化物、金属盐及石墨、碳黑加入塑料中知成。

另外还有人申请了一种具有多层电磁屏蔽结构的壳体(公开号：CN92114605.1)，该专利全面地考虑既将导电粉末材料，又将导磁粉末材料作为填充剂加入塑料中，分三层结构做成屏蔽外壳，其屏蔽效果优于前者。但是由于家用电器频宽，而上述只针对无线电话800MHZ～2000MHZ频段电磁波，同时一般金属屏蔽材料只能屏蔽低频段电磁波，高频的效果不佳；铁氧体和羰基铁在低频段由于会发生绕射、爬行等现象所以屏蔽效果在低频段也不好。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的屏蔽效果不甚理想，特别是高频段的效果不佳，应用范围受到限制，无法方便地根据实际情况调整屏蔽范围等的技术问题；提供了一种屏蔽效果好，使用范围广，能够根据实际需要方便地生产所需的屏蔽材料的抗电磁波干扰材料及其制造方法。

本发明同时又解决了现有技术所存在的制作成本较高，制作工艺复杂，材料的比表面积小，反射和吸收能力也不甚理想等的技术问题；提供了一种成本较低，比表面积大，反射和吸收能力好的抗电磁波干扰材料及其制造方法。

本发明还解决了现有技术所存在的材料层间的空隙较大，与胶水的结合性不甚理想，柔韧性不高等的技术问题；提供了一种材料层间隙小，与胶水的结合性能好，容易弯曲、切割、冲成任意形状，加工使用都极为方便的抗电磁波干扰材料及其制造方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：抗电磁波干扰材料，由若干层薄片复合而成，其特征是在包括阻抗匹配层、吸收层、反射层；所述的阻抗匹配层由包括吸收型铁硅铝粉末、锰锌铁氧体和树脂的材料制成；所述的吸收层由包括吸收型铁硅铝粉末、镍锌铁氧体和树脂的材料制成；所述的反射层由包括反射型铁硅铝粉末、铁粉和树脂的材料制成。本发明人首次提出了根据材料特性，不同成分的材料性能变化大，从而分别制取反射型和吸收型的铁硅铝合金；再和镍锌铁氧体一起制成吸收层，和铁粉制成反射层，和锰锌铁氧体制成匹配层，电磁波通过匹配层进入材料中从而缩短了波长，减少了绕射和爬行现象，在经过吸收层和反射层从而保证了低频电磁波的屏蔽效果；高频时以吸收为主从而也保证了高频电磁波的屏蔽效果。利用铁硅铝合金的特性开发出具有对低频电磁波有反射高频有吸收特性的材料。在阻抗匹配层加入锰锌铁氧体提高了匹配层的磁导率；在吸收层加入镍锌铁氧体从而提高了吸收性能(尤其是高频电磁波)；在反射层加入铁粉增加了反射能力；这里的铁粉为还原铁粉。通过几种不同特性的组合搭配，达到了宽频的屏蔽效果。

