JP2009076619A - Thermal shock resistance electromagnetic wave shielding material, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、耐熱衝撃性電磁波シールド材およびその製造方法に関し、特に、不定形扁平状延性金属片と極微小な金属粒子を複合相とする電磁波シールド材に関する。 The present invention relates to a thermal shock-resistant electromagnetic shielding material and a method for producing the same, and more particularly to an electromagnetic shielding material having a composite phase of an amorphous flat ductile metal piece and extremely fine metal particles.
近年、各種の電子機器を外部からの電磁波障害から保護するため、あるいは電磁波発生源として周辺機器への障害を防止するために、電磁波シールド材料の開発が進められている。このような電磁波シールド材料としては、樹脂中に金属粉末やＣｕなどの金属繊維、炭素繊維あるいはガラス繊維に金属メッキしたフィラーを分散させたものが知られている。この他、樹脂の表面に金属粉末などを含んだ導電性の塗料を塗布したものも知られている。 In recent years, electromagnetic shielding materials have been developed to protect various electronic devices from external electromagnetic interference or to prevent peripheral devices as an electromagnetic wave generation source. As such an electromagnetic shielding material, a material in which a metal powder, a metal fiber such as Cu, a carbon fiber, or a glass fiber-plated filler is dispersed in a resin is known. In addition, there is also known one in which a conductive paint containing metal powder or the like is applied to the resin surface.
しかしながら、従来の技術では以下の問題点があった。
これらのシールド材料は、そのシールド効果は十分ではなく、また曲げ強度等の機械的特性も劣っているという実情がある。これらの欠点を補うべく、特開平９−７４２９８では電磁波シールド効果と機械的性質とを改善する技術が開示されている。すなわち、複合相の金属粒子として粒状金属を用いて粒子分散効果により高強度化を図り、また、扁平状の延性金属粒子により電磁波シールド材の機械的特性を改善している。
However, the conventional technique has the following problems.
These shield materials have an actual situation that the shielding effect is not sufficient and the mechanical properties such as bending strength are inferior. In order to compensate for these drawbacks, Japanese Patent Laid-Open No. 9-74298 discloses a technique for improving the electromagnetic wave shielding effect and mechanical properties. That is, the use of granular metal as the composite phase metal particles increases the strength by the particle dispersion effect, and the flat ductile metal particles improve the mechanical properties of the electromagnetic wave shielding material.
しかしながら、近年の高度情報化社会の発展に伴って、デジタル技術を利用した電子機器が過酷な熱環境にも多く使われるようになり、電磁波シールド材の劣化が問題となってきている。この結果、耐熱衝撃性に優れる電磁波シールド材の開発が望まれている。 However, with the development of the advanced information society in recent years, electronic devices using digital technology are often used in harsh thermal environments, and deterioration of electromagnetic shielding materials has become a problem. As a result, development of an electromagnetic shielding material having excellent thermal shock resistance is desired.
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、電磁波シールド効果に優れ、しかも耐熱衝撃性に優れた電磁波シールド材を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at providing the electromagnetic wave shielding material excellent in the electromagnetic wave shielding effect and excellent in the thermal shock resistance.
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の耐熱衝撃性電磁波シールド材は、ガラス又はセラミックスをマトリックスとし、複合相が不定形扁平状延性金属片と当該不定形扁平状延性金属片の厚みより少なくとも一桁径の小さな金属粒子とにより構成される。 In order to achieve the above object, the thermal shock-resistant electromagnetic wave shielding material according to claim 1 is made of glass or ceramics as a matrix, and the composite phase is an irregular flat ductile metal piece and the irregular flat ductile metal piece. It is comprised with the metal particle at least one digit diameter smaller than thickness.
また、請求項２に記載の耐熱衝撃性電磁波シールド材は、請求項１に記載の耐熱衝撃性電磁波シールド材において、複合相を構成する金属が、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ及びそれらの合金、ステンレス鋼、パーマロイ及び超耐熱合金から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする。 Moreover, the thermal shock-resistant electromagnetic shielding material according to claim 2 is the thermal shock-resistant electromagnetic shielding material according to claim 1, wherein the metal constituting the composite phase is Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, It is at least one selected from Hf, Ta, W, Fe, Ni, Co, Cu, Al, Mg, Zn and alloys thereof, stainless steel, permalloy, and super heat-resistant alloy.
また、請求項３に記載の耐熱衝撃性電磁波シールド材は、請求項１または２に記載の耐熱衝撃性電磁波シールド材において、金属粒子の径が１０００ｎｍ以下であることを特徴とする。 Moreover, the thermal shock-resistant electromagnetic wave shielding material according to claim 3 is the thermal shock-resistant electromagnetic wave shielding material according to claim 1 or 2, wherein the metal particles have a diameter of 1000 nm or less.
また、請求項４に記載の耐熱衝撃性電磁波シールド材は、請求項１、２または３に記載の耐熱衝撃性電磁波シールド材において、複合相として、さらに、セラミックス粒子、セラミックスウイスカー、または無機質短繊維を含むことを特徴とする。 The thermal shock-resistant electromagnetic wave shielding material according to claim 4 is the thermal shock-resistant electromagnetic wave shielding material according to claim 1, 2, or 3, further comprising ceramic particles, ceramic whiskers, or inorganic short fibers as a composite phase. It is characterized by including.
また、請求項５に記載の耐熱衝撃性電磁波シールド材は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の耐熱衝撃性電磁波シールド材において、複合相の体積率が、２ｖｏｌ％〜６０ｖｏｌ％であることを特徴とする。 Moreover, the thermal shock-resistant electromagnetic wave shielding material according to claim 5 is the thermal shock-resistant electromagnetic wave shielding material according to any one of claims 1 to 4, wherein the volume ratio of the composite phase is 2 vol% to 60 vol%. It is characterized by being.
