L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明的L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)及其制備方法，屬于電磁屏蔽材料的【技術(shù)領(lǐng)域】。金屬合金網(wǎng)由鎳網(wǎng)、銅網(wǎng)和銀網(wǎng)順序疊合加壓粘和構(gòu)成，各層金屬網(wǎng)分別是帶有L形孔隙，每排L形孔隙中的L形的短邊端頭與下一個(gè)L形的長邊連接；三種金屬網(wǎng)之間的L形孔隙以平移錯(cuò)位的方式復(fù)合。制作是將塑料模板覆蓋在海綿狀泡沫塑料基材上，經(jīng)磁控濺射和煅燒分別得到帶有L形孔隙的鎳網(wǎng)、銅網(wǎng)和銀網(wǎng)；再按順序錯(cuò)位疊合，加壓成形。本發(fā)明由于材料的錯(cuò)位相連且復(fù)合疊加的L形孔隙，會(huì)反射掉更多的電磁波，提高材料的電磁屏蔽效果；會(huì)增大散熱孔隙密度，改善材料的散熱通風(fēng)效果。
【專利說明】L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電磁屏蔽材料的【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種新形結(jié)構(gòu)的高性能復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽材料及其實(shí)現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在眾多種類的電磁屏蔽材料中，海綿狀泡沫金屬吸波材料通過其表面蜂窩狀窩孔增大電磁屏蔽材料面密度，增大漫反射概率，從而提高屏蔽效能。這種材料的工藝方法簡單，易于操作，備受科研人員和市場的青睞。
[0003]但這種金屬網(wǎng)表面材料所含金屬單一，結(jié)構(gòu)仍然不夠復(fù)雜，屏蔽效能不高，對電磁波的反射吸收效果還有很大提升空間，通風(fēng)散熱性能也存在比較大的問題。
[0004]與本發(fā)明相近的現(xiàn)有技術(shù)是ZL200310115960.4公開的銅-鎳-銅電磁波屏蔽吸收散熱合金無序網(wǎng)、窗。以海綿狀泡沫塑料為基材，用磁控濺射的方法，使海棉狀泡沫塑料基材金屬化。這樣的普通無序結(jié)構(gòu)孔隙電磁屏蔽材料的制備，只需在海綿狀泡沫板材上進(jìn)行簡單的預(yù)處理，然后利用磁控濺射工藝方法將金屬鍍覆到海綿表面即可得到泡沫狀孔隙合金網(wǎng)。這種方法形成的孔隙結(jié)構(gòu)比較簡單且金屬銅容易氧化，導(dǎo)致金屬網(wǎng)表面的導(dǎo)電能力大幅度下降，從而降低了電磁屏蔽效能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，設(shè)計(jì)了錯(cuò)位相連且復(fù)合疊加的L形孔隙金屬合金網(wǎng)，該L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)，做為電子設(shè)備的通風(fēng)散熱網(wǎng)，除有極好電磁波屏蔽吸收散熱性能外，還具備防塵、防酸、防堿等功能。
[0006]所謂的L形孔隙是指每層金屬材料表面形成的孔隙形狀為一定規(guī)格的L形。這種L形孔隙的形成過程如下:L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)金屬合金電磁屏蔽材料需要制造相應(yīng)的耐高溫的掩蔽式鍍覆模板。掩蔽式鍍覆模板是沿對角線方向錯(cuò)位相連的L形結(jié)構(gòu)；掩蔽式鍍覆模板長寬尺寸要求大于海綿狀泡沫基材的尺寸，其上可以雕刻出多組L形長邊長度為IOmm,短邊長度為6mm、長邊和短邊的寬度為Imm的,每個(gè)L形結(jié)構(gòu)的面積為15mm2, L形結(jié)構(gòu)的總面密度約為3%。去掉模板上除L形以外的其余部分，形成完整的、擁有相應(yīng)數(shù)量的、沿對角線方向錯(cuò)位相連的L形結(jié)構(gòu)掩蔽式鍍覆模板。掩蔽式鍍覆模板示意圖見附圖1。實(shí)際加工過程中，可根據(jù)需要沿模板對角線方向增大或縮小掩蔽式鍍覆模板尺寸。在保持L形孔隙面密度為3%的情況下，具有最好的電磁屏蔽效能。
[0007]對掩蔽式鍍覆模板進(jìn)行相應(yīng)預(yù)處理之后平鋪在已經(jīng)處理過的海綿狀泡沫基材上，置于磁控濺射爐中，通過磁控濺射工藝方法將金屬鍍覆在耐高溫掩蔽式鍍覆模板沒有覆蓋的區(qū)域上，然后移去耐高掩蔽式鍍覆模板，再通過高溫煅燒手段燒掉多余的海綿基底，由此得到了具有L形孔隙的單層金屬網(wǎng)。
[0008]利用上述方法，反復(fù)三次在三塊海綿基底上鍍覆三種不同良導(dǎo)體金屬材料，將它們錯(cuò)位疊合從而獲得三片不同金屬材料的L形孔隙錯(cuò)位相連的金屬網(wǎng)。然后通過強(qiáng)應(yīng)力熱壓技術(shù)，將三片錯(cuò)位相連L形孔隙金屬網(wǎng)擠壓成L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)。