作为优选，所述的吸收型铁硅铝粉末的组分及含量的重量比为：铁84.5～86.5％、硅8.0～9.6％、铝4.5～6.5％，其余为微量元素。

作为优选，所述的反射型铁硅铝粉末的组分及含量的重量比为：铁90.0～92.0％，硅4.5～5.5％，铝3.5～4.5％，其余为微量元素。

作为优选，上述的微量元素为P，S，Ca，Mg，Cu中的一种或几种。

作为优选，所述的镍锌铁氧体的组分及含量的重量比为：Fe₂O₃ 40％～60％，NiO 10％～30％，ZnO 20％～40％，其余为添加剂。

作为优选，所述的添加剂为Co₂O₃，BaO，SnO₂，SiO₂，Bi₂O₃中的一种或几种。

作为优选，所述的阻抗匹配层由吸收型铁硅铝粉末70％～90％、锰锌铁氧体5％～10％、树脂6％～12％组成。

作为优选，所述的吸收层由吸收型铁硅铝粉末65％～85％、镍锌铁氧体10％～20％、树脂5％～12％组成。

作为优选，所述的反射层由反射型铁硅铝粉末70％～85％、铁粉6％～15％、树脂5％～12％组成。

为了进一步优化性能，作为优选，所述的阻抗匹配层由吸收型铁硅铝粉末80％～87％、锰锌铁氧体5％～12％、树脂8％～10％组成。

作为优选，所述的吸收层由吸收型铁硅铝粉末76％～80％、镍锌铁氧体12％～15％、树脂8％～10％组成。

作为优选，所述的反射层由反射型铁硅铝粉末80％～85％、铁粉8％～12％、树脂8％～10％组成。

本发明中的抗电磁波干扰材料是采用下述制造方法得到的，其特征是在包括如下步骤：a：称取铁硅铝粉末、锰锌铁氧体和树脂，制作成阻抗匹配层薄片；称取铁硅铝粉末、镍锌铁氧体和树脂，制作成吸收层薄片；称取铁硅铝粉末、铁粉和树脂，制作成反射层薄片；b：根据需要将阻抗匹配层、吸收层、反射层的薄片通过压延机叠压成所需厚度的板材；c：将板材进行贴胶并裁切。

作为优选，阻抗匹配层、吸收层和反射层薄片的制作步骤为：按配方将各种原材料称量好；搅拌2～4分钟使各种原材料混合均匀；将混合均匀的料投入密炼机内扎炼40～80分钟，温度控制在80～140℃；将扎炼好的料粉碎成直径不大于2.5mm的颗粒；然后将颗粒投入出片机内扎成0.1～0.5mm成薄片。

作为优选，所述的铁硅铝粉末的制作方法为：先按配方将各种原材料称量好；放入球磨机中混合1～4小时；然后在1400～2000℃下熔炼4～14小时；水压雾化成120～160目的颗粒；再投入球磨机中球磨1～5小时；然后进行真空650～850℃保温1～5小时；最后烘干并过280～320目筛。

作为优选，所述的镍锌铁氧体的制作方法为：先按配方将各种原材料称量好；放入球磨机中强混1～4小时；然后在800～1000℃中预烧1～4小时；再投入球磨机中球磨4～16小时；然后进行650～850℃保温1～5小时；最后烘干并过280～320目筛。

本发明采用对铁硅铝合金颗粒进行球磨使铁硅铝合金颗粒呈片状，从而使材料的比表面积大大提高，也使材料的反射和吸收能力有所提高，同时还使板材的空隙大幅度减少，从而减少了电磁波的透过率，使屏蔽效果明显。产品厚度可以控制到0.2mm，且可以和胶水结合性好，为此可用在家电外壳及防护罩内表面，从而起到屏蔽防护作用。电阻≥10⁶欧姆以上，可以和电路板直接接触。本发明的板材具有柔软性可以任意弯曲、切割、冲成任意形状，加工使用都极为方便；且其密度≤4.0g/cm³，具有重量轻的特点。该材料可满足低频10M～高频10GHZ范围内的电磁波的屏蔽，将此材料与树脂用特殊工艺和方法可制成1mm厚的扳材有8DB以上的高屏蔽效果。

因此，本发明具有如下优点：1、各组分的配伍合理，能够充分利用各种成分的特性，灵活搭配，达到所要求的屏蔽效果；2、采用对铁硅铝合金颗粒进行球磨使铁硅铝合金颗粒呈片状，从而使材料的比表面积大大提高，再通过特殊工艺使颗粒形状取向基本完全，不仅使板材的空隙大幅度减少，还使磁导率大大提高，从而减少了低频电磁波的绕射、爬行现象，从而提高了产品的屏蔽效果；3、在匹配层加入锰锌铁氧体提高了对低频电磁波的阻抗匹配层；在吸收层加入锰锌铁氧体从而提高了吸收性能，尤其是高频电磁波；在反射层加入还原铁粉，增加了反射能力；4、可以根据实际需要确定匹配层，吸收层，以及反射层的配料和厚度；5、板材具有柔软性可以任意弯曲、切割、冲成任意形状，加工使用都极为方便，与胶水的结合性好。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：抗电磁波干扰材料，由阻抗匹配层、吸收层、反射层复合而成；所述的阻抗匹配层由包括吸收型铁硅铝粉末、锰锌铁氧体和树脂的材料制成；所述的吸收层由包括吸收型铁硅铝粉末、镍锌铁氧体和树脂的材料制成；所述的反射层由包括反射型铁硅铝粉末、铁粉和树脂的材料制成。

表1 吸收型铁硅铝粉末的组分配比

吸收型铁硅铝粉末的制备过程如下：先按配方将各种原材料称量好；放入球磨机中混合2.5小时；然后在1800℃下熔炼8小时；水压雾化成150目的颗粒；再投入球磨机中球磨3小时；然后进行真空700℃保温4小时；最后烘干并过300目筛。