また、請求項６に記載の耐熱衝撃性電磁波シールド材製造方法は、金属粉末と、ガラス粉末またはセラミックス粉末とを、ミルにより混合して、金属粉末を扁平金属片に延性しつつその一部が当該扁平金属片の厚みより少なくとも一桁径の小さな金属粒子として分離するように制御し、その後この混合粉末を焼結することを特徴とする。 Further, in the method for producing a thermal shock-resistant electromagnetic wave shielding material according to claim 6, a metal powder and a glass powder or a ceramic powder are mixed by a mill so that a part of the metal powder is ductile into a flat metal piece. Control is performed so that the particles are separated as metal particles having a diameter at least an order of magnitude smaller than the thickness of the flat metal piece, and then the mixed powder is sintered.
また、請求項７に記載の耐熱衝撃性電磁波シールド材製造方法は、請求項６に記載の耐熱衝撃性電磁波シールド材製造方法において、金属粉末が、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ及びそれらの合金、ステンレス鋼、パーマロイ及び超耐熱合金から選ばれる少なくとも一種の粉末であることを特徴とする。 Moreover, the thermal shock-resistant electromagnetic shielding material manufacturing method according to claim 7 is the thermal shock-resistant electromagnetic shielding material manufacturing method according to claim 6, wherein the metal powder is Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, It is characterized by being at least one powder selected from Hf, Ta, W, Fe, Ni, Co, Cu, Al, Mg, Zn and alloys thereof, stainless steel, permalloy and super heat-resistant alloy.
また、請求項８に記載の耐熱衝撃性電磁波シールド材製造方法は、請求項６または７に記載の耐熱衝撃性電磁波シールド材製造方法において、金属粒子の径が１０００ｎｍ以下となるように制御することを特徴とする。 The method for producing a thermal shock-resistant electromagnetic shielding material according to claim 8 is controlled so that the diameter of the metal particles is 1000 nm or less in the thermal shock-resistant electromagnetic shielding material producing method according to claim 6 or 7. It is characterized by.
また、請求項９に記載の耐熱衝撃性電磁波シールド材製造方法は、請求項６、７または８に記載の耐熱衝撃性電磁波シールド材製造方法において、金属粉末の体積率が、２ｖｏｌ％〜６０ｖｏｌ％であることを特徴とする。 The method for producing a thermal shock-resistant electromagnetic shielding material according to claim 9 is the method for producing a thermal shock-resistant electromagnetic shielding material according to claim 6, 7 or 8, wherein the volume ratio of the metal powder is 2 vol% to 60 vol%. It is characterized by being.
本発明によれば、電磁波シールド効果に優れ、しかも耐熱衝撃性に優れた電磁波シールド材を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the electromagnetic wave shielding material excellent in the electromagnetic wave shielding effect and excellent in thermal shock resistance.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明は、マトリックスと複合相からなり、マトリックスとしては、ガラス又はセラミックスを用いることができる。マトリックスを構成するガラスとしては、特に制限はなく、例えば、結晶化ガラス、汎用ガラス等の酸化物系ガラスや非酸化物系ガラスから選ばれる一種又は二種以上のガラスを用いることができる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The present invention comprises a matrix and a composite phase, and glass or ceramics can be used as the matrix. There is no restriction | limiting in particular as glass which comprises a matrix, For example, 1 type, or 2 or more types of glass chosen from oxide type glass and non-oxide type glass, such as crystallized glass and general purpose glass, can be used.
具体的には、結晶化ガラスとしては、ＬＡＳ Ｉ（Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＭｇＯ系）、ＬＡＳ ＩＩ，ＩＩＩ（Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２−ＭｇＯ−Ｎｂ２Ｏ５系）、ＭＡＳ（ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系）、ＢＭＡＳ（ＢａＯ−ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系）、Ｔｅｒｎａｒｙ ｍｕｌｌｉｔｅ（ＢａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系）、Ｈｅｘａｃｅｌｓｉａｎ（ＢａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系）や、Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系、Ｎａ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系、Ｎａ２Ｏ−ＣａＯ−ＭｇＯ−ＳｉＯ２系、ＰｂＯ−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系、ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系、ＺｒＯ２−ＳｉＯ２系、ＣａＯ−Ｙ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系、ＭｇＯ−ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｋ２Ｏ−Ｆ系等を挙げることができる。 Specifically, as the crystallized glass, LAS I (Li 2 O—Al 2 O 3 —SiO 2 —MgO system), LAS II, III (Li 2 O—Al 2 O 3 —SiO 2 —MgO—Nb) 2 O 5 system), MAS (MgO—Al 2 O 3 —SiO 2 system), BMAS (BaO—MgO—Al 2 O 3 —SiO 2 system), Tertiary mullite (BaO—Al 2 O 3 —SiO 2 system) Hexacelsian (BaO—Al 2 O 3 —SiO 2 system), Li 2 O—Al 2 O 3 —SiO 2 system, Na 2 O—Al 2 O 3 —SiO 2 system, Na 2 O—CaO—MgO— SiO 2 system, PbO—ZnO—B 2 O 3 system, ZnO—B 2 O 3 —SiO 2 system, ZrO 2 —SiO 2 system, CaO—Y 2 O 3 —Al 2 O 3 —SiO 2 system, Ca Examples include O—Al 2 O 3 —SiO 2 system, MgO—CaO—Al 2 O 3 —SiO 2 system, SiO 2 —B 2 O 3 —Al 2 O 3 —MgO—K 2 O—F system, and the like. it can.
汎用ガラスとしては、ケイ酸ガラス（ＳｉＯ２系）、ソーダ石灰ガラス（Ｎａ２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ２系）、カリ石灰ガラス（Ｋ２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ２系）、ホウケイ酸ガラス（Ｎａ２Ｏ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系）、アルミノケイ酸ガラス（Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−ＣａＯ−ＳｉＯ２系）、鉛ガラス（Ｋ２Ｏ−ＰｂＯ−ＳｉＯ２系）、バリウムガラス（ＢａＯ−ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３系）等を挙げることができる。 As general-purpose glass, silicate glass (SiO 2 system), soda lime glass (Na 2 O—CaO—SiO 2 system), potash lime glass (K 2 O—CaO—SiO 2 system), borosilicate glass (Na 2). O-B 2 O 3 —SiO 2 system), aluminosilicate glass (Al 2 O 3 —MgO—CaO—SiO 2 system), lead glass (K 2 O—PbO—SiO 2 system), barium glass (BaO—SiO 2 ) 2- B 2 O 3 system).
