電磁屏蔽用導(dǎo)電鎳粉制備工藝及性能研究

張衛(wèi)華

摘要：具有特殊形態(tài)的導(dǎo)電鎳粉作為重要的多功能磁性金屬材料，在許多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。特別地，其在電磁屏蔽領(lǐng)域的是十分重要的存在。由于導(dǎo)電鎳粉材料在溫和的條件下的制造工藝操作簡(jiǎn)單，成本低廉，環(huán)境友好以及易于獲得的形態(tài)和結(jié)構(gòu)控制等優(yōu)點(diǎn)，因此，它具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。在此基礎(chǔ)上，本文主要討論了用于電磁屏蔽的導(dǎo)電鎳粉的制備工藝和性能。

關(guān)鍵詞：電磁屏蔽;導(dǎo)電鎳粉;制備工藝;性能

隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的電子和電氣設(shè)備被用于生產(chǎn)和日常生活中。這些電子設(shè)備在工作期間會(huì)產(chǎn)生電磁波輻射，從而在我們的生活和工作環(huán)境中，存在許多強(qiáng)大的低頻電磁場(chǎng)。電磁輻射給人類(lèi)的生活和生產(chǎn)帶來(lái)了許多便利，但作為污染源之一，它同時(shí)也給人類(lèi)帶來(lái)了極大的傷害。電磁輻射造成的損害主要涉及電磁干擾，電磁造成的環(huán)境污染和電磁信息的丟失等。電磁波的傳播類(lèi)似于光的傳播。當(dāng)電磁波撞擊屏蔽材料時(shí)，它們會(huì)被反射，吸收和傳輸。電磁屏蔽是使用屏蔽來(lái)阻止或減少由某些輻射源引起的特定區(qū)域中的電磁場(chǎng)效應(yīng)，并有效地控制由電磁波從一個(gè)區(qū)域到另一個(gè)區(qū)域的輻射所造成的損害。電磁屏蔽涂層通常由導(dǎo)電填料，樹(shù)脂粘合劑，溶劑和添加劑組成。大多數(shù)電磁屏蔽用導(dǎo)電涂料的制造商都使用鎳粉，銅粉，銀粉和鍍銀銅粉作為導(dǎo)電填料。本文以導(dǎo)電鎳粉為主要研究對(duì)象對(duì)其制備工藝和性能進(jìn)行探討。

一、制備工藝

目前，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)導(dǎo)電鎳粉的需求增長(zhǎng)迅速，但導(dǎo)電鎳粉的工業(yè)生產(chǎn)相對(duì)落后。產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量不能滿足不斷增長(zhǎng)的工業(yè)需求。特別是高端產(chǎn)品的生產(chǎn)能力不足，供需矛盾十分突出。因此，迫切需要進(jìn)一步提高導(dǎo)電鎳粉的生產(chǎn)能力，并加強(qiáng)新等級(jí)和結(jié)構(gòu)的開(kāi)發(fā)以滿足市場(chǎng)需求。

導(dǎo)電鎳粉的物理和化學(xué)性質(zhì)與粉末的形態(tài)，尺寸和分布密切相關(guān)。通過(guò)控制反應(yīng)條件來(lái)生產(chǎn)符合要求的產(chǎn)品是進(jìn)行導(dǎo)電鎳粉研究的重要方面。通常，有許多制備導(dǎo)電鎳粉的方法，包括氣相法，液相法，固相法和電解質(zhì)法。這些方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，在理論上和實(shí)踐上都有許多問(wèn)題需要探討。下文舉出某些方法的例子，并對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行歸納。

1.1氣相法

羰基鎳熱分解法，由此制備的產(chǎn)物粉末純度高，粒度小，且工藝發(fā)展較成熟，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。但是另一方面，其產(chǎn)物粉末易燒結(jié)，粒徑較大，且對(duì)環(huán)境污染較大，有礙人體健康。

蒸發(fā)-冷凝法，制備得出的產(chǎn)物純度高，結(jié)晶性好，表面光潔，且具有較強(qiáng)的抗氧化能力。但是該方法的生產(chǎn)效率低，顆粒易氧化，且用到的設(shè)備復(fù)雜，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高。

