PT834600E - Revestimento de superficie de materiais isolantes seu processo de obtencao e sua aplicacao para a realizacao de blindagens para caixas isolantes - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

REVESTIMENTO DE SUPERFÍCIE OE MATERIAIS ISOLANTES, SEU PROCESSO DE OBTENÇÃO E SUA APUCAÇÃO PARA A REALIZAÇÃO DE BUNDAGENS PARA

CAIXAS ISOLANTES A presente invenção diz respeito a um revestimento de superfície de materiais ieolantes. Mais precisamente, a invenção reporta-se a um revestimento de superfície destinado a assegurar uma protecção contra as agressões eiectromagnéticas em ambiente corrosivo para peças de materiais isolantes.

Os ditos materiais isolantes são nomeadamente materiais polímeros ou materiais compósitos do tipo comportando por exemplo, mas de maneira não exclusiva, uma resina de base de material polímero com fibras de reforço. A presente invenção tem nomeadamente como aplicação a realização duma blindagem electromagnética para caixas de componentes eléctricos ou electrónicos de materiais polímeros ou de materiais compósitos. A invenção diz portanto respeito igualmente a tais caixas de componentes eléctricos ou electrónicos de material polímero ou compósito comportando uma blindagem. A presente invenção tem ainda como aplicação a realização duma camada de protecção para peças submetidas a solicitações severas tais como a corrosão, que necessitarão da presença de uma camada metálica de protecção apresentando uma aderência elevada, quaisquer que sejam as solicitações exteriores.

Conhecem-se já processos industriais de metalização de peças de material polímero, nomeadamente o processo dito por via húmida e o processo dito por evaporação em vazio ou ainda a aplicação de pinturas carregadas de partículas metálicas. O processo por via húmida consiste geralmente em fazer uma preparação apropriada da superfície comportando etapas de acetinagem e activação, depois depositar uma camada de cobre em duas etapas, a primeira por conversão química, a segunda por electrólise. 1 O processo de evaporação no vazio, muito utilizado no domínio da decoração, consiste em aplicar sobre a peça a revestir, por evaporação no vazio, uma película muito fina de metal, geralmente de alumínio. Dada a fraca espessura, esta película é muito frágil. É por isso que ela é de seguida muitas vezes protegida por um verniz.

Em certos casos, a metalização é por vezes precedida de um tratamento de activação por um plasma atmosférico ou sob vazio.

Enfim, as pinturas condutoras, constituídas de resinas contendo partículas metálicas, por exemplo de cobre, alumínio, prata, etc., são por vezes utilizadas mas elas apresentam resistividades elevadas e a espessura do revestimento não é dominada com uma grande precisão.

Os progressos técnicos e as exigências de comportamentos cada vez mais perfeitos, fazem com que as soluções actuais tenham os seus limites e não possam ser utilizadas em numerosos casos.

Em particular, as novas aplicações da electrónica conduzem a utilizar aparelhos portáteis em condições cada vez mais variadas, nomeadamente no exterior dos edifícios, de forma que aparece um novo constrangimento que é a resistência às diferentes formas de corrosão. Com efeito, este fenómeno pode acarretar uma degradação, e mesmo um consumo da camada metálica como é o caso para o alumínio e o cobre, ele pode estar também na origem duma degradação do interface entre o substrato em polímero e o revestimento metálico responsável por um descolamento parcial ou total deste último. Nos dois casos, a protecção electromagnética dos componentes não é mais assegurada.