また、低融点ガラスとして、鉛ケイ酸塩ガラス（ＰｂＯ−ＳｉＯ２系、ＰｂＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系等）、ほう酸塩ガラス（Ｂ２Ｏ３系、Ｌｉ２Ｏ−Ｂ２Ｏ３系、Ｎａ２Ｏ−Ｂ２Ｏ３系等）、りん酸塩ガラス（Ｎａ２Ｏ−Ｐ２Ｏ５系、Ｂ２Ｏ３−Ｐ２Ｏ５系等）やＡｌ２Ｏ３−Ｌｉ２Ｏ−Ｎａ２Ｏ−Ｋ２Ｏ−Ｐ２Ｏ５系等を挙げることができる。 Further, as the low-melting glass, lead silicate glass (PbO-SiO 2 system, PbO-B 2 O 3 -SiO 2 system, etc.), borate glass (B 2 O 3 system, Li 2 O-B 2 O 3 System, Na 2 O—B 2 O 3 system, etc.), phosphate glass (Na 2 O—P 2 O 5 system, B 2 O 3 —P 2 O 5 system, etc.) and Al 2 O 3 —Li 2 O -Na 2 O-K 2 O- P 2 O 5 system and the like.
さらに、近年、開発が進められているＹ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラス、オキシナイトライドガラス（Ｌａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系、Ｃａ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系、Ｙ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系、Ｎａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系、Ｎａ−Ｌａ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系、Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系、Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系、Ｌｉ−Ｋ−Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ系）や熱膨張率の小さいＴｉＯ２−ＳｉＯ２系、Ｃｕ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系等を挙げることができる。また、非酸化物系ガラスとしては、ふっ化物系ガラスやカルコゲン系ガラスを用いることができる。 Further, Y 2 O 3 —Al 2 O 3 —SiO 2 glass, oxynitride glass (La—Si—O—N system, Ca—Al—Si—O—N system, which has been developed in recent years, Y-Al-Si-ON-based, Na-Si-ON-based, Na-La-Si-ON-based, Mg-Al-Si-ON-based, Si-ON-based, Li -K-Al-Si-O- N system), thermal expansion coefficient smaller TiO 2 -SiO 2 system, can be exemplified Cu 2 O-Al 2 O 3 -SiO 2 system, and the like. In addition, as the non-oxide glass, fluoride glass or chalcogen glass can be used.
一方、マトリックスをセラミックスとする場合は、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＭｇＯ、ムライト、ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３，Ａｌ２Ｏ３／Ｙ２Ｏ３等を挙げることができる。 On the other hand, when the matrix is ceramic, Al 2 O 3 , ZrO 2 , MgO, mullite, MgO / Al 2 O 3 , Al 2 O 3 / Y 2 O 3 and the like can be mentioned.
また、複合相の金属（不定形扁平状延性金属片および金属粒子）としては、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ及びそれらの合金、ステンレス鋼、パーマロイ及び超耐熱合金から選ばれる少なくとも一種を挙げることができる。特に、金属としてＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ及びそれらの合金の少なくとも一種を選択した場合には、磁場におけるシールド効果が特に優れた材料が得られることとなる。なお、金属粒子（粒状金属）と不定形扁平状延性金属片の金属種は同一であっても異なっていてもよい。 Moreover, as a metal of a composite phase (amorphous flat ductile metal piece and metal particle), Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Fe, Ni, Co, Cu, Al, Mg , Zn and their alloys, stainless steel, permalloy, and super heat-resistant alloys. In particular, when at least one of Fe, Ni, Co, and alloys thereof is selected as the metal, a material having a particularly excellent shielding effect in a magnetic field can be obtained. The metal species of the metal particles (granular metal) and the irregular flat ductile metal piece may be the same or different.
マトリックスと金属との関係においては、マトリックスの焼結可能温度より金属の融点が高い組み合わせとなるようにすることが必要である。マトリックスがガラスの場合、例えば、ケイ酸ガラス系やＴｉＯ２−ＳｉＯ２系の場合には、焼結温度が１６００℃以上になるため、それより高い融点を持つ金属であるＶ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ及びそれらの合金を用いることが好ましい。 In the relationship between the matrix and the metal, it is necessary to make a combination in which the melting point of the metal is higher than the sinterable temperature of the matrix. When the matrix is glass, for example, in the case of a silicate glass system or a TiO 2 —SiO 2 system, the sintering temperature is 1600 ° C. or higher, so metals V, Cr, Zr, It is preferable to use Nb, Mo, Hf, Ta, W and alloys thereof.
また、オキシナイトライドガラスの焼結温度、及びＰｂＯ−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系を除く結晶化ガラスの焼結温度と結晶化温度は、およそ７００℃〜１３００℃であるため、さらにＴｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ及びそれらの合金、ステンレス鋼、パーマロイ、超耐熱合金も使用可能となる。 Further, since the sintering temperature of oxynitride glass and the sintering temperature and crystallization temperature of crystallized glass excluding the PbO—ZnO—B 2 O 3 system are approximately 700 ° C. to 1300 ° C., Ti, Fe Ni, Co and their alloys, stainless steel, permalloy, and super heat-resistant alloys can also be used.
汎用ガラスの場合には、焼結温度がおよそ６００℃〜１０００℃であるため、上記の他にＣｕも使用することができる。ＰｂＯ−ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３系結晶化ガラスと低融点ガラスでは焼結温度がおよそ２００℃〜６００℃であるため、さらにＡｌ、Ｍｇ、Ｚｎ及びそれらの合金を使用することもできる。 In the case of general-purpose glass, since the sintering temperature is approximately 600 ° C. to 1000 ° C., Cu can be used in addition to the above. Since the sintering temperature is approximately 200 ° C. to 600 ° C. in the PbO—ZnO—B 2 O 3 based crystallized glass and the low melting glass, Al, Mg, Zn, and alloys thereof can also be used.
