TWI571383B - Aluminum alloy metal composite material for electromagnetic shielding and its preparation method - Google Patents

Description

用於電磁屏蔽之鋁鋼金屬複合材料及其製備方法

本發明係一種鋁鋼金屬複合材料及其製備方法，尤指一種用於電磁屏蔽之鋁鋼金屬複合材料及其製備方法。

為提高電磁屏蔽材料的效能，供應廠商需考慮材料的吸收損耗和反射損耗，以製造出符合特定需求之電磁屏蔽材料。而為呈現高額的電磁吸收損耗，現行技術多使用導磁率高的材料來達成此目的。

然而，導磁率高的材料常伴隨著導電性不佳之特性，使得反射損耗減小。而為了增加反射損耗，目前多在高導磁率材料的表面增加一層高導電率之鐵磁性材料：如鐵、矽鋼片等以進行磁場遮罩。而射頻(高頻)其磁屏蔽之原理則是利用良導體在入射高頻磁場作用下產生渦流，並由渦流的反磁通來抑制入射磁場。然而低頻磁場之屏蔽方法在射頻時並不適用，原因在於鐵磁性材料的磁導率隨頻率的升高而下降，而使得鐵磁性之電磁屏蔽材料高頻時屏蔽效能無法滿足使用者之需求。

習知技術「多層複合材料」(中華民國專利號：M308849)係由至少一導熱層以及至少一電磁波吸收層交互疊置而密接組成，並選用膠材與熱傳導粉體搭配，並將經混練製程後塗佈或噴塗或網版印刷或熱壓成型的技術手段予固定於導熱層之間，以形成多層複合材料。惟此方案不僅製程繁瑣，且膠材不僅在受熱後容易產生有毒物質，還會降低導電性與導 磁性。

習知技術「電磁波吸收薄膜結構及其製造方法」(中華民國專利號：1249469)係於高分子聚合物溶液中混入粒子，並進行一成型製程，以讓高分子聚合物溶液形成聚合薄膜，而每一個聚合薄膜的厚度為所欲吸收之電磁波波長整數倍，最後在高分子聚合物薄膜之一側面上形成一折射率大於複合層之折射率的反射層，以形成電磁波吸收薄膜結構。惟此方案在於製程上要求較無塵的環境以防雜質或細小微塵落入高分子溶液中，且高分子聚合物在處理上容易有環境以及廢液回收的問題。

習知技術「用於電磁屏蔽之組合物、電磁屏蔽裝置、抗靜電裝置及電磁屏蔽結構之製備方法」(中華民國專利號：I445018)係在一混合材料混入奈米金屬線材，以在目標物之表面上形成電磁屏蔽之薄膜。惟此方案缺點在於對製程上的技術與設備之要求極為嚴苛，使得製備成本居高不下。

綜上所述，如何提供一種可在射頻環境下具有較佳電磁屏蔽效果以及兼具製程便利性之電磁屏蔽材料乃本領域亟需解決之技術問題。

為解決前揭習知技術之技術問題，本發明之一目的係提供一種可提升射頻(高頻)時電磁屏蔽效果之電磁屏蔽板材。

為達上述之目的，本發明提供一種用於電磁屏蔽之鋁鋼金屬複合材料之製備方法，該方法包含下列步驟：首先，研磨鋼質層之表面，使鋼質層之表面生成粗糙顆粒之磨痕結構；接著，塗佈金屬粉末於鋼質層經研磨之表面；接著，加熱已塗佈金屬粉末之鋼質層，使金屬粉末受熱並 經輥軋而與磨痕結構之粗糙顆粒嵌合形成介面層；最後，將鋁質層軋延於介面層，使鋁質層黏合於鋼質層表面，以形成鋁鋼複合材料。

為達上述之目的，本發明又提供一種用於電磁屏蔽之鋁鋼金屬複合材料之製備方法，該方法包含下列步驟：首先，研磨鋁質層之表面，使鋁質層之表面生成粗糙顆粒之磨痕結構；接著，塗佈金屬粉末於鋁質層經研磨之表面；接著，加熱已塗佈金屬粉末之鋁質層，使金屬粉末受熱並經輥軋而與磨痕結構之粗糙顆粒嵌合以形成介面層；最後，將鋼質層軋延於介面層，使鋼質層黏合於鋁質層表面，以形成鋁鋼複合材料。

為達上述之目的，本發明係提供一種用於電磁屏蔽之鋁鋼金屬複合材料，該材料包含鋼質層、鋁質層以及介面層。前述之鋼質層之至少一表面具有粗糙顆粒之磨痕結構，前述之介面層係設於鋼質層與鋁質層之間，而介面層係由磨痕結構之粗糙顆粒與金屬粉末受熱並經輥軋而形成。

