5G电磁屏蔽用导电粉体为何要选用镍系?怎么制备?

发布时间 | 2023-11-20 15:37 分类 | 粉体加工技术 点击量 | 269
石墨 涂料
导读:随着数字化时代飞速发展,以及5G物联网技术兴起,各类通信智能终端的需求量成指数上升。与此同时,电磁波干扰、信息泄漏等各类电磁波危害也日益严重,解决与应对此类问题的主要方法是对设备和周...

随着数字化时代飞速发展,以及5G物联网技术兴起,各类通信智能终端的需求量成指数上升。与此同时,电磁波干扰、信息泄漏等各类电磁波危害也日益严重,解决与应对此类问题的主要方法是对设备和周围环境进行电磁屏蔽处理。具有电磁屏蔽功能的材料对减小电磁波所产生的辐射有十分明显的效果,其中导电胶作为一种导电涂料,可以涂覆在材料表面,从而形成一层电磁屏蔽层,这是一种兼备高效和易操作的方法,可以达到减小电磁辐射的效果。


导电填料是导电胶的重要组成部分,目前市场上常见的、应用最为广泛的导电填料是银、铜系,但这2种导电填料的应用都存在局限性。例如银系导电填料成本较高,导致价格比较昂贵,而且存在电迁移的现象,不适合大规模应用;铜系导电填料则因铜金属易发生氧化而制得导电胶可靠性较差。

因此近年来镍系导电粉体的应用越来越多,镍系导电粉体具有良好的导电性、抗氧化性以及相对低廉的价格,在电子导电-电磁屏蔽等领域具有广泛应用,常见的包括镍粉、镍包铜粉、镍包石墨、银包镍粉等。

扩展阅读:

5G时代需要什么“电磁屏障材料”?

镍粉的制备

镍粉具有良好的导电性、磁性和抗氧化性,主要用于导电填料、电磁屏蔽和粉末冶金等领域。常用的制备镍粉的方法有加压氢还原法、化学镀法、电沉积法等。

常用的镍粉制备工艺原理及特点


镍包覆粉体的特点及制备工艺

随着技术的发展,单一材料已难以满足某些特殊要求,复合材料的研究日益受到重视,作为复合材料单元之一的金属包覆型粉末,兼有包覆层金属和用作芯核的被包覆粉末两种物质的优良性能,在冶金、机械、航空、航海、材料保护及其它诸多领域的应用都已获得巨大成功。由于金属镍包覆层具有良好的抗腐蚀性、超耐磨损性、韧性好、低应力、与大多数粉末润湿性好和相对较高的硬度等优点,在金属型包覆粉末研究领域中占有重要地位。

制备镍包覆粉体的工艺方法与镍粉的类似,单质镍粉的制备以镍颗粒作为结晶晶核,镍包覆型粉体的制备以其他颗粒作为晶核。

1.镍包铜粉制备工艺

片状镍粉具有很好的电磁屏蔽性能,但相对于铜粉,纯镍粉在导电性、性价比等较差,但是如果在铜粉表面包覆一层镍,可以制备出镍包铜粉,不仅价格较低而且导电性能更好。

以化学镀法为例,在碱性介质中,Ni2+、Cu2+易于形成氢氧化物,工艺原理如下:


从电极电位可以看出,当有还原剂存在时,Cu能优先于Ni从溶液中析出,在形成Cu颗粒后,析出的Ni会包覆在表层,从而形成包覆均匀的镍包铜粉。


化学镀工艺制备镍包铜粉流程

2.镍包石墨制备工艺

在电磁屏蔽和吸波材料方面,镍包石墨粉是一种重要的导电填料。镍粉具有良好的导磁综合性能,但存在密度大、成本高的问题;采用镍包石墨粉代替镍粉作为导电填料不仅导电导磁性能优良,而且密度小,还可显著降低材料成本,因此以镍包石墨粉作为电磁屏蔽、吸波材料等具有广阔应用前景。


加压氢还原工艺制备镍包石墨复合粉体流程

3.银包镍粉制备工艺

银的导电率大,电磁屏蔽效果好,但银属于贵金属,价格较高;镍的化学稳定性好且具有很好的电磁屏蔽性能,但是相对于银粉,纯镍粉导电性较差。银包镍粉是一种具有特殊核壳结构的功能复合材料,兼有银的高导电性和镍的电磁屏蔽性能,且成本较低。

在化学镀法制备银包镍粉的过程中,PH起着重要的作用,N2H4作为还原剂的作用取决于溶液的PH。电极反应如下:


此外,镍的活性强于银的活性,因此在化学镀液中存在置换反应,不过由于还原反应的总电位远大于置换反应的总电位,因此在化学镀中,还原反应占主导地位。


化学镀工艺制备银包镍粉流程

随着技术的发展,物理气相沉积法制备银包镍粉渐渐推广,主要有2种方式:

(1)采用物理气相沉积法先蒸发镍金属,得到镍蒸气,然后镍蒸气冷却得到镍液粒子,在形成镍液粒子后引入银蒸气(采用物理气相沉积法制备银蒸气),从而使得银蒸气沉积在镍液粒子表面上,得到银包镍合金粉;

(2)采用物理气相沉积法同时蒸发镍和银金属,得到银-镍混合蒸气。由于银的沸点温度2213℃远低于镍的沸点温度2723℃,冷却银-镍混合蒸气,使镍蒸气先凝聚成镍液粒子,银蒸气后凝聚,可以凝聚在镍液粒子表面,而不会凝聚成银液粒子;在冷却过程中,镍粒子表面析出银,形成一层致密的银包覆层,制得银包镍合金粉。

采用物理气相沉积法制得的银包镍合金粉具有银包覆层致密均匀、无空隙、易于包覆,抗氧化性好等优点,完全避免了化学镀银包镍粉不容易包覆的缺点,扩大了银包镍合金粉代替银粉的应用领域。


参考来源:

1.镍包覆型粉末的制备方法与应用,邵忠财、李保山、郭亚萍、翟五春、田彦文(中国有色金属学报);

2.镍系导电粉体制备工艺研究进展,吴志文、高文桂、杨海涛、胡超权、武丽荣、黄凌云、李磊(中国粉体材料)。


粉体圈 小吉

本文为粉体圈原创作品,未经许可,不得转载,也不得歪曲、篡改或复制本文内容,否则本公司将依法追究法律责任

作者:粉体圈

总阅读量:269