表2 反射型铁硅铝粉末的组分配比

反射型铁硅铝粉末的制备过程如下：先按配方将各种原材料称量好；放入球磨机中混合2.5小时；然后在1800℃下熔炼8小时；水压雾化成150目的颗粒；再投入球磨机中球磨3小时；然后进行真空700℃保温4小时；最后烘干并过300目筛。

表3 镍锌铁氧体的组分配比

镍锌铁氧体的制备过程如下：先按配方将各种原材料称量好；放入球磨机中强混2小时；然后在900℃中预烧3小时；再投入球磨机中球磨10小时；然后进行800℃保温4小时；最后烘干并过300目筛。

阻抗匹配层、吸收层和反射层薄片的制作步骤为：按配方将各种原材料称量好；搅拌3分钟使各种原材料混合均匀；将混合均匀的料投入密炼机内扎炼60分钟，温度控制在120℃；将扎炼好的料粉碎成直径不大于2.5mm的颗粒；然后将颗粒投入出片机内扎成0.4mm成薄片。

根据需要分别称取上述步骤制得的吸收型铁硅铝粉末、反射型铁硅铝粉末以及镍锌铁氧体，以及其他配料制备阻抗匹配层、吸收层和反射层薄片。

阻抗匹配层由包括吸收型铁硅铝粉末、锰锌铁氧体和树脂的材料制成，其中的吸收型铁硅铝粉末选用上述制备吸收型铁硅铝粉末过程中的实例1所得的吸收型铁硅铝粉末。

表4 阻抗匹配层各组分配比

吸收层由包括吸收型铁硅铝粉末、镍锌铁氧体和树脂的材料制成，其中的吸收型铁硅铝粉末选用上述制备吸收型铁硅铝粉末过程中的实例1所得的吸收型铁硅铝粉末；其中镍锌铁氧体选用上述制备镍锌铁氧体的制备过程中的实例1所得的镍锌铁氧体。

表5 吸收层各组分配比

反射层由包括反射型铁硅铝粉末、铁粉和树脂的材料制成。其中反射型铁硅铝粉末选用上述制备反射型铁硅铝粉末过程中的实例2所得的反射型铁硅铝粉末。

表6 反射层各组分配比

根据需要将阻抗匹配层、吸收层、反射层的薄片通过压延机叠压成所需厚度的板材；将板材进行贴胶并裁切，即可应用于各种场合。

表7 阻抗匹配层、吸收层和反射层的厚度比例及其实施效果(1.0mm厚样品和屏蔽)

Claims

1.一种抗电磁波干扰材料，由若干层薄片复合而成，其特征是在包括阻抗匹配层、吸收层、反射层；所述的阻抗匹配层由按组分配比为70％～90％吸收型铁硅铝粉末、5％～10％锰锌铁氧体和6～12％树脂的材料制成；所述的吸收层由按组分配比为65％～85％吸收型铁硅铝粉末、10％～20％镍锌铁氧体和5％～12％树脂的材料制成；所述的反射层由按组分配比为70％～85％反射型铁硅铝粉末、6％～15％铁粉和5～12％树脂的材料制成。

2.根据权利要求1所述的抗电磁波干扰材料，其特征是在所述的吸收型铁硅铝粉末的组分及含量的重量比为：铁84.5～86.5％、硅8.0～9.6％、铝4.5～6.5％，其余为微量元素。

3.根据权利要求1所述的抗电磁波干扰材料，其特征是在所述的反射型铁硅铝粉末的组分及含量的重量比为：铁90.0～92.0％，硅4.5～5.5％，铝3.5～4.5％，其余为微量元素。

4.根据权利要求2或3所述的抗电磁波干扰材料，其特征是在所述的微量元素为P，S，Ca，Mg，Cu中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的抗电磁波干扰材料，其特征是在所述的镍锌铁氧体的组分及含量的重量比为：Fe₂O₃ 40％～60％，NiO 10％～30％，ZnO 20％～40％，其余为添加剂。

6.根据权利要求5所述的抗电磁波干扰材料，其特征是在所述的添加剂为Co₂O₃，BaO，SnO₂，SiO₂，Bi₂O₃中的一种或几种。

7.根据权利要求1所述的抗电磁波干扰材料，其特征是在所述的阻抗匹配层中各材料的组分配比为：吸收型铁硅铝粉末80％～87％；锰锌铁氧体5％～12％；树脂8％～10％。