[0009]本發(fā)明經(jīng)過反復(fù)的實(shí)驗(yàn)論證，選出了最理想的金屬匹配方案。第一片金屬網(wǎng)的鍍覆金屬為鎳，第二片為銅，第三片為銀。鎳金屬具備優(yōu)良的導(dǎo)電性，且化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，作為第一層金屬網(wǎng)，可以在保證合金材料高屏蔽效能的同時(shí)提高材料的抗氧化能力，使材料有一個(gè)長久的使用價(jià)值。第二層金屬選擇銅。銅具備極佳的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率，是集聚優(yōu)良磁屏蔽效果和優(yōu)良電屏蔽效果的高性能電磁屏蔽金屬材料。但是由于其化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，所以將其鍍覆在第二層金屬網(wǎng)上，揚(yáng)長避短，發(fā)揮最大效用。第三層金屬選擇金屬銀。銀作為導(dǎo)電性極佳的金屬，因其價(jià)格昂貴經(jīng)常被棄用，但就其屏蔽效果而言，有著不可比擬的優(yōu)勢。
[0010]本發(fā)明的L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)具體的技術(shù)方案是:
[0011]一種L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)，由三層金屬網(wǎng)復(fù)合構(gòu)成，厚度為1.8?2.0_ ;其特征是，所述的三層金屬網(wǎng)，分別是帶有L形孔隙的鎳、銅和銀網(wǎng)，每排L形孔隙中的L形的短邊端頭與下一個(gè)L形的長邊連接；三種金屬網(wǎng)之間的L形孔隙以平移錯(cuò)位的方式復(fù)合。也就是說，上中下三層之間的孔隙，都不是重合的，而是其中一層金屬網(wǎng)的L形孔隙水平移動(dòng)2_的長度，從而形成錯(cuò)位復(fù)合。這種錯(cuò)位的方式和間距寬度，是通過調(diào)整各層金屬網(wǎng)的位置實(shí)現(xiàn)的。
[0012]優(yōu)選的L形孔隙，是長邊長為10mm，短邊長為6mm、長邊和短邊的寬度為Imm ;所述的平移錯(cuò)位，是沿過L形長邊和短邊連接點(diǎn)的對角線方向平移錯(cuò)位，錯(cuò)位距離為2_。
[0013]優(yōu)選的各層金屬網(wǎng)的L形孔隙的密度為3 %，即每層金屬網(wǎng)的L形孔隙的面積分別占L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)面積的3%。
[0014]本發(fā)明的L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)制作方法的技術(shù)方案具體的是:
[0015]一種L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)的制作方法，以海綿狀泡沫塑料為基材，用磁控濺射的方法，使海棉狀泡沫塑料基材金屬化，其特征在于，使用塑料模板覆蓋基材，經(jīng)磁控濺射和煅燒分別得到帶有L形孔隙的鎳網(wǎng)、銅網(wǎng)和銀網(wǎng)；將帶有L形孔隙的鎳網(wǎng)、銅網(wǎng)和銀網(wǎng)按順序錯(cuò)位疊合，加壓成形，制作成L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)；所述的塑料模板，是L形的短邊端頭與下一個(gè)L形的長邊連接構(gòu)成的網(wǎng)格；所述的錯(cuò)位疊合，是相鄰各層金屬網(wǎng)的L形孔隙，沿過L形長邊和短邊連接點(diǎn)的對角線方向平移錯(cuò)位。
[0016]所述的煅燒，可以是經(jīng)過700?950°C退火燒掉沒有鍍覆上金屬的基底的L形部分。
[0017]所述的加壓成形，可以是熱壓成型。
[0018]本發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于，創(chuàng)造性地提出了錯(cuò)位相連且復(fù)合疊加的L形孔隙。L形孔隙的提出是在矩形孔隙和圓形孔隙的基礎(chǔ)上，對孔隙的進(jìn)一步切割，間接地縮小了孔隙開口尺寸，盡最大可能使材料表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，從而增大電磁波漫反射概率，提高材料電磁屏蔽效能。與此同時(shí)，選擇磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率更好的金屬材料，利用耐高溫掩蔽式鍍覆模板的遮掩效果，通過磁控濺射的工藝方法，在海綿狀泡沫表面形成錯(cuò)位相連的L形金屬孔隙，然后運(yùn)用強(qiáng)應(yīng)力熱壓技術(shù)，將多個(gè)金屬網(wǎng)擠壓復(fù)合，形成多層錯(cuò)位相連且疊加復(fù)合的金屬合金網(wǎng)。