專利名稱：抗電磁波干擾材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁性材料，尤其是涉及一種抗電磁波干擾材料組分的改良及其制造方法的改進。
背景技術(shù)：
隨著人類生產(chǎn)活動的不斷發(fā)展，工業(yè)文明的不斷進步，各類電子設(shè)備、信息終端通訊系統(tǒng)等造成的電磁輻射愈來愈多，愈來愈強，已逐漸成為全球范圍的公害。這種電磁輻射對人體的危害已被醫(yī)學(xué)界所廣泛證實。對各類工業(yè)設(shè)備的可靠性和準確性亦帶來明顯的影響，如何有效的防護電磁輻射成為全球科技界的重要課題。目前市面日常的電器用品，如電腦、無線電話、移動電話手機、馬達及變壓器等，在使用時，無形中常會放出有害人體的電磁波。家用電器的輻射主要途徑為1、家用電器產(chǎn)生的電磁波頻段范圍較寬，一般偽外殼材料只能屏蔽部分頻段的電磁波，其余頻段的電磁波仍向外輻射。2、家用電器的裝配縫隙3、家用電器的發(fā)射與接受天線。國內(nèi)外抗干擾材料主要有以下幾種1、鐵氧體國內(nèi)的水平在8～18GHZ，吸收率為10dB，密度5.0g/cm3，厚度≥2.0mm。2、納米吸波涂層材料1～8GHZ頻斷內(nèi)15～30dB。3、多晶鐵纖維使用頻斷4～18GHZ。4、手性吸波涂層。5、導(dǎo)電高聚物吸波涂料用于cm波斷吸收率8dB。6、導(dǎo)電高分子材料毫米波段具有10dB的吸收率。
為了減少輻射，人們進行了長期的探索，提出了各種各樣的技術(shù)方案。例如中國專利文獻公開了一種無線電話電磁輻射防護罩(公開號CN92114605.1)，其電磁屏蔽層為金屬纖維與紡織纖維混紡制成，外有絕緣保護層。該專利的屏蔽效果不甚理想，且采用進出纖維，制作成本較高。還有人提出了一種導(dǎo)磁防磁射線導(dǎo)電塑料及制造工藝(公開號CN94116907.3)將粉末金屬、金屬氧化物、金屬鹽及石墨、碳黑加入塑料中知成。
另外還有人申請了一種具有多層電磁屏蔽結(jié)構(gòu)的殼體(公開號CN92114605.1)，該專利全面地考慮既將導(dǎo)電粉末材料，又將導(dǎo)磁粉末材料作為填充劑加入塑料中，分三層結(jié)構(gòu)做成屏蔽外殼，其屏蔽效果優(yōu)于前者。但是由于家用電器頻寬，而上述只針對無線電話800MHZ～2000MHZ頻段電磁波，同時一般金屬屏蔽材料只能屏蔽低頻段電磁波，高頻的效果不佳；鐵氧體和羰基鐵在低頻段由于會發(fā)生繞射、爬行等現(xiàn)象所以屏蔽效果在低頻段也不好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的屏蔽效果不甚理想，特別是高頻段的效果不佳，應(yīng)用范圍受到限制，無法方便地根據(jù)實際情況調(diào)整屏蔽范圍等的技術(shù)問題；提供了一種屏蔽效果好，使用范圍廣，能夠根據(jù)實際需要方便地生產(chǎn)所需的屏蔽材料的抗電磁波干擾材料及其制造方法。
本發(fā)明同時又解決了現(xiàn)有技術(shù)所存在的制作成本較高，制作工藝復(fù)雜，材料的比表面積小，反射和吸收能力也不甚理想等的技術(shù)問題；提供了一種成本較低，比表面積大，反射和吸收能力好的抗電磁波干擾材料及其制造方法。
本發(fā)明還解決了現(xiàn)有技術(shù)所存在的材料層間的空隙較大，與膠水的結(jié)合性不甚理想，柔韌性不高等的技術(shù)問題；提供了一種材料層間隙小，與膠水的結(jié)合性能好，容易彎曲、切割、沖成任意形狀，加工使用都極為方便的抗電磁波干擾材料及其制造方法。