CVD法，通過(guò)此法得到的產(chǎn)物粉末成球形，粒度均勻并且可控，結(jié)晶性好，粉末活性高。但是其生產(chǎn)過(guò)程對(duì)設(shè)備的腐蝕十分嚴(yán)重。

1.2液相法

高壓氫還原法，該方法操作簡(jiǎn)單，原料廣泛，且生產(chǎn)出的粉末粒度小。但是，該方法需要使用高壓設(shè)備且生產(chǎn)成本較高。

常壓液相還原法，該方法使用的設(shè)備簡(jiǎn)單，且操作容易，制得的產(chǎn)物純度高，形貌粒度也是可控的，但是產(chǎn)物的結(jié)晶性不好。

微乳液法，通過(guò)該方法生產(chǎn)得到的產(chǎn)物形貌較好，分布均勻，粒徑也是可控的，但是生產(chǎn)過(guò)程中的操作方法相對(duì)較為復(fù)雜。

1.3固相法

氬氣保護(hù)機(jī)械球磨，該方法可連續(xù)操作，且生產(chǎn)能力較大，但是由此制得的產(chǎn)物粒度分布不均勻，形貌難以控制。

1.4電解法

電解含鎳離子的溶液，此方法易于通過(guò)電流控制產(chǎn)物的形貌和大小，但是產(chǎn)物粉末較粗，且生產(chǎn)過(guò)程能耗較高。

二、性能

鎳金屬具有出色的抗氧化性和耐化學(xué)腐蝕性，其穩(wěn)定性介于銀粉和銅粉之間，價(jià)格適中，且使用期間不需要抗氧化處理。因此，作為鐵磁金屬的導(dǎo)電鎳粉在電磁屏蔽領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。但是，由于電磁屏蔽復(fù)合材料中填充劑的數(shù)量過(guò)多以及測(cè)試所需樣品的尺寸較大，通常需要使用大量的填充劑來(lái)測(cè)試材料的電磁屏蔽性能。由于制造技術(shù)的限制，金屬鎳作為填充劑在電磁屏蔽領(lǐng)域的應(yīng)用目前主要由微米鎳和鍍鎳復(fù)合材料組成。然而，關(guān)于超細(xì)導(dǎo)電鎳粉的研究非常少，并且大部分可用的僅限于理論工作研究，仍需要深化和系統(tǒng)化。

鑒于金屬材料的高密度和電磁屏蔽復(fù)合材料中使用的金屬材料的比例很大，近年來(lái)，對(duì)導(dǎo)電復(fù)合涂層的研究已成為導(dǎo)電涂層領(lǐng)域的熱門(mén)話題。基于鎳的電磁屏蔽涂料在導(dǎo)電涂料中所占比例很高，在許多國(guó)家被用作主要的導(dǎo)電涂料。但是其缺點(diǎn)是金屬填料的密度高，在涂層中容易發(fā)生沉淀。

在電磁屏蔽復(fù)合材料中，根據(jù)復(fù)合粉末的芯材，金屬包覆復(fù)合粉末可分為三類(lèi)：金屬-金屬，金屬-非金屬和金屬-陶瓷型復(fù)合粉末。其中，鎳在這方面具有較高的應(yīng)用價(jià)值。研究表明，鍍鎳石墨的電導(dǎo)率明顯優(yōu)于石墨，并且其成本低于純鎳填料的電導(dǎo)率。該產(chǎn)品為阻隔涂層技術(shù)帶來(lái)了巨大的利益和機(jī)遇。在塑料中的應(yīng)用也正在逐漸增加，屏蔽效果也很好。鎳的電導(dǎo)率低，當(dāng)將金屬銅添加到電鍍鎳中時(shí)，可以明顯提高其導(dǎo)電性，但是這種材料的制造工藝復(fù)雜并且成本高。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上，經(jīng)過(guò)特殊處理的導(dǎo)電鎳粉具有出色的抗氧化，抗腐蝕和防潮性能，在電磁波屏蔽材料領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。在導(dǎo)電鎳粉的許多制備工藝中，液相的化學(xué)還原工藝最簡(jiǎn)單，并且產(chǎn)品的粒徑和形貌易于控制，因此引起了很多關(guān)注。該體系簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和。通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)參數(shù)，例如溶劑的組成，成核劑的量，還原劑和表面活性劑的種類(lèi)等，可以控制超細(xì)粉末的形態(tài)，尺寸和尺寸分布。

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