Um objectivo da presente invenção é fornecer um revestimento de superfície que apresentando uma excelente aderência sobre materiais plásticos e compósitos e fazendo prova duma notável resistência à corrosão, nomeadamente salina, assegura uma protecção de qualidade contra as agressões electromagnéticas e cuja aderência não é afectada pela exposição a uma atmosfera corrosiva. A requerente realizou uma composição de revestimento de superfície sobre um substrato em material iscrfante respondendo ao objectivo acima assegurando a perenidade da protecção electromagnética, mesmo em ambientes corrosivos. 2

Para estar conforme com a invenção, o revestimento deve imperativamente possuir simultaneamente as características seguintes: ele é composto por duas camadas sobrepostas, a mais externa, ou superficial, é à base de prata metálica ou duma das suas ligas, a mais profunda, situada entre esta última e o substrato de material isolante, é constituída duma liga à base de níquel contendo entre 80 e 98% em peso de níquel e entre 2 a 20% em peso de pelo menos um metal do grupo V B da Classificação Periódica dos Elementos. A presente invenção fornece portanto um revestimento de superfície sobre um substrato de material isolante, destinado a assegurar uma protecção contra as agressões electromagnéticas num ambiente corrosivo, constituído por um empilhamento de duas camadas metálicas, caracterizado por a primeira das duas ditas camadas, em contacto com o substrato, ser uma camada de liga à base de níquel contendo cerca de 80 a 98% em peso de níquel e pelo menos um metal do grupo V B da Classificação Periódica dos Elementos num teor compreendido entre cerca de 2 e 20% em peso, e por a segunda das duas ditas camadas, superficial, ser uma camada à base de prata metálica ou duma das suas ligas.

Segundo a invenção, a iiga à base de níquel contem pelo menos um elemento pertencendo ao grupo V B da Classificação Periódica dos Elementos, o mais corrente sendo o vanádio, num teor compreendido entre cerca de 2 e 20% em peso. Vantajosamente, o teor da liga à base de níquel do metal do grupo V B da Classificação Periódica dos Elementos está compreendido entre cerca de 5 e 10% em peso.

Duma maneira ainda inexplicável, as propriedades simultâneas de protecção contra as agressões electromagnéticas, resistência à corrosão e aderência, são óptimas quando a camada de liga à base de níquel e a camada à base de prata metálica têm espessuras compreendidas entre respectivamente 0,02 e 1 micron e 0,2 e 2 microns. Estas qualidades são susceptíveis de se degradarem se as espessuras são superiores às indicadas. Para espessuras inferiores, a aderência é excelente mas a resistência à corrosão e a protecção electromagnética são insuficientes. É bem conhecido do perito que as ligas à base de prata têm uma resistividade maior que a da prata metálica. Por consequência, no caso duma liga à base de prata, é necessário 3 multiplicar o valor da espessura da camada por “n”, sendo “η" o valor da relação entre a resistividade da dita liga à base de prata e a resistividade da prata metálica. A WO-A-94/21099 descreve um processo de blindagem electromagnética de cofres em matéria plástica consistindo em chapear contra a superfície um produto do tipo película metalizada.

Esta referência ensina a fabricação dum revestimento de superfície sobre um substrato em material isolante consistindo no empilhamento de duas camadas metálicas. A resistência à corrosão da peça revestida não é assegurada. A GB-A-2 270 421 descreve um guia de ondas constituído dum substrato em polímero recoberto duma sub-camada de níquel puro, ela própria recoberta dum metal condutor. A protecção contra as agressões electromagnéticas numa atmosfera corrosiva não é assegurada. 0 revestimento de superfície da presente invenção é particularmente vantajoso e funcional, porque de maneira simultânea: - ele assegura uma protecção de qualidade contra as agressões electromagnéticas graças a uma excelente condutibilidade eléctrica, - ele apresenta uma aderência excelente sobre as matérias plásticas e compósitas, -ele apresenta uma excelente resistência à corrosão, nomeadamente salina, - a sua aderência não é absolutamente afectada pela exposição à atmosfera corrosiva. 0 revestimento de superfície bi-camada objecto da invenção, pode ser realizado por quaisquer tecnologias ou processos de tratamento de superfície apropriados sem que as suas propriedades sejam afectadas. Contudo, segundo um modo preferencial mas não exclusivo, o revestimento objecto da invenção será realizado por uma tecnologia de depósito em vazio, sendo os melhores resultados obtidos pela técnica da pulverização catódica. 4

Os revestimentos de superfície da presente invenção encontram uma aplicação como blindagem para caixas de componentes eléctrícos ou electrónicos, nomeadamente nas caixas de telefones portáteis.