經(jīng)過這一系列的工藝手段而得到的屏蔽材料，在電磁屏蔽效能上將得到大幅度的提升，同時(shí)其通風(fēng)散熱效果也會(huì)有一個(gè)質(zhì)的飛躍。該L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)相對于簡單的泡沫狀海綿金屬合金網(wǎng)，多出了很多錯(cuò)位相連且復(fù)合疊加的極小的L形孔隙。由于L形孔隙尺寸小，錯(cuò)位相連且復(fù)合疊加，使材料表面孔隙復(fù)雜化，對于電磁波有極強(qiáng)的屏蔽吸收能力。同時(shí)，多出的無數(shù)個(gè)L形孔隙，將大幅度提升該金屬合金網(wǎng)的散熱通風(fēng)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，120mmX 120mm尺寸的，含有3% L形孔隙的L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)對5KHz?5GHz頻段內(nèi)的電磁波屏蔽效果極佳,最低電磁屏蔽效能可達(dá)到 90dB。
[0019]該L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)，若做電子設(shè)備的通風(fēng)散熱網(wǎng)，除有極好電磁波屏蔽吸收散熱性能外，還具備防塵、防酸、防堿等功能(即三防功能)。用該合金無序網(wǎng)做電子設(shè)備散熱孔既可防止外界對該儀器設(shè)備的電磁干擾，又可防止內(nèi)部信息的“泄漏”。還不影響散熱，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0020]本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)就是在充分利用海綿狀泡沫合金形成的“窩孔”的“無序性”和“無限(窮)多性”兩大特性的基礎(chǔ)上引出錯(cuò)位相連且復(fù)合疊加的L形孔隙概念，結(jié)合電磁波“傳播”和“反射”走直線路徑的特點(diǎn)，從而獲得極佳的電磁屏蔽吸收效果。電磁波在空氣中傳播，遇到屏蔽材料后，由于波阻抗的改變會(huì)在屏蔽材料表面產(chǎn)生反射現(xiàn)象，此時(shí)，材料表面窩孔狀結(jié)構(gòu)以及不規(guī)則的、錯(cuò)位相連且復(fù)合疊加的L形孔隙將會(huì)反射掉更多的電磁波。錯(cuò)位相連且復(fù)合疊加的L形孔隙還可以增大材料的散熱孔隙密度，改善了材料的散熱通風(fēng)效果，使該材料集多種功能于一身。于此同時(shí)，本發(fā)明創(chuàng)造性地引入掩蔽式鍍覆模板，為孔隙成形技術(shù)提供了新的借鑒，具有深遠(yuǎn)的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1本發(fā)明的制作L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)使用的高溫塑料模板示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)施例1結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明使用的模板和制得的電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)的結(jié)構(gòu)
[0023]圖1是本發(fā)明的制作L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)使用的高溫塑料模板示意圖。由L形的短邊端頭與相鄰的下一個(gè)L形的長邊連接，構(gòu)成斜長的一排，再由平行的多排構(gòu)成形成完整的、擁有相應(yīng)數(shù)量的、沿對角線方向錯(cuò)位相連的L形結(jié)構(gòu)掩蔽式鍍覆模板。L形以外的地方為露空處。覆蓋在海綿狀泡沫塑料基材后磁控濺射金屬鎳、銅或銀，被塑料模板L形遮掩的地方就形成金屬的L形孔隙。圖1標(biāo)示了塑料模板L形結(jié)構(gòu)的長邊、短邊和兩條邊的寬度。
[0024]各層金屬網(wǎng)的L形孔隙的面積密度最好占模板面積的3%。塑料模板應(yīng)當(dāng)是耐高溫的，在濺射金屬時(shí)不致于變形或熔融。
[0025]本實(shí)施例給出一種L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。金屬網(wǎng)，厚度為1.8?2.0mm ;金屬合金網(wǎng)由三層金屬網(wǎng)復(fù)合構(gòu)成，三層金屬網(wǎng)分別是帶有L形孔隙的鎳、銅和銀網(wǎng)。三種金屬網(wǎng)之間的L形孔隙以平移錯(cuò)位的方式復(fù)合。L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)的面積為120_X 120mm,厚度在1.8?2.0mm范圍。各層金屬網(wǎng)的L形孔隙的長邊長度為10mm，短邊長度為6mm、長邊和短邊的寬度為Imm的，每個(gè)L形結(jié)構(gòu)的面積為15mm2，L形結(jié)構(gòu)的總面密度約為3%。所述的平移錯(cuò)位，是其中一層金屬網(wǎng)的L形孔隙均比較相鄰的另一層金屬網(wǎng)的L形孔隙水平移動(dòng)2mm的長度，平移方向?yàn)檠豅形孔隙的一條對角線方向，并且對角線是過一個(gè)L形孔隙長邊和短邊交點(diǎn)的那一條。實(shí)驗(yàn)表明，這樣的結(jié)構(gòu)及尺寸比例電磁屏蔽和通風(fēng)散熱效果最好，在工作帶寬為5KHz?5GHz可達(dá)90dB以上，散熱防塵效果極佳。