一方、セラミックスをマトリックスとする場合は、例えば、Ａｌ２Ｏ３の場合には、一般的な粉末では焼結温度が１６００℃であるため、それより高い融点を持つ金属であるＶ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗを用いることが好ましい。また、低温度焼結タイプ（例えば、タイミクロンＴＭ−ＤＡＲ；大明化学工業株式会社製）では、焼結温度が１２００℃となるため、さらにＴｉ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、ステンレス鋼、超耐熱合金も使用することができる。さらに、Ａｌ２Ｏ３にガラス相を加えていくと焼結温度を約９００℃まで下げることができるので、Ｃｕも使用することができる。また、ＺｒＯ２（焼結温度＞１８００℃）とＭｇＯ（焼結温度＞１４００℃）の場合には、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、ステンレス鋼、超耐熱合金を用いることができる。ムライト（焼結温度＞１５００℃）の場合には、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｆｅを用いることができる。 On the other hand, in the case of using ceramics as a matrix, for example, in the case of Al 2 O 3 , since the sintering temperature is 1600 ° C. in a general powder, V, Cr, Zr, which are metals having higher melting points, are used. Nb, Mo, Hf, Ta, and W are preferably used. In addition, in the low temperature sintering type (for example, Tymicron TM-DAR; manufactured by Daimei Chemical Industry Co., Ltd.), the sintering temperature is 1200 ° C., and therefore, Ti, Fe, Ni, Co, stainless steel, super heat resistant alloy Can also be used. Furthermore, since the sintering temperature can be lowered to about 900 ° C. when a glass phase is added to Al 2 O 3 , Cu can also be used. In the case of ZrO 2 (sintering temperature> 1800 ° C.) and MgO (sintering temperature> 1400 ° C.), Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Fe, Ni, Co Stainless steel, super heat-resistant alloy can be used. In the case of mullite (sintering temperature> 1500 ° C.), V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, and Fe can be used.
本発明においては、ガラス又はセラミックスのマトリックスに、複合相として金属粒子を含ませることにより、体積抵抗率（電気抵抗率）が低下すると共に、電磁波シールド効果が向上する。また、複合相として不定形偏平状延性金属片を含ませ、これを分散させることにより、破壊時に亀裂先端で塑性変形が生じ、シールド材全体としてはその強度および靭性の向上を図ることができる。 In the present invention, by including metal particles as a composite phase in a glass or ceramic matrix, the volume resistivity (electrical resistivity) is reduced and the electromagnetic shielding effect is improved. Further, by including an irregular flat ductile metal piece as a composite phase and dispersing it, plastic deformation occurs at the crack tip at the time of fracture, and the strength and toughness of the entire shielding material can be improved.
金属粒子の径としては、１０００ｎｍ以下の極微小な金属粒子が好ましく、特に４０ｎｍ〜４００ｎｍであることが望ましい。金属粒子のサイズが１０００ｎｍ以上に大きくなると粒子分散強化効果が十分発揮されず、強度向上が期待できない。反対に、金属粒子のサイズが小さ過ぎる場合にも強度向上が不十分となる。耐熱衝撃性電磁波シールド材として考えた場合、金属粒子のサイズがおおよそ４０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲が望ましい強度範囲となる。金属粒子の体積率は０．０１ｖｏｌ％〜１５ｖｏｌ％、特に、０．０５ｖｏｌ％〜１０ｖｏｌ％であることが好ましい。０．０１ｖｏｌ％以下の場合は、添加による十分な強度の向上が得られず、１５ｖｏｌ％よりも多くなると金属粒子の分散性が悪くなる結果強度の向上が頭打ちとなる。 The diameter of the metal particles is preferably an extremely fine metal particle of 1000 nm or less, and particularly preferably 40 nm to 400 nm. When the size of the metal particles is increased to 1000 nm or more, the particle dispersion strengthening effect is not sufficiently exhibited, and an improvement in strength cannot be expected. On the other hand, when the size of the metal particles is too small, the strength improvement is insufficient. When considered as a thermal shock-resistant electromagnetic shielding material, the desired strength range is that the size of the metal particles is approximately 40 nm to 400 nm. The volume ratio of the metal particles is preferably 0.01 vol% to 15 vol%, particularly preferably 0.05 vol% to 10 vol%. In the case of 0.01 vol% or less, sufficient strength improvement due to addition cannot be obtained, and when it exceeds 15 vol%, the dispersibility of the metal particles is deteriorated, resulting in an increase in strength.
不定形扁平状延性金属片に関しては、扁平面の最小径をｄ、厚さをｔとしたときにｄ／ｔ≧３であることが望ましい。ｄ／ｔが３未満の場合には、亀裂が金属粒子とマトリックスとの界面を進行しやすくなるため金属相の塑性変形を十分に利用できなくなるので好ましくない。ｄ及びｔの範囲としては特に制限はないが、ｄ／ｔ≧３の関係を満足していることが好ましい。 For the irregular flat ductile metal piece, it is desirable that d / t ≧ 3, where d is the minimum diameter of the flat surface and t is the thickness. When d / t is less than 3, it is not preferable because cracks are likely to advance through the interface between the metal particles and the matrix, and the plastic deformation of the metal phase cannot be sufficiently utilized. Although there is no restriction | limiting in particular as the range of d and t, It is preferable that the relationship of d / t> = 3 is satisfied.
また、不定形扁平延性金属片と金属粒子との関係は、不定形扁平状延性金属片の厚みより金属粒子の径が少なくとも一桁小さなものであることが好ましい。不定形扁平延性金属片は主として電磁波シールド特性の改善に、金属粒子は主として強度の改善のために複合化されるので、両者の金属の径が同レベルであると、強度向上の効果が十分ではなく、耐熱衝撃性と電磁波シールド特性に優れた複合材を製造できない。いずれの複合相もマトリックス中に均一分散させるためには両者の径が同レベルではなく、少なくとも一桁以上異なることが必要となる。 The relationship between the amorphous flat ductile metal piece and the metal particles is preferably such that the diameter of the metal particles is at least an order of magnitude smaller than the thickness of the irregular flat ductile metal piece. Amorphous flat ductile metal pieces are combined mainly for improving electromagnetic shielding properties and metal particles are mainly used for improving strength. Therefore, if the diameters of both metals are at the same level, the effect of improving strength is not sufficient. Therefore, it is impossible to manufacture a composite material having excellent thermal shock resistance and electromagnetic shielding characteristics. In order to uniformly disperse any composite phase in the matrix, it is necessary that the diameters of the two are not the same level but differ by at least one digit.