本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的抗電磁波干擾材料，由若干層薄片復(fù)合而成，其特征是在包括阻抗匹配層、吸收層、反射層；所述的阻抗匹配層由包括吸收型鐵硅鋁粉末、錳鋅鐵氧體和樹脂的材料制成；所述的吸收層由包括吸收型鐵硅鋁粉末、鎳鋅鐵氧體和樹脂的材料制成；所述的反射層由包括反射型鐵硅鋁粉末、鐵粉和樹脂的材料制成。本發(fā)明人首次提出了根據(jù)材料特性，不同成分的材料性能變化大，從而分別制取反射型和吸收型的鐵硅鋁合金；再和鎳鋅鐵氧體一起制成吸收層，和鐵粉制成反射層，和錳鋅鐵氧體制成匹配層，電磁波通過匹配層進入材料中從而縮短了波長，減少了繞射和爬行現(xiàn)象，在經(jīng)過吸收層和反射層從而保證了低頻電磁波的屏蔽效果；高頻時以吸收為主從而也保證了高頻電磁波的屏蔽效果。利用鐵硅鋁合金的特性開發(fā)出具有對低頻電磁波有反射高頻有吸收特性的材料。在阻抗匹配層加入錳鋅鐵氧體提高了匹配層的磁導(dǎo)率；在吸收層加入鎳鋅鐵氧體從而提高了吸收性能(尤其是高頻電磁波)；在反射層加入鐵粉增加了反射能力；這里的鐵粉為還原鐵粉。通過幾種不同特性的組合搭配，達到了寬頻的屏蔽效果。
作為優(yōu)選，所述的吸收型鐵硅鋁粉末的組分及含量的重量比為鐵84.5～86.5％、硅8.0～9.6％、鋁4.5～6.5％，其余為微量元素。
作為優(yōu)選，所述的反射型鐵硅鋁粉末的組分及含量的重量比為鐵90.0～92.0％，硅4.5～5.5％，鋁3.5～4.5％，其余為微量元素。
作為優(yōu)選，上述的微量元素為P，S，Ca，Mg，Cu中的一種或幾種。
作為優(yōu)選，所述的鎳鋅鐵氧體的組分及含量的重量比為Fe2O340％～60％，NiO 10％～30％，ZnO 20％～40％，其余為添加劑。
作為優(yōu)選，所述的添加劑為Co2O3，BaO，SnO2，SiO2，Bi2O3中的一種或幾種。
作為優(yōu)選，所述的阻抗匹配層由吸收型鐵硅鋁粉末70％～90％、錳鋅鐵氧體5％～10％、樹脂6％～12％組成。
作為優(yōu)選，所述的吸收層由吸收型鐵硅鋁粉末65％～85％、鎳鋅鐵氧體10％～20％、樹脂5％～12％組成。
作為優(yōu)選，所述的反射層由反射型鐵硅鋁粉末70％～85％、鐵粉6％～15％、樹脂5％～12％組成。
為了進一步優(yōu)化性能，作為優(yōu)選，所述的阻抗匹配層由吸收型鐵硅鋁粉末80％～87％、錳鋅鐵氧體5％～12％、樹脂8％～10％組成。
作為優(yōu)選，所述的吸收層由吸收型鐵硅鋁粉末76％～80％、鎳鋅鐵氧體12％～15％、樹脂8％～10％組成。
作為優(yōu)選，所述的反射層由反射型鐵硅鋁粉末80％～85％、鐵粉8％～12％、樹脂8％～10％組成。
本發(fā)明中的抗電磁波干擾材料是采用下述制造方法得到的，其特征是在包括如下步驟a稱取鐵硅鋁粉末、錳鋅鐵氧體和樹脂，制作成阻抗匹配層薄片；稱取鐵硅鋁粉末、鎳鋅鐵氧體和樹脂，制作成吸收層薄片；稱取鐵硅鋁粉末、鐵粉和樹脂，制作成反射層薄片；b根據(jù)需要將阻抗匹配層、吸收層、反射層的薄片通過壓延機疊壓成所需厚度的板材；c將板材進行貼膠并裁切。
作為優(yōu)選，阻抗匹配層、吸收層和反射層薄片的制作步驟為按配方將各種原材料稱量好；攪拌2～4分鐘使各種原材料混合均勻；將混合均勻的料投入密煉機內(nèi)扎煉40～80分鐘，溫度控制在80～140℃；將扎煉好的料粉碎成直徑不大于2.5mm的顆粒；然后將顆粒投入出片機內(nèi)扎成0.1～0.5mm成薄片。
作為優(yōu)選，所述的鐵硅鋁粉末的制作方法為先按配方將各種原材料稱量好；放入球磨機中混合1～4小時；然后在1400～2000℃下熔煉4～14小時；水壓霧化成120～160目的顆粒；再投入球磨機中球磨1～5小時；然后進行真空650～850℃保溫1～5小時；最后烘干并過280～320目篩。