[0026]實(shí)施例2制備方法
[0027]本發(fā)明的制備方法是，以海綿狀泡沫為基材，選用孔隙度較密的泡沫狀海面基材，其厚度1.8?2.0mm，輔助耐高溫掩蔽式鍍覆模板，用磁控濺射的方法，使海綿狀泡沫基材鎳金屬化且產(chǎn)生相應(yīng)數(shù)量的沿對角線方向錯(cuò)位相連的L形孔隙，通過強(qiáng)應(yīng)力熱壓技術(shù)，將三層金屬網(wǎng)擠壓粘合在一起，制得L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)。
[0028]具體的是使用實(shí)施例1給出的耐高溫的塑料模板覆蓋基材，磁控濺射獲得三塊在海棉狀泡沫塑料基材上形成的帶有L形孔隙的鎳網(wǎng)、銅網(wǎng)和銀網(wǎng)，經(jīng)煅燒得到帶有L形孔隙的鎳網(wǎng)、銅網(wǎng)和銀網(wǎng)。按鎳網(wǎng)、銅網(wǎng)和銀網(wǎng)順序?qū)в蠰形孔隙的三塊金屬網(wǎng)錯(cuò)位疊合，力口壓使疊合的三層金屬網(wǎng)粘合形成L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)。所述的錯(cuò)位疊合，是相鄰各層金屬網(wǎng)的L形孔隙，沿過L形長邊和短邊連接點(diǎn)的對角線方向平移錯(cuò)位，相鄰兩層金屬網(wǎng)的相對應(yīng)的L形孔隙長邊相距2mm，短邊也相距2mm。
【權(quán)利要求】
1.一種L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)，由三層金屬網(wǎng)復(fù)合構(gòu)成，厚度為1.8~2.0mm ;其特征是，所述的三層金屬網(wǎng)，分別是帶有L形孔隙的鎳、銅和銀網(wǎng)，每排L形孔隙中的L形的短邊端頭與下一個(gè)L形的長邊連接；三種金屬網(wǎng)之間的L形孔隙以平移錯(cuò)位的方式復(fù)合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)，其特征是，每層金屬網(wǎng)的L形孔隙的面積分別占L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)面積的3%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)，其特征是，所述的L形孔隙，長邊長為10mm，短邊長為6mm、長邊和短邊的寬度為1mm ;所述的平移錯(cuò)位，是沿過L形孔隙的長邊和短邊連接點(diǎn)的對角線方向平移錯(cuò)位，長邊和短邊錯(cuò)位距離均為 2mm ο
4.一種權(quán)利要求1的L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)的制作方法，以海綿狀泡沫塑料為基材，用磁控濺射的方法，使海棉狀泡沫塑料基材金屬化，其特征在于，使用塑料模板覆蓋基材，經(jīng)磁控濺射和煅燒分別得到帶有L形孔隙的鎳網(wǎng)、銅網(wǎng)和銀網(wǎng)；將帶有L形孔隙的鎳網(wǎng)、銅網(wǎng)和銀網(wǎng)按順序錯(cuò)位疊合，加壓成形，制作成L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)；所述的塑料模板，是L形的短邊端頭與下一個(gè)L形的長邊連接構(gòu)成的網(wǎng)格；所述的錯(cuò)位疊合，是相鄰各層金屬網(wǎng)的L形孔隙，沿過L形長邊和短邊連接點(diǎn)的對角線方向平移錯(cuò)位。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)的制作方法，其特征在于，所述的煅燒，是經(jīng)過700~950°C退火燒掉沒有鍍覆上金屬的基底的L形部分。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的L形孔隙錯(cuò)位復(fù)合結(jié)構(gòu)電磁屏蔽金屬合金網(wǎng)的制作方法，其特征在于，所述的加壓成形，是熱壓成型。
【文檔編號(hào)】B32B15/01GK104023513SQ201410260924
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】田小建, 張春陽, 高博, 吳戈 申請人:吉林大學(xué)