なお、複合相全体の体積率は２ｖｏｌ％〜６０ｖｏｌ％、特に１０ｖｏｌ％〜５０ｖｏｌ％であることが好ましい。複合相の体積率が２ｖｏｌ％よりも低い場合には、十分な導電性が得られないためシールド効果が不十分となる。また、強度および破壊の抵抗の向上という観点においても２ｖｏｌ％より低い場合には、その効果が十分ではなく、耐熱衝撃性は改善されない。一方、複合相の体積率が６０ｖｏｌ％よりも多くなると、複合体の密度が大きく実用的でない。 In addition, it is preferable that the volume ratio of the whole composite phase is 2 vol%-60 vol%, especially 10 vol%-50 vol%. When the volume ratio of the composite phase is lower than 2 vol%, sufficient conductivity cannot be obtained, so that the shielding effect is insufficient. Also, in terms of improvement in strength and resistance to fracture, if it is lower than 2 vol%, the effect is not sufficient and the thermal shock resistance is not improved. On the other hand, when the volume fraction of the composite phase is more than 60 vol%, the density of the composite is large and not practical.
＜製造方法＞
本発明の耐熱衝撃電磁波シールド材は、金属粉末とガラス粉末またはセラミックス粉末とを混合し、このとき、ボールミル等を用いて金属粉末を扁平金属片に延性しつつ金属粒子が一部生成されるようにし、最後にその混合粉末を焼結して製造できる。より具体的には、例えば、以下の方法が挙げられる。
<Manufacturing method>
The heat shock-resistant electromagnetic shielding material of the present invention is a mixture of metal powder and glass powder or ceramic powder, and at this time, some metal particles are produced while ductile the metal powder into a flat metal piece using a ball mill or the like. Finally, the mixed powder can be sintered. More specifically, for example, the following methods can be mentioned.
まず、金属粉末表面にガラス粉末又はセラミックス粉末が付着した複合粉末を製造する。このような複合粉末は、金属粉末と、ガラス粉末又はセラミックス粉末と、を混合することにより製造できる。不定形偏平状延性金属片は、金属粉末の混合中に塑性変形により扁平化させることにより得られる。この混合過程で、極微小な金属粒子も生成され、これらの金属がガラス粉末又はセラミックス粉末の表面に付着する。 First, a composite powder in which glass powder or ceramic powder is attached to the surface of the metal powder is manufactured. Such a composite powder can be produced by mixing metal powder and glass powder or ceramic powder. The irregular flat ductile metal piece is obtained by flattening by plastic deformation during mixing of metal powder. In this mixing process, extremely fine metal particles are also generated, and these metals adhere to the surface of the glass powder or ceramic powder.
ガラス粉末の粒度は、特に制限はないが、５０μｍ以下のものが望ましい。セラミックス粉末の粒度も特に制限はないが、焼結性のよい平均粒径１μｍ以下のものが望ましい。また、金属粉末の粒子径は、混合する際の形状が球状である場合には、機械的性質を維持する点から１５０μｍ以下、特に１００μｍ以下のものが望ましく、扁平化を容易に促進する観点からは、１μｍ〜２００μｍ、特に３μｍ〜１００μｍの範囲であることが好ましい。延性金属粉末の粒子径が１μｍよりも小さいと、超微粒のため扁平化させることが困難となる。また、２００μｍよりも大きくなると、粗粒のため焼結を困難にし、またガラス粉末又はセラミックス粉末との分離が激しくなるため、均一混合が困難となる。金属粉末とガラス粉末又はセラミックス粉末の混合割合は、混合粉末における金属粉末の体積率が２ｖｏｌ％〜６０ｖｏｌ％、特に１０ｖｏｌ％〜５０ｖｏｌ％であることが好ましい。 The particle size of the glass powder is not particularly limited, but is preferably 50 μm or less. The particle size of the ceramic powder is not particularly limited, but it is desirable that the average particle size is 1 μm or less with good sinterability. In addition, the particle size of the metal powder is preferably 150 μm or less, particularly preferably 100 μm or less from the viewpoint of maintaining mechanical properties when the shape at the time of mixing is spherical, from the viewpoint of easily promoting flattening. Is preferably in the range of 1 μm to 200 μm, particularly 3 μm to 100 μm. When the particle diameter of the ductile metal powder is smaller than 1 μm, it is difficult to flatten the powder because of the ultrafine particles. On the other hand, if it exceeds 200 μm, sintering is difficult due to coarse particles, and separation from the glass powder or ceramic powder becomes severe, so that uniform mixing becomes difficult. Regarding the mixing ratio of the metal powder and the glass powder or the ceramic powder, the volume ratio of the metal powder in the mixed powder is preferably 2 vol% to 60 vol%, particularly preferably 10 vol% to 50 vol%.
金属粉末とガラス粉末又はセラミックス粉末との混合方法については、特に制限はなく湿式及び乾式のいずれも採用できる。湿式混合の場合の溶媒としてはエ夕ノール、メ夕ノール等が一般に使用される。混合装置については、ボールミル、振動ミル、アトライター、遊星型ボールミル等を用いることができる。金属粉末は、混合時のボール等の混合媒体による機械的混合により球状から扁平状へと変形が進む。したがって、混合条件の制御により扁平化の程度を調整でき、球状から扁平状までの状態選択が可能となる。 There are no particular restrictions on the method of mixing the metal powder with the glass powder or the ceramic powder, and both wet and dry methods can be employed. As a solvent in the case of wet mixing, generally used are ethenol, methenol and the like. As the mixing device, a ball mill, a vibration mill, an attritor, a planetary ball mill, or the like can be used. The metal powder is deformed from a spherical shape to a flat shape by mechanical mixing with a mixing medium such as a ball during mixing. Accordingly, the degree of flattening can be adjusted by controlling the mixing conditions, and the state can be selected from spherical to flat.