作為優(yōu)選，所述的鎳鋅鐵氧體的制作方法為先按配方將各種原材料稱量好；放入球磨機中強混1～4小時；然后在800～1000℃中預(yù)燒1～4小時；再投入球磨機中球磨4～16小時；然后進行650～850℃保溫1～5小時；最后烘干并過280～320目篩。
本發(fā)明采用對鐵硅鋁合金顆粒進行球磨使鐵硅鋁合金顆粒呈片狀，從而使材料的比表面積大大提高，也使材料的反射和吸收能力有所提高，同時還使板材的空隙大幅度減少，從而減少了電磁波的透過率，使屏蔽效果明顯。產(chǎn)品厚度可以控制到0.2mm，且可以和膠水結(jié)合性好，為此可用在家電外殼及防護罩內(nèi)表面，從而起到屏蔽防護作用。電阻≥106歐姆以上，可以和電路板直接接觸。本發(fā)明的板材具有柔軟性可以任意彎曲、切割、沖成任意形狀，加工使用都極為方便；且其密度≤4.0g/cm3，具有重量輕的特點。該材料可滿足低頻10M～高頻10GHZ范圍內(nèi)的電磁波的屏蔽，將此材料與樹脂用特殊工藝和方法可制成1mm厚的扳材有8DB以上的高屏蔽效果。
因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點1、各組分的配伍合理，能夠充分利用各種成分的特性，靈活搭配，達到所要求的屏蔽效果；2、采用對鐵硅鋁合金顆粒進行球磨使鐵硅鋁合金顆粒呈片狀，從而使材料的比表面積大大提高，再通過特殊工藝使顆粒形狀取向基本完全，不僅使板材的空隙大幅度減少，還使磁導(dǎo)率大大提高，從而減少了低頻電磁波的繞射、爬行現(xiàn)象，從而提高了產(chǎn)品的屏蔽效果；3、在匹配層加入錳鋅鐵氧體提高了對低頻電磁波的阻抗匹配層；在吸收層加入錳鋅鐵氧體從而提高了吸收性能，尤其是高頻電磁波；在反射層加入還原鐵粉，增加了反射能力；4、可以根據(jù)實際需要確定匹配層，吸收層，以及反射層的配料和厚度；5、板材具有柔軟性可以任意彎曲、切割、沖成任意形狀，加工使用都極為方便，與膠水的結(jié)合性好。
具體實施例方式
下面通過實施例，并結(jié)合附圖
，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步具體的說明。
實施例抗電磁波干擾材料，由阻抗匹配層、吸收層、反射層復(fù)合而成；所述的阻抗匹配層由包括吸收型鐵硅鋁粉末、錳鋅鐵氧體和樹脂的材料制成；所述的吸收層由包括吸收型鐵硅鋁粉末、鎳鋅鐵氧體和樹脂的材料制成；所述的反射層由包括反射型鐵硅鋁粉末、鐵粉和樹脂的材料制成。
表1 吸收型鐵硅鋁粉末的組分配比 吸收型鐵硅鋁粉末的制備過程如下先按配方將各種原材料稱量好；放入球磨機中混合2.5小時；然后在1800℃下熔煉8小時；水壓霧化成150目的顆粒；再投入球磨機中球磨3小時；然后進行真空700℃保溫4小時；最后烘干并過300目篩。
表2 反射型鐵硅鋁粉末的組分配比 反射型鐵硅鋁粉末的制備過程如下先按配方將各種原材料稱量好；放入球磨機中混合2.5小時；然后在1800℃下熔煉8小時；水壓霧化成150目的顆粒；再投入球磨機中球磨3小時；然后進行真空700℃保溫4小時；最后烘干并過300目篩。
表3 鎳鋅鐵氧體的組分配比 鎳鋅鐵氧體的制備過程如下先按配方將各種原材料稱量好；放入球磨機中強混2小時；然后在900℃中預(yù)燒3小時；再投入球磨機中球磨10小時；然后進行800℃保溫4小時；最后烘干并過300目篩。
阻抗匹配層、吸收層和反射層薄片的制作步驟為按配方將各種原材料稱量好；攪拌3分鐘使各種原材料混合均勻；將混合均勻的料投入密煉機內(nèi)扎煉60分鐘，溫度控制在120℃；將扎煉好的料粉碎成直徑不大于2.5mm的顆粒；然后將顆粒投入出片機內(nèi)扎成0.4mm成薄片。