為達上述之目的，本發明係又提供一種用於電磁屏蔽之鋁鋼金屬複合材料，該材料包含鋼質層、鋁質層以及介面層。前述之鋁質層之至少一表面具有粗糙顆粒之磨痕結構，前述之介面層係設於鋼質層與鋁質層之間，而介面層係由磨痕結構之粗糙顆粒與金屬粉末受熱並經輥軋而形成。

綜上所述，本發明之鋁鋼金屬複合材料藉由鋁質層之其高導電率之特性，來增大感應渦流量，而得以改善高頻部分之電磁屏蔽效果。

1‧‧‧鋼捲

11‧‧‧鋼板材

2‧‧‧研磨輪

3‧‧‧金屬粉末噴塗設備

4‧‧‧加熱輥軋設備

5‧‧‧鋁捲

51‧‧‧鋁板材

6‧‧‧複合輥軋設備

7‧‧‧鋁鋼複合材料

71‧‧‧第一鋁質層

72‧‧‧鋼質層

73‧‧‧第二鋁質層

74‧‧‧介面層

S101~S104‧‧‧步驟

S201~S204‧‧‧步驟

第1A~1B圖係為本發明用於電磁屏蔽之鋁鋼金屬複合材料之製備方法流程 圖。

第2圖係為本發明製備方法之一實施例流程圖。

第3圖係為本發明之鋁鋼複合材料結構圖。

以下將描述具體之實施例以說明本發明之實施態樣，惟其並非用以限制本發明所欲保護之範疇。

請參閱第1A圖，其為本發明用於電磁屏蔽之鋁鋼金屬複合材料之一製備方法，該製備方法之步驟說明如下：

S101：對一鋼質層進行研磨，以在表面形成具有粗糙顆粒之磨痕結構。

S102：對研磨完成之鋼質層塗佈一金屬粉末。

S103：加熱已塗佈金屬粉末之鋼質層，使金屬粉末受熱並經輥軋而與磨痕結構之粗糙顆粒嵌合，以形成介面層。

S104：將鋁質層以及前述之加熱輥軋完之鋼質層進行複合輥軋，透過介面層來黏合鋁質層以及鋼質層，以形成鋁鋼複合材料。

請參閱第1B圖，其為本發明用於電磁屏蔽之鋁鋼金屬複合材料之另一製備方法，該製備方法之步驟說明如下：

S201：對鋁質層進行研磨，以在其表面形成具有粗糙顆粒之磨痕結構。

S202：對研磨完成之鋁質層之表面塗佈金屬粉末。

S203：加熱已塗佈金屬粉末之鋁質層，使金屬粉末受熱並經輥軋而與該磨痕結構之粗糙顆粒嵌合結合，以形成介面層。

S204：將前述加熱輥軋完之鋁質層以及鋼質層進行複合輥軋，透過介面層來黏合鋁質層以及鋼質層，以形成鋁鋼複合材料。

請接著參閱第2圖，其為本發明之一實施例。該實施方法其步驟如下：首先，從鋼捲1拉出一鋼板材11。接著，利用研磨輪2將前述之此鋼板材11進行研磨，使得該鋼板材11表面形成具有粗糙顆粒之研磨結構。接著，在完成研磨後，再利用金屬粉末噴塗設備3對研磨後之鋼板材11塗佈金屬粉末，並送入加熱輥軋設備4進行加熱以及輥軋處理，以讓金屬粉末附著在鋼板材11上，且金屬粉末受熱並經輥軋作用後，遂可與該磨痕結構之粗糙顆粒相互嵌合而形成介面層。完成加熱輥軋處理後，接著再由鋁捲5中取出所需輥軋之鋁板材51，並經由複合輥軋設備6與鋼板材11進行輥軋，透過介面層黏合鋁板材51以及鋼板材11，以形成鋁鋼複合材料7。前述之鋁鋼複合材料7可為鋁-鋼二層之複合結構，或基於相同製備方法下形成鋁-鋼-鋁三層之複合結構，惟其層數、組合結構之排列等並不在此限。

附加說明之，前列本實施例係對鋼板材11進行研磨加工以形成粗糙顆粒，惟實施方法亦可先對鋁板材51進行研磨加工，並藉由金屬粉末作用而使鋁軋延後能緊密黏附於鋼表面，同樣形成鋁鋼複合材料，其細節步驟相似於前列實施例，於此不重複贅述之。

其中，金屬粉末係可以選擇為硬焊粉末，例如鋁、矽、銅、金、銀、鎳合金等。較佳者，本實施例之金屬粉末係採用銀粉，其加熱輥軋設備4之加熱溫度基本上係介於600度~1300度之間，而加熱時間基本上係介於30秒鐘~30分鐘之間。