一般に、混合時間、回転数等の条件により変形量は変わってくるので、扁平とするときはこれらの条件を制御し、形状がｄ／ｔ≧３を満足するようにすることが望ましい。さらに、この混合過程で、極微小な金属粒子が生成され、これらの金属粉末がガラス粉末又はセラミックス粉末の表面に付着する。これにより、極微小な金属粒子の均一分散を図ることができる。また、使用する金属粉末の粒度によっては、混合後も未変形の粒子が残るが、扁平化した粒子が適当量あれば、機械的特性の改善効果は得られる。また、上記の不定形扁平状延性金属片の表面にガラス粉末又はセラミックス粉末が付着している複合粉末は、予め延性金属粉末を圧延加工等により扁平化させ、これとガラス粉末又はセラミックス粉末を混合することによっても製造することができるが、混合と扁平化を同時に行う前述の方法が工程の簡略化と均−混合の面で有利である。 In general, the amount of deformation varies depending on conditions such as the mixing time and the number of revolutions. Therefore, when flattening, it is desirable to control these conditions so that the shape satisfies d / t ≧ 3. Furthermore, in this mixing process, extremely fine metal particles are generated, and these metal powders adhere to the surface of the glass powder or ceramic powder. Thereby, uniform dispersion of extremely fine metal particles can be achieved. Depending on the particle size of the metal powder used, undeformed particles may remain after mixing, but if an appropriate amount of flattened particles is present, an effect of improving mechanical properties can be obtained. In addition, the composite powder in which glass powder or ceramic powder adheres to the surface of the above-mentioned irregular flat ductile metal piece is previously flattened by rolling or the like, and mixed with glass powder or ceramic powder. However, the above-described method of simultaneously performing mixing and flattening is advantageous in terms of simplification of the process and leveling and mixing.
次に、得られた混合粉末を所望の形状に成形した後、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下または真空中で２００℃〜１８００℃で焼結する。焼結方法としては、公知の焼結方法を用いることができる。例えば、ＣＩＰ成形や射出成形した成形体を常圧焼結や真空焼結さらにＨＩＰ（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓ）で高密度化するプロセスでは、球状粒子の場合や扁平化した粒子でも３次元にランダムに配向するため等方的な組織となるが、扁平粒子を用いてホットプレス等の一軸加圧方法により成形をおこなうと、扁平化した粒子はプレス方向と垂直方向に２次元に配向するので、特に厚さ方向の電磁波シールド効果が向上する。また、マトリックスがガラスの場合、押し出し法やロール成形などにより、長尺の形状に成形することもできる。さらに、鍛造法や鋳造法、好ましくは加圧鋳造法により直接複雑形状の成形をすることもできる。また、焼結は、２００℃〜１８００℃の温度範囲で行うことができるが、扁平粒子を用いる場合には、扁平な延性金属の形状が保持されるように延性金属の融点より低い温度で行えるように、前記したガラス粉末又はセラミックス粉末と延性金属を選択することが必要である。 Next, after the obtained mixed powder is formed into a desired shape, it is sintered at 200 ° C. to 1800 ° C. in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon or in vacuum. As a sintering method, a known sintering method can be used. For example, in the process of densifying a CIP-molded or injection-molded molded body by atmospheric pressure sintering, vacuum sintering, and HIP (Hot Isostatic Press), spherical particles and flattened particles are randomly oriented in three dimensions. However, if the flat particles are molded by a uniaxial pressing method such as hot pressing, the flattened particles are oriented two-dimensionally in the direction perpendicular to the press direction. The electromagnetic shielding effect in the vertical direction is improved. Further, when the matrix is glass, it can be formed into a long shape by an extrusion method or roll forming. Further, it is possible to directly form a complicated shape by a forging method or a casting method, preferably a pressure casting method. Sintering can be performed in a temperature range of 200 ° C. to 1800 ° C. When flat particles are used, the sintering can be performed at a temperature lower than the melting point of the ductile metal so that the shape of the flat ductile metal is maintained. Thus, it is necessary to select the glass powder or ceramic powder and the ductile metal described above.
＜実施例１＞
マトリックスにＭＡＳ（ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系）粉末（粒径２０μｍ以下）を用い、添加金属としてＭｏ粉末（昭和電工株式会社製：品番Ｍ−６０（粒径５３μｍ〜１０μｍ））を、体積率が７０：３０となるように配合した。
<Example 1>
MAS (MgO—Al 2 O 3 —SiO 2 system) powder (particle size 20 μm or less) is used as a matrix, and Mo powder (manufactured by Showa Denko KK: product number M-60 (particle size 53 μm to 10 μm)) is used as an additive metal The volume ratio was 70:30.
これらの混合粉末をエ夕ノール溶媒中、窒化珪素ボールを用いてボールミル混合を行った。これによりＦｅ粉末がボールミル混合により偏平化し、ガラス粉末が表面に付着した混合粉末が得られた。ボールミル処理時間は極微小な金属粒子を得るため３００時間行った。この混合粉末を黒鉛のモールドにいれ、ホットプレスにより、アルゴン雰囲気下で１０００℃、１００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で１時間保持して焼結を行い、複合材料を得た。 These mixed powders were ball mill mixed in silicon solvent with silicon nitride balls. Thereby, the Fe powder was flattened by ball mill mixing, and a mixed powder in which the glass powder adhered to the surface was obtained. The ball milling time was 300 hours to obtain extremely fine metal particles. This mixed powder was placed in a graphite mold and sintered by holding it at 1000 ° C. under a pressure of 100 kg / cm 2 for 1 hour in an argon atmosphere by hot pressing to obtain a composite material.
