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5G電磁屏蔽用導電粉體為何要選用鎳系?怎么制備?

發布時間 | 2023-11-20 15:37 分類 | 粉體加工技術 點擊量 | 1380
石墨 涂料
導讀:隨著數字化時代飛速發展,以及5G物聯網技術興起,各類通信智能終端的需求量成指數上升。與此同時,電磁波干擾、信息泄漏等各類電磁波危害也日益嚴重,解決與應對此類問題的主要方法是對設備和周...

隨著數字化時代飛速發展,以及5G物聯網技術興起,各類通信智能終端的需求量成指數上升。與此同時,電磁波干擾、信息泄漏等各類電磁波危害也日益嚴重,解決與應對此類問題的主要方法是對設備和周圍環境進行電磁屏蔽處理。具有電磁屏蔽功能的材料對減小電磁波所產生的輻射有十分明顯的效果,其中導電膠作為一種導電涂料,可以涂覆在材料表面,從而形成一層電磁屏蔽層,這是一種兼備高效和易操作的方法,可以達到減小電磁輻射的效果。


導電填料是導電膠的重要組成部分,目前市場上常見的、應用最為廣泛的導電填料是銀、銅系,但這2種導電填料的應用都存在局限性。例如銀系導電填料成本較高,導致價格比較昂貴,而且存在電遷移的現象,不適合大規模應用;銅系導電填料則因銅金屬易發生氧化而制得導電膠可靠性較差。

因此近年來鎳系導電粉體的應用越來越多,鎳系導電粉體具有良好的導電性、抗氧化性以及相對低廉的價格,在電子導電-電磁屏蔽等領域具有廣泛應用,常見的包括鎳粉、鎳包銅粉、鎳包石墨、銀包鎳粉等。

擴展閱讀:

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鎳粉的制備

鎳粉具有良好的導電性、磁性和抗氧化性,主要用于導電填料、電磁屏蔽和粉末冶金等領域。常用的制備鎳粉的方法有加壓氫還原法、化學鍍法、電沉積法等。

常用的鎳粉制備工藝原理及特點


鎳包覆粉體的特點及制備工藝

隨著技術的發展,單一材料已難以滿足某些特殊要求,復合材料的研究日益受到重視,作為復合材料單元之一的金屬包覆型粉末,兼有包覆層金屬和用作芯核的被包覆粉末兩種物質的優良性能,在冶金、機械、航空、航海、材料保護及其它諸多領域的應用都已獲得巨大成功。由于金屬鎳包覆層具有良好的抗腐蝕性、超耐磨損性、韌性好、低應力、與大多數粉末潤濕性好和相對較高的硬度等優點,在金屬型包覆粉末研究領域中占有重要地位。

制備鎳包覆粉體的工藝方法與鎳粉的類似,單質鎳粉的制備以鎳顆粒作為結晶晶核,鎳包覆型粉體的制備以其他顆粒作為晶核。

1.鎳包銅粉制備工藝

片狀鎳粉具有很好的電磁屏蔽性能,但相對于銅粉,純鎳粉在導電性、性價比等較差,但是如果在銅粉表面包覆一層鎳,可以制備出鎳包銅粉,不僅價格較低而且導電性能更好。

以化學鍍法為例,在堿性介質中,Ni2+、Cu2+易于形成氫氧化物,工藝原理如下:


從電極電位可以看出,當有還原劑存在時,Cu能優先于Ni從溶液中析出,在形成Cu顆粒后,析出的Ni會包覆在表層,從而形成包覆均勻的鎳包銅粉。


化學鍍工藝制備鎳包銅粉流程

2.鎳包石墨制備工藝

在電磁屏蔽和吸波材料方面,鎳包石墨粉是一種重要的導電填料。鎳粉具有良好的導磁綜合性能,但存在密度大、成本高的問題;采用鎳包石墨粉代替鎳粉作為導電填料不僅導電導磁性能優良,而且密度小,還可顯著降低材料成本,因此以鎳包石墨粉作為電磁屏蔽、吸波材料等具有廣闊應用前景。


加壓氫還原工藝制備鎳包石墨復合粉體流程

3.銀包鎳粉制備工藝

銀的導電率大,電磁屏蔽效果好,但銀屬于貴金屬,價格較高;鎳的化學穩定性好且具有很好的電磁屏蔽性能,但是相對于銀粉,純鎳粉導電性較差。銀包鎳粉是一種具有特殊核殼結構的功能復合材料,兼有銀的高導電性和鎳的電磁屏蔽性能,且成本較低。

在化學鍍法制備銀包鎳粉的過程中,PH起著重要的作用,N2H4作為還原劑的作用取決于溶液的PH。電極反應如下:


此外,鎳的活性強于銀的活性,因此在化學鍍液中存在置換反應,不過由于還原反應的總電位遠大于置換反應的總電位,因此在化學鍍中,還原反應占主導地位。


化學鍍工藝制備銀包鎳粉流程

隨著技術的發展,物理氣相沉積法制備銀包鎳粉漸漸推廣,主要有2種方式:

(1)采用物理氣相沉積法先蒸發鎳金屬,得到鎳蒸氣,然后鎳蒸氣冷卻得到鎳液粒子,在形成鎳液粒子后引入銀蒸氣(采用物理氣相沉積法制備銀蒸氣),從而使得銀蒸氣沉積在鎳液粒子表面上,得到銀包鎳合金粉;

(2)采用物理氣相沉積法同時蒸發鎳和銀金屬,得到銀-鎳混合蒸氣。由于銀的沸點溫度2213℃遠低于鎳的沸點溫度2723℃,冷卻銀-鎳混合蒸氣,使鎳蒸氣先凝聚成鎳液粒子,銀蒸氣后凝聚,可以凝聚在鎳液粒子表面,而不會凝聚成銀液粒子;在冷卻過程中,鎳粒子表面析出銀,形成一層致密的銀包覆層,制得銀包鎳合金粉。

采用物理氣相沉積法制得的銀包鎳合金粉具有銀包覆層致密均勻、無空隙、易于包覆,抗氧化性好等優點,完全避免了化學鍍銀包鎳粉不容易包覆的缺點,擴大了銀包鎳合金粉代替銀粉的應用領域。


參考來源:

1.鎳包覆型粉末的制備方法與應用,邵忠財、李保山、郭亞萍、翟五春、田彥文(中國有色金屬學報);

2.鎳系導電粉體制備工藝研究進展,吳志文、高文桂、楊海濤、胡超權、武麗榮、黃凌云、李磊(中國粉體材料)。


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作者:粉體圈

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