Os Exemplos não limitativos descritos a seguir ilustram a invenção.

Exemplos;

Em todos os Exemplos a seguir, revestiram-se provetas em polímero. Procedeu-se primeiro a um teste de medida de resistência eléctrica superficial, ou resistência por quadrado, referenciada R , representativa da protocção contra as agressões electromagnéticas e avaliou-se a aderência do revestimento graças ao teste normalizado de arrancamento por uma fita adesiva após quadricular. As provetas foram em seguida submetidas 48 horas ao teste de corrosão acelerada dita de “nevoeiro salino", efectuada segundo a norma NF C 20-711. Depois de terem sido lavadas e secadas, as provetas sofreram de novo o teste de medida de resistência superficial e de aderência, segundo o teste de arrancamento normalizado NF T 30-038; o resultado final permitiu apreciar o nível de protecção assegurado pelo revestimento e a sua perenidade.

Exemplo 1 (Comparativoí

Sobre um lote de 5 provetas, realiza-se primeiro uma activação por plasma de oxigénio, depois deposita-se por evaporação em vazio uma camada de alumínio duma espessura igual a 3 microns.

Antes do teste de corrosão, a resistência R média é de 60 mQ , a aderência ó excelente (nenhum arrancamento no teste de tracção). Depois da exposição ao nevoeiro salino, a resistência R é de 150mQ segundo os pontos de medida, o que é confirmado pela observação visual; o revestimento está transformado, pelo menos na superfície, em alumínio mais ou menos hidratado isolante. Ao mesmo tempo, a aderência tomou-se muito fraca, o revestimento arranca-se facilmente com a fita adesiva. 5

Exemplo 2 (Comparativo)

Sobre um segundo lote de 5 provetas, realiza-se um depósito de cobre de espessura 5 microns por uma técnica clássica em fase aquosa: acetinagem, activação, pré-cobreagem química, cobreagem electrolítica.

Antes do teste de corrosão, a resistência R média é de 10 mQ e a aderência é excelente.

Depois da exposição ao nevoeiro salino, o aspecto do revestimento mostra a presença abundante de azebre, a resistência R está compreendida entre 20mí2 e 80ιτιΩ , a aderência não é mensurável porque o revestimento está em parte descolado e escamado em numerosos pontos das provetas.

Exemplo 3 (Comparativo!

Sobre um terceiro lote de provetas, aplica-se uma pintura condutora referência 599-Y 2000 obtida junto da BECKER INDUSTRIE, que se polimerisa a seguir segundo as recomendações do fabricante. A espessura média da película é de 35 ±10 microns.

Antes do teste de corrosão, a resistência R média é de 50πιΩ , a aderência é excelente porque o teste de tracção não revela nenhum ponto de arrancamento.

Depois da corrosão, o aspecto do revestimento evolui pouco, a resistência R está compreendida entre 320 e 450ητΩ . A aderência está parcialmente alterada porque o teste mostra alguns arrancamentos.

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Divide-se um quarto lote de 15 provetas em três grupos A, B e C de 5 provetas cada um. Cada lote recebe sucessivamente uma primeira camada de liga de níquel comportando 8% de vanádio (camada em contacto com o substrato), seguida duma camada de prata metálica (camada superficial), as duas camadas sendo depositadas sucessivamente e por pulverização catódica em vazio. 6

As espessuras respectivas das camadas depositadas sobre as provetas dos três grupos são descritas no Quadro 1 seguinte:

Quadro 1

Grupo Liga à base de Ni Prata metálica A 0,02 pm 0,2 pm B 0,1 pm 0,7 pm C 0,5 pm 1,8 pm

Os resultados dos testes de resistência superficial e de aderência antes e depois da corrosão são dados no Quadro 2 seguinte:

Quadro 2

Antes da corrosão Depois da corrosão

Grupo R (±5mQ ) Aderência R (±5 mQ ) Aderência A 260 mQ sem 260 mQ sem arrancamento arrancamento B 80 mQ sem 80 mQ sem arrancamento arrancamento C 35 mQ alguns 35 mQ alguns pontos pontos

Observa-se que nenhuma proveta dos três grupos mudou de aspecto depois da corrosão, a aderência ó excelente dado que o teste não revelou nenhum ponto de arrancamento para os grupos A e B, alguns pontos de arrancamento somente para o grupo C, porque a espessura dos revestimentos, provavelmente muito forte, não permitiu constituir um Interface de qualidade perfeito. A resistência R é notavelmente estável. Os valores muito baixos de R medidos para os grupos B e C são penhor dum excelente nível de protecção; os valores de R medidos para o grupo A, embora aceitáveis, são de um nível 7 de desempenho ligeiramente inferior, provavelmente ligado à fraca espessura das camadas. O perito compreenderá que embora a invenção tenha sido descrita e ilustrada para modos de realização particulares, numerosas variantes podem ser encaradas mantendo-se no quadro da invenção tal como definida nas reivindicações anexas.

Lisboa, 01Π. 2001

Por Tecmachine

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Claims (11)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Revestimento de superfície sobre um substrato em material isolante, destinado a assegurar uma protecção contra as agressões eletromagnéticas em ambiente corrosivo, constituído por um empilhamento de duas camadas metálicas, caraterizado por a primeira das duas ditas camadas, em contato com o substrato, ser uma camada de liga à base de níquel contendo cerca de 80 a 98% em peso de níquel e pelo menos um metal do grupo V B da Classificação Periódica dos Elementos num teor compreendido entre cerca de 2 e 20% em peso, e a segunda das duas ditas camadas, superficial, ser uma camada à base de prata metálica ou duma das suas ligas.
2. 2. Revestimento de superfície segundo a reivindicação 1, caraterizado por o teor na liga à base de níquel do elemento do grupo V B da Classificação Periódica dos Elementos, estar compreendido entre cerca de 5 e 10% em peso.
3. 3. Revestimento de superfície segundo uma das reivindicações 1 e 2, caraterizado por o elemento do grupo V B da Classificação Periódica dos Elementos ser o vanádio.
4. 4. Revestimento de superfície segundo uma qualquer das reivindicações 1 a 3, caraterizado por a espessura da camada de liga à base de níquel estar compreendida entre 0,02 e 1 micron.
5. 5. Revestimento de superfície segundo uma qualquer das reivindicações 1 a 4, no qual a camada superficial é de prata metálica, caraterizado por a espessura da camada da dita prata metálica estar compreendida entre 0,2 e 2 microns.
6. 6. Revestimento de superfície segundo uma qualquer das reivindicações 1 a 4, no qual a camada superficial é uma liga à base de prata, caraterizado por a espessura da camada à base de liga de prata estar compreendida entre n x (0,2 e 2 microns), sendo “n” o valor da relação entre a resistmdade da dita liga à base de prata e a resistividade da prata metálica.
7. 7. Revestimento de superfície segundo uma qualquer das reivindicações 1 a 6, caraterizado por o material isolante ser escolhido entre os materiais polímeros e os materiais compósitos. 1
8. 8. Revestimento de superfície segundo a reivindicação 7, caracterizado por o material compósito ser constituído por um polímero e fibras de reforço.
9. 9. Revestimento de superfície segundo as reivindicações 1 a 8, caracterizado por as camadas de liga à base de níquel e a camada superficial à base de prata serem realizadas por uma tecnologia de depósito em vazio.
10. 10. Revestimento de superfície segundo a reivindicação 9, caracterizado por a tecnologia de depósito em vazio ser a pulverização catódica.
11. 11. Caixa de componentes eléctricos ou electrónicos em material isolante comportando uma blindagem, caracterizada por a dita blindagem ser constituída por um revestimento de superfície segundo uma qualquer das reivindicações 1 a 10. Lisboa, ^ 8 001.2001 Por Tecmachine

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