この複合材料についてシールド効果を測定した。測定に際しては、焼結体を１６５ｍｍ×１６５ｍｍ×５ｍｍの試験片に加工し、ＫＥＣ法により電場におけるシールド効果を測定した（社団法人関西電子工業振興センターの生駒電波測定所にて測定）。その結果を図１に示す。なお比較のため、代表的な電磁波シールド材について、導電性プラスチック２種および無電解メッキ法と導電塗料の計４種の測定結果をあわせて示した。なお、これらの比較例は、「工業材料」（１９９４年３月号（Ｖｏｌ．４２，Ｎｏ．３）ｐ３９による）。図から明らかなように、本発明の複合材料は測定周波数すべてにおいて測定限界を越えるシールド効果が得られた。また、比較データよりもはるかに優れたシールド効果であることも確認できる。 The shielding effect was measured for this composite material. In the measurement, the sintered body was processed into a test piece of 165 mm × 165 mm × 5 mm, and the shielding effect in the electric field was measured by the KEC method (measured at the Ikoma radio wave measuring station of Kansai Electronics Industry Promotion Center). The result is shown in FIG. For comparison, two types of measurement results of two types of conductive plastics and a total of four types of electroless plating method and conductive paint are shown for typical electromagnetic wave shielding materials. These comparative examples are “industrial materials” (according to the March 1994 issue (Vol. 42, No. 3) p39). As is apparent from the figure, the composite material of the present invention has a shielding effect exceeding the measurement limit at all measurement frequencies. It can also be confirmed that the shielding effect is much better than the comparison data.
次に、この複合材料の熱衝撃特性を、複合相のないマトリックス、すなわちマトリックスそのものの熱衝撃特性と比較した。試験は、所定の温度に試験片を一定時間保持後２０℃の水に投入して急冷し、その後の試験片の曲げ強度を測定することにより評価した。結果を図２に示す。マトリックスそのものに比べ、明らかに本発明の複合材料が優れた耐熱衝撃性を持つことがわかる。なお、図示は省略するが、透過型電子顕微鏡観察により、Ｍｏの扁平状延性金属片を観測すると共に、ナノサイズ（５０ｎｍ−２００ｎｍ）のＭｏ粒子がマトリックス中に分散していることも確認した。 Next, the thermal shock characteristics of this composite material were compared with the thermal shock characteristics of a matrix without a composite phase, that is, the matrix itself. The test was evaluated by holding the test piece at a predetermined temperature for a certain period of time and then putting it into 20 ° C. water for rapid cooling, and then measuring the bending strength of the test piece. The results are shown in FIG. It can be clearly seen that the composite material of the present invention has superior thermal shock resistance compared to the matrix itself. In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the flat ductile metal piece of Mo was observed by transmission electron microscope observation, and it was also confirmed that nanosized (50 nm-200 nm) Mo particles were dispersed in the matrix.
＜実施例２＞
ソーダ石灰ガラス（Ｎａ２Ｏ−ＣａＯ−ＳｉＯ２系）粉末（粒径４５μｍ以下）とＦｅ粉末（３００メッシュアンダー；高純度化学研究所製）を体積率が８０：２０となるように秤量した。これらの混合粉末をエ夕ノール溶媒中、窒化珪素ボールを用いてボールミル混合を行った。これによりＦｅ粉末がボールミル混合により偏平化し、ガラス粉末が表面に付着した混合粉末が得られた。ボールミル処理時間は極微小な金属粒子を得るため３００時間行った。この混合粉末を黒鉛のモールドにいれ、ホットプレスにより、アルゴン雰囲気下で７４０℃、１００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で１時間保持して焼結を行い、複合材料を得た。
<Example 2>
Soda lime glass (Na 2 O—CaO—SiO 2 system) powder (particle size of 45 μm or less) and Fe powder (300 mesh under; manufactured by High Purity Chemical Laboratory) were weighed so that the volume ratio was 80:20. These mixed powders were ball mill mixed in silicon solvent with silicon nitride balls. Thereby, the Fe powder was flattened by ball mill mixing, and a mixed powder in which the glass powder adhered to the surface was obtained. The ball milling time was 300 hours to obtain extremely fine metal particles. This mixed powder was put into a graphite mold and sintered by holding it at 740 ° C. under a pressure of 100 kg / cm 2 for 1 hour in an argon atmosphere by hot pressing to obtain a composite material.
図３に、得られた複合材料のプレス方向と平行方向の断面組織の光学顕微鏡写真を示す。図では主として扁平状のＦｅが白く表示されているが、複合相は２次元に配向し、ｄ／ｔ≧３を満たして扁平化していることが確認できる。また透過型電子顕微鏡により観察したところ、極微小なＦｅ粒子（サイズ：約４０ｎｍ−４００ｎｍ）がマトリックスに分散していることも確認できた（図示せず）。 FIG. 3 shows an optical micrograph of the cross-sectional structure of the obtained composite material in the direction parallel to the pressing direction. In the figure, although the flat Fe is displayed in white, it can be confirmed that the composite phase is oriented two-dimensionally and satisfies d / t ≧ 3 and is flattened. When observed with a transmission electron microscope, it was also confirmed that extremely fine Fe particles (size: about 40 nm to 400 nm) were dispersed in the matrix (not shown).
この複合材料の耐熱衝撃特性を実施例１と同様に調べたところ、実施例１と同様にマトリックスそのものに比して優れた耐熱衝撃性を示すことを確認した。また、実施例１と同様にシールド効果の測定もおこなった。その結果を図４に示す。本発明の複合材料は測定周波数すべてにおいて測定限界を越え、優れた電磁波シールド効果を示すことを確認した。 When the thermal shock characteristics of this composite material were examined in the same manner as in Example 1, it was confirmed that the thermal shock resistance superior to that of the matrix itself was exhibited as in Example 1. In addition, the shielding effect was measured in the same manner as in Example 1. The result is shown in FIG. It was confirmed that the composite material of the present invention exceeded the measurement limit at all measurement frequencies and exhibited an excellent electromagnetic shielding effect.
＜実施例３＞
マトリックスとして、純度９９．９９％のアルミナ粉末（住友化学株式会社製：品番ＡＫＰ−３０）と粒径５３μｍ〜１０μｍのＭｏ粉末（昭和電工株式会社製：品番ＭＡ−６０）とを体積率が８０：２０になるようにして、実施例１と同様にして複合材料を製造した。なお、ホットプレス温度は１６００℃、圧力は３００ｋｇ／ｃｍ２とした。
<Example 3>
As a matrix, alumina powder with a purity of 99.99% (manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd .: product number AKP-30) and Mo powder with a particle size of 53 μm to 10 μm (manufactured by Showa Denko Co., Ltd .: product number MA-60) have a volume ratio of 80. : A composite material was produced in the same manner as in Example 1 so that the ratio was 20. The hot press temperature was 1600 ° C. and the pressure was 300 kg / cm 2 .