8.根据权利要求1所述的抗电磁波干扰材料，其特征是在所述的吸收层中各材料的组分配比为：吸收型铁硅铝粉末76％～80％；镍锌铁氧体12％～15％；树脂8％～10％。

9.根据权利要求1所述的抗电磁波干扰材料，其特征是在所述的反射层中各材料的组分配比为：反射型铁硅铝粉末80％～85％；铁粉8％～12％；树脂8％～10％。

10.一种抗电磁波干扰材料的制造方法，其特征是在包括如下步骤：

a：称取按组分配比为70％～90％吸收型铁硅铝粉末、5％～10％锰锌铁氧体和6～12％树脂，制作成阻抗匹配层薄片；称取按组分配比为65％～85％吸收型铁硅铝粉末、10％～20％镍锌铁氧体和5％～12％树脂，制作成吸收层薄片；称取按组分配比为70％～85％反射型铁硅铝粉末、6％～15％铁粉和5～12％树脂，制作成反射层薄片；

b：根据需要将阻抗匹配层、吸收层、反射层的薄片通过压延机叠压成所需厚度的板材；

c：将板材进行贴胶并裁切。

11.根据权利要求10所述的抗电磁波干扰材料的制造方法，其特征是在所述的阻抗匹配层薄片的制作步骤为：按步骤a中阻抗匹配层的组分配比将各种原材料称量好；搅拌2～4分钟使各种原材料混合均匀；将混合均匀的料投入密炼机内扎炼40～80分钟，温度控制在80～140℃；将扎炼好的料粉碎成直径不大于2.5mm的颗粒；然后将颗粒投入出片机内扎成0.1～0.5mm成薄片。

12、根据权利要求10所述的抗电磁波干扰材料的制造方法，其特征是在所述的吸收层薄片的制作步骤为：按步骤a中吸收层的组分配比将各种原材料称量好；搅拌2～4分钟使各种原材料混合均匀；将混合均匀的料投入密炼机内扎炼40～80分钟，温度控制在80～140℃；将扎炼好的料粉碎成直径不大于2.5mm的颗粒；然后将颗粒投入出片机内扎成0.1～0.5mm成薄片。

13、根据权利要求10所述的抗电磁波干扰材料的制造方法，其特征是在所述的反射层薄片的制作步骤为：按步骤a中反射层的组分配比将各种原材料称量好；搅拌2～4分钟使各种原材料混合均匀；将混合均匀的料投入密炼机内扎炼40～80分钟，温度控制在80～140℃；将扎炼好的料粉碎成直径不大于2.5mm的颗粒；然后将颗粒投入出片机内扎成0.1～0.5mm成薄片。

14.根据权利要求11所述的抗电磁波干扰材料的制造方法，其特征是在所述的吸收型铁硅铝粉末的制作方法为：先称量好按以下重量比的组分；铁84.5～86.5％；硅8.0～9.6％；铝4.5～6.5％；其余为微量元素；放入球磨机中混合1～4小时；然后在1400～2000℃下熔炼4～14小时；水压雾化成120～160目的颗粒；再投入球磨机中球磨1～5小时；然后进行真空650～850℃保温1～5小时；最后烘干并过280～320目筛。

15.根据权利要求11所述的抗电磁波干扰材料的制造方法，其特征是在所述的反射型铁硅铝粉末的制作方法为：先称量好按以下重量比的组分；铁90.0～92.0％；硅4.5～5.5％；铝3.5～4.5％；其余为微量元素；放入球磨机中混合1～4小时；然后在1400～2000℃下熔炼4～14小时；水压雾化成120～160目的颗粒；再投入球磨机中球磨1～5小时；然后进行真空650～850℃保温1～5小时；最后烘干并过280～320目筛。

16.根据权利要求11所述的抗电磁波干扰材料的制造方法，其特征是在所述的镍锌铁氧体的制作方法为：先称量好按以下重量比的组分；Fe₂O₃ 40％～60％，NiO 10％～30％，ZnO 20％～40％，其余为添加剂；放入球磨机中强混1～4小时；然后在800～1000℃中预烧1～4小时；再投入球磨机中球磨4～16小时；然后进行650～850℃保温1～5小时；最后烘干并过280～320目筛。