根據(jù)需要分別稱取上述步驟制得的吸收型鐵硅鋁粉末、反射型鐵硅鋁粉末以及鎳鋅鐵氧體，以及其他配料制備阻抗匹配層、吸收層和反射層薄片。
阻抗匹配層由包括吸收型鐵硅鋁粉末、錳鋅鐵氧體和樹脂的材料制成，其中的吸收型鐵硅鋁粉末選用上述制備吸收型鐵硅鋁粉末過程中的實例1所得的吸收型鐵硅鋁粉末。
表4 阻抗匹配層各組分配比
吸收層由包括吸收型鐵硅鋁粉末、鎳鋅鐵氧體和樹脂的材料制成，其中的吸收型鐵硅鋁粉末選用上述制備吸收型鐵硅鋁粉末過程中的實例1所得的吸收型鐵硅鋁粉末；其中鎳鋅鐵氧體選用上述制備鎳鋅鐵氧體的制備過程中的實例1所得的鎳鋅鐵氧體。
表5 吸收層各組分配比 反射層由包括反射型鐵硅鋁粉末、鐵粉和樹脂的材料制成。其中反射型鐵硅鋁粉末選用上述制備反射型鐵硅鋁粉末過程中的實例2所得的反射型鐵硅鋁粉末。
表6 反射層各組分配比
根據(jù)需要將阻抗匹配層、吸收層、反射層的薄片通過壓延機疊壓成所需厚度的板材；將板材進行貼膠并裁切，即可應(yīng)用于各種場合。
表7阻抗匹配層、吸收層和反射層的厚度比例及其實施效果(1.0mm厚樣品和屏蔽)
權(quán)利要求
1.一種抗電磁波干擾材料，由若干層薄片復(fù)合而成，其特征是在包括阻抗匹配層、吸收層、反射層；所述的阻抗匹配層由包括吸收型鐵硅鋁粉末、錳鋅鐵氧體和樹脂的材料制成；所述的吸收層由包括吸收型鐵硅鋁粉末、鎳鋅鐵氧體和樹脂的材料制成；所述的反射層由包括反射型鐵硅鋁粉末、鐵粉和樹脂的材料制成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗電磁波干擾材料，其特征是在所述的吸收型鐵硅鋁粉末的組分及含量的重量比為鐵84.5～86.5％、硅8.0～9.6％、鋁4.5～6.5％，其余為微量元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗電磁波干擾材料，其特征是在所述的反射型鐵硅鋁粉末的組分及含量的重量比為鐵90.0～92.0％，硅4.5～5.5％，鋁3.5～4.5％，其余為微量元素。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的抗電磁波干擾材料，其特征是在所述的微量元素為P，S，Ca，Mg，Cu中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗電磁波干擾材料，其特征是在所述的鎳鋅鐵氧體的組分及含量的重量比為Fe2O340％～60％，NiO 10％～30％，ZnO 20％～40％，其余為添加劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的抗電磁波干擾材料，其特征是在所述的添加劑為Co2O3，BaO，SnO2，SiO2，Bi2O3中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或5或6所述的抗電磁波干擾材料，其特征是在所述的阻抗匹配層由吸收型鐵硅鋁粉末70％～90％、錳鋅鐵氧體5％～10％、樹脂6％～12％組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或5或6所述的抗電磁波干擾材料，其特征是在所述的吸收層由吸收型鐵硅鋁粉末65％～85％、鎳鋅鐵氧體10％～20％、樹脂5％～12％組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或5或6所述的抗電磁波干擾材料，其特征是在所述的反射層由反射型鐵硅鋁粉末70％～85％、鐵粉6％～15％、樹脂5％～12％組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的抗電磁波干擾材料，其特征是在所述的阻抗匹配層由吸收型鐵硅鋁粉末80％～87％、錳鋅鐵氧體5％～12％、樹脂8％～10％組成。