この複合材料の複合相の分散状況を、透過電子顕微鏡により観察した。顕微鏡写真を図５に示す。不定形偏平Ｍｏ片とナノサイズのＭｏ粒子がよく分散していることが確認できた。 The state of dispersion of the composite phase of this composite material was observed with a transmission electron microscope. A photomicrograph is shown in FIG. It was confirmed that the amorphous flat Mo pieces and the nano-sized Mo particles were well dispersed.
また、この複合材料について実施例１と同様にしてシールド特性を測定したところ、実施例１および実施例２とほぼ同等の優れたシールド特性を示すことも確認した。また、得られた複合材料について実施例１と同様に耐熱衝撃特性を評価したところ、優れた耐熱衝撃特性を示すことも確認した。 Further, when the shielding properties of this composite material were measured in the same manner as in Example 1, it was confirmed that the composite material exhibited excellent shielding properties substantially equivalent to those in Example 1 and Example 2. Moreover, when the thermal shock characteristics of the obtained composite material were evaluated in the same manner as in Example 1, it was also confirmed that excellent thermal shock characteristics were exhibited.
実施例は以上の通りであるが、なお、本発明においては、複合相として、上述の金属粒子と不定形扁平状延性金属片に加え、セラミックス粒子やセラミックスウイスカーや無機質短繊維等を添加してもよい。これらを併用することにより、複合体の強度や靱性をさらに向上させることができる。 Although the examples are as described above, in the present invention, in addition to the above-described metal particles and the irregular flat ductile metal pieces, ceramic particles, ceramic whiskers, inorganic short fibers, etc. are added as a composite phase. Also good. By using these in combination, the strength and toughness of the composite can be further improved.
このうち、セラミックス粒子としては、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｙ、Ｓｉ及びＢの酸化物、窒化物、炭化物、ほう化物、珪化物及び炭窒化物を挙げることができる。セラミックスウイスカーとしては、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、ＴｉＣ、グラファイト、チタン酸カリウム、ほう酸アルミニウム、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ほう酸マグネシウム、ＴｉＢ２、ムライトを挙げることができる。また、無機質短繊維としては、アルミナ、アルミナ・シリカ、シリカ、ジルコニア等の短繊維を挙げることができる。この他、アルミナ、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ、または、特公昭５８−５２８６号公報に開示されるＳｉ、Ｔｉ、Ｃ及びＯを主成分とした無機繊維等の長繊維をチョップ状に切断したものを挙げることができる。これらは、特に、焼結温度で使用する金属粒子と反応して脆弱な化合物を生成しないものを選択することが重要である。 Of these, ceramic particles include Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, W, Fe, Ni, Co, Al, Y, Si and B oxides, nitrides, carbides, borides. , Silicides and carbonitrides. Examples of the ceramic whisker include Si 3 N 4 , SiC, TiC, graphite, potassium titanate, aluminum borate, ZnO, MgO, magnesium borate, TiB 2 , and mullite. Examples of the inorganic short fibers include short fibers such as alumina, alumina / silica, silica, and zirconia. In addition, alumina, Si 3 N 4 , SiC, or long fibers such as inorganic fibers mainly composed of Si, Ti, C and O disclosed in Japanese Patent Publication No. 58-5286 are cut into chops. Can be mentioned. In particular, it is important to select those that do not react with the metal particles used at the sintering temperature to produce fragile compounds.
本発明によれば、ガラス又はセラミックスマトリックスに複合相として極微小な金属粒子が含まれることにより体積抵抗率が下がると共に、電磁波シールド効果が向上する。さらに複合相として不定形偏平状延性金属片が分散することにより破壊時に亀裂先端での塑性変形を十分利用できるため高靱性化に寄与し、さらに強度も向上させることができる。したがって、シールド効果に優れしかも耐熱衝撃性の優れた電磁波シールド材が提供可能となる。また、複合相としてセラミックス粒子、セラミックスウイスカー、無機質短繊維等を併用することにより、ガラスマトリックス部の高強度化を図ることが可能となり、複合体の強度、靱性をさらに向上させることができる。また、前述したように扁平状の複合相を２次元に配向させれば、配向方向と垂直方向のシールド効果をさらに向上させることができる。さらに、複合相の形態は、原料粉末である延性金属粉末とガラス粉末又はセラミックス粉末の混合中の変形を利用して扁平化が達成できるため、複合相の形状の制御が容易であり、追加の製造プロセスを必要とせず、複合化によるコスト増を抑えることができる。 According to the present invention, the volume resistivity is lowered and the electromagnetic wave shielding effect is improved by including extremely fine metal particles as a composite phase in the glass or ceramic matrix. Furthermore, since the irregularly flat ductile metal pieces are dispersed as a composite phase, plastic deformation at the crack tip can be sufficiently utilized at the time of fracture, which contributes to high toughness and can further improve the strength. Therefore, it is possible to provide an electromagnetic wave shielding material that is excellent in shielding effect and excellent in thermal shock resistance. Further, by using ceramic particles, ceramic whiskers, inorganic short fibers, and the like as the composite phase, it becomes possible to increase the strength of the glass matrix portion, and the strength and toughness of the composite can be further improved. Further, as described above, if the flat composite phase is oriented two-dimensionally, the shielding effect in the direction perpendicular to the orientation direction can be further improved. Furthermore, since the shape of the composite phase can be flattened by utilizing deformation during mixing of the ductile metal powder, which is the raw material powder, and the glass powder or ceramic powder, the shape of the composite phase is easy to control, and additional A manufacturing process is not required, and an increase in cost due to the combination can be suppressed.
本発明を、例えば、人工衛星に搭載する測定機器の筐体等に適用することが可能になる。 The present invention can be applied to, for example, a housing of a measuring device mounted on an artificial satellite.
Claims (9)
The thermal shock-resistant electromagnetic wave shielding material according to any one of claims 1 to 4, wherein the volume fraction of the composite phase is 2 vol% to 60 vol%.
The volume ratio of the metal powder is 2 vol% to 60 vol%, The method for producing a thermal shock-resistant electromagnetic wave shielding material according to claim 6, 7 or 8.
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