前述之鋁鋼複合材料7其外形、尺寸與粉末厚度可藉由軋延條件(例如：研磨粗糙度、輥型、輥速、輥間距、輥軋力、加熱溫度、加熱時間等)來進行控制。

本發明經由前述製備方法所完成用於電磁屏蔽效果之鋁鋼金屬複合材料，係包含鋼質層、鋁質層及介面層，該剛質層表面具有粗糙顆粒之磨痕結構，且該介面層係設於該鋼質層與鋁質層之間。其中，該介面層係由該磨痕結構之粗糙顆粒與金屬粉末受熱並經輥軋嵌合而形成。

本發明可以基於相同的製備方法，以依據實施需求，形成鋁-鋼二層之複合結構或鋁-鋼-鋁三層之複合結構；舉例而言，請參閱第3圖，該鋁鋼金屬複合材料即包含一第一鋁質層71、鋼質層72、第二鋁質層73以及介面層74，其鋼質層72係透過介面層74以分別與第一鋁質層71以及第二鋁質層73結合。相較於習知之鐵磁性電磁材料其磁導率隨著頻率升高而下降，因此在高頻部分時，其屏蔽效果並不理想。本案之鋁鋼複合材料7突破過往鋁與鋼無法焊接之瓶頸，並藉由鋁質材料其高導電率特性，來產生較大的感應渦流，以提升高頻部分之電磁屏蔽效果。

由於本案之鋁鋼複合材料7在高頻部分具有較佳之電磁屏蔽效果，故可廣泛的在家用馬達、電動車馬達等高電流量元件之電磁遮蔽上使用。

上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

1‧‧‧鋼捲

11‧‧‧鋼板材

2‧‧‧研磨輪

3‧‧‧金屬粉末噴塗設備

4‧‧‧加熱輥軋設備

5‧‧‧鋁捲

51‧‧‧鋁板材

6‧‧‧複合輥軋設備

7‧‧‧鋁鋼複合材料

Claims (10)

1. 一種用於電磁屏蔽之鋁鋼金屬複合材料之製備方法，包含下列步驟：研磨鋼質層之表面，使該鋼質層之該表面生成具有粗糙顆粒之磨痕結構；塗佈金屬粉末於該鋼質層經研磨之該表面；加熱已塗佈該金屬粉末之該鋼質層，使該金屬粉末受熱並經輥軋而與該磨痕結構之粗糙顆粒嵌合，以形成介面層；以及將鋁質層軋延於該介面層，使該鋁質層經由該介面層黏合於該鋼質層，以形成鋁鋼複合材料。
2. 如請求項1所述之製備方法，其中該金屬粉係為硬焊粉、銀粉、銅粉、金粉、鋁粉、黃銅粉、白金粉或鋼粉。
3. 如請求項1所述之製備方法，其中加熱已塗佈該金屬粉末之鋼質層的加熱溫度基本上係介於600度~1300度之間，加熱時間基本上係介於30秒鐘~30分鐘之間。
4. 一種用於電磁屏蔽之鋁鋼金屬複合材料之製備方法，包含下列步驟：研磨鋁質層之表面，使該鋁質層之該表面生成具有粗糙顆粒之磨痕結構；塗佈金屬粉末於該鋁質層經研磨之該表面；加熱已塗佈該金屬粉末之該鋁質層，使該金屬粉末受熱並經輥軋而與該磨痕結構之粗糙顆粒嵌合，以形成介面層；以及將鋼質層軋延於該介面層，使該鋼質層經由該介面層黏合於該鋁質層，以形成鋁鋼複合材料。
5. 如請求項4所述之製備方法，其中該金屬粉係為硬焊粉、銀粉、銅粉、金粉、鋁粉、黃銅粉、白金粉或鋼粉。
6. 如請求項4所述之製備方法，其中加熱已塗佈該金屬粉末之鋁質層的加熱溫度基本上係介於600度~1300度之間，加熱時間基本上係介於30秒鐘~30分鐘之間。
7. 一種用於電磁屏蔽之鋁鋼金屬複合材料，包含：鋼質層，其至少一表面具有粗糙顆粒之磨痕結構；鋁質層；以及介面層，設於該鋼質層與該鋁質層之間，其中該介面層係由該該該磨痕結構之粗糙顆粒與金屬粉末受熱並經輥軋嵌合而形成。
8. 如請求項7所述之鋁鋼金屬複合材料，其中該金屬粉末係為硬焊粉、銀粉、銅粉、金粉、鋁粉、黃銅粉、白金粉或鋼粉。
9. 一種用於電磁屏蔽之鋁鋼金屬複合材料，包含：鋼質層；鋁質層，其至少一表面具有粗糙顆粒之磨痕結構；以及介面層，設於該鋼質層與該鋁質層之間，其中該介面層係由該磨痕結構之粗糙顆粒與金屬粉末受熱並經輥軋嵌合而形成。
10. 如請求項9所述之鋁鋼金屬複合材料，其中該金屬粉末係為硬焊粉、銀粉、銅粉、金粉、鋁粉、黃銅粉、白金粉或鋼粉。