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的抗電磁波干擾材料，其特征是在所述的吸收層由吸收型鐵硅鋁粉末76％～80％、鎳鋅鐵氧體12％～15％、樹脂8％～10％組成。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的抗電磁波干擾材料，其特征是在所述的反射層由反射型鐵硅鋁粉末80％～85％、鐵粉8％～12％、樹脂8％～10％組成。
13.一種抗電磁波干擾材料的制造方法，其特征是在包括如下步驟a稱取鐵硅鋁粉末、錳鋅鐵氧體和樹脂，制作成阻抗匹配層薄片；稱取鐵硅鋁粉末、鎳鋅鐵氧體和樹脂，制作成吸收層薄片；稱取鐵硅鋁粉末、鐵粉和樹脂，制作成反射層薄片；b根據(jù)需要將阻抗匹配層、吸收層、反射層的薄片通過壓延機疊壓成所需厚度的板材；c將板材進行貼膠并裁切。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的抗電磁波干擾材料的制造方法，其特征是在阻抗匹配層、吸收層和反射層薄片的制作步驟為按配方將各種原材料稱量好；攪拌2～4分鐘使各種原材料混合均勻；將混合均勻的料投入密煉機內(nèi)扎煉40～80分鐘，溫度控制在80～140℃；將扎煉好的料粉碎成直徑不大于2.5mm的顆粒；然后將顆粒投入出片機內(nèi)扎成0.1～0.5mm成薄片。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的抗電磁波干擾材料的制造方法，其特征是在所述的鐵硅鋁粉末的制作方法為先按配方將各種原材料稱量好；放入球磨機中混合1～4小時；然后在1400～2000℃下熔煉4～14小時；水壓霧化成120～160目的顆粒；再投入球磨機中球磨1～5小時；然后進行真空650～850℃保溫1～5小時；最后烘干并過280～320目篩。
16.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的抗電磁波干擾材料的制造方法，其特征是在所述的鎳鋅鐵氧體的制作方法為先按配方將各種原材料稱量好；放入球磨機中強混1～4小時；然后在800～1000℃中預(yù)燒1～4小時；再投入球磨機中球磨4～16小時；然后進行650～850℃保溫1～5小時；最后烘干并過280～320目篩。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種抗電磁波干擾材料組分的改良及其制造方法的改進。由若干層薄片復(fù)合而成，阻抗匹配層由包括吸收型鐵硅鋁粉末、錳鋅鐵氧體和樹脂的材料制成；吸收層由包括吸收型鐵硅鋁粉末、鎳鋅鐵氧體和樹脂的材料制成；反射層由包括反射型鐵硅鋁粉末、鐵粉和樹脂的材料制成。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點各組分的配伍合理；使材料的比表面積大大提高，再通過特殊工藝使顆粒形狀取向基本完全，不僅使板材的空隙大幅度減少，還使磁導(dǎo)率大大提高，從而減少了低頻電磁波的繞射、爬行現(xiàn)象，從而提高了產(chǎn)品的屏蔽效果；板材具有柔軟性可以任意彎曲、切割、沖成任意形狀，加工使用都極為方便，與膠水的結(jié)合性好。
文檔編號H05K9/00GK1646000SQ20041008915
公開日2005年7月27日 申請日期2004年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月30日
發(fā)明者何時金, 盛小東, 陸柏松, 何躍進 申請人:橫店集團東磁有限公司