電磁雙重屏蔽膜的濺射製備方法
2023-05-28 17:18:51 2
專利名稱：電磁雙重屏蔽膜的濺射製備方法
技術領域：
本發明屬於新型抗電磁幹擾(EMI)屏蔽技術領域，特別是涉及一種電磁雙重屏蔽膜的濺射製備方法。
背景技術：
隨著電子系統向輕薄化、微型化發展，現在多數電子系統的機盒都採用了塑料機盒。塑料具有可塑性好、可短期內批量生產、絕緣等優點，但是，塑料抗EMI效果較差，需要在成型後的塑料表面一定區域鍍覆一層導電率或導磁率較高的材料，以達到電磁屏蔽的效果，例如數字產品的手機、PDA、筆記本電腦、機頂盒等，它們都要在塑料機盒內表面鍍覆抗EMI膜材料，即對塑料進行金屬化處理，它是目前高頻電子產品塑料外殼製造的一道重要工序。
目前塑料金屬化方法主要有(1)電鍍重汙染、成本高、由於電屏蔽不能深孔內表面鍍覆(如定位孔、固定螺絲孔等)，隨著歐盟新環保指令WEEK的實施，含有六價鉻等有害物質的產品將禁止使用，作為電鍍的電磁屏蔽層將在電子產品中禁止使用；(2)化學鍍重汙染、成本高、由於表面尖的地方膜層會加厚，所以不適合表面形狀複雜的塑料殼(特別是精巧外殼)；(3)導電導磁塗料，也就是有機物混合導磁導電粉末，電磁屏蔽效果差，特別是超過500MHz後，幾乎沒有什麼屏蔽效果，而高頻電子產品更需要做電磁屏蔽；(4)真空蒸發膜層結合力低，容易起皮脫落，膜層疏鬆導致耐候性耐腐蝕性差。(5)磁控濺射磁控濺射技術可以很好的解決了這一工藝問題，可以在凹凸表面均勻成膜，不僅具有很好的臺階覆蓋率，能獲得滿意的屏蔽效果，而且通過掩模可以獲得遠優於電鍍的精確位置鍍覆，並且磁控濺射的膜層具有很好的結合力，最重要——磁控濺射是一種無汙染的環保工藝。總之，用磁控濺射進行塑料金屬化是鍍覆電磁屏蔽膜的主流技術；但是濺射製備磁屏蔽膜的生產效率很低，不適合磁控濺射工業化生產，這嚴重阻礙了磁控濺射在塑料金屬化中的應用。
發明內容
本發明目的是提供一種工藝設計合理、濺射成膜速度快、膜層導電率和導磁率高的電磁雙重屏蔽膜的濺射製備方法。
本發明的目的是採用這樣的技術方案實現的其工藝步驟是選擇特定成分奧氏體組織的鎳鉻類不鏽鋼靶材—對塑料表面清洗和活化—金屬化濺射鍍。
本發明的解決方案是基於鎳鉻類雙相不鏽鋼的金相組織有奧氏體和鐵素體兩種相結構特性，奧氏體是順磁性的，鐵素體是鐵磁性的；在金屬學中，將促進形成鐵素體的元素折算成鉻當量([Cr]＝Cr+Mo+0.015Si+0.005Ti)，將促進形成奧氏體的元素折算成鎳當量([Ni]＝Ni+0.3C+0.005Mn)，根據鉻當量和鎳當量從謝夫爾圖表中可查出該成分不鏽鋼的鐵素體和奧氏體的含量。
根據上述原理，本發明在設計靶材成分時，選擇金相組織是奧氏體，而且其鉻和鎳當量位置很接近鐵素體區，並增加形成鐵素體並濺射產額大的元素，減少形成奧氏體並濺射產額小的元素，這樣濺射後，就可以獲得鐵素體的不鏽鋼薄膜，本發明方法所形成的鐵素體元素如Cr等的濺射產額都大於形成奧氏體元素Ni、Mn的濺射產額；對於鎳鉻類雙相不鏽鋼，其成分就處於奧氏體和鐵素體相互轉化的臨界區域，很容易發生相結構的變化，眾所周知奧氏體不鏽鋼焊接時，焊接組織中常常因為成分偏析導致出現鐵素體的焊縫組織。
由於本發明是採用奧氏體的鎳鉻類不鏽鋼作為濺射靶，鑑於奧氏體是順磁體，它具有較高的濺射成膜速率，通過濺射可以快速獲得鐵磁性的鐵素體不鏽鋼薄膜，該薄膜具有磁屏蔽和電屏蔽效果，並且具有不鏽鋼材料良好的耐候性。
具體實施例方式
本發明所述的電磁雙重屏蔽膜的製備工藝是選擇特定成分奧氏體組織的鎳鉻類不鏽鋼靶材—對塑料表面清洗和活化—金屬化濺射鍍。
下面對工藝步驟作進一步說明(1)選擇靶材成分本為奧氏體，而且其鉻和鎳當量位置很接近鐵素體區，並且含較多形成鐵素體並濺射產額大的元素，含較少形成奧氏體並濺射產額小的元素，成分配好後，熔融澆鑄退火，並成奧氏體組織的不鏽鋼靶材；也可以選擇現成的國家標準型號且符合上述成分要求的不鏽鋼，機械加工成不鏽鋼靶材；(2)塑料表面清洗和活化將被鍍塑料件放在清洗液中，超聲清洗20分鐘後，取出烘乾後，在塑料件覆蓋好一定掩模，放入真空鍍膜裝置行星片架上，並安裝上不鏽鋼靶材。抽真空至10-1Pa以下後，充入氬氣至真空度10～0.1Pa，打開射頻電源，通過真空腔體內的射頻線圈放電產生等離子體，對塑料表面進行活化處理，時間2～20分鐘後關閉射頻電源，等離子表面活化結束；所述塑料件是ABS、ABS+PC、PC或PC+玻璃纖維中的一種材料製成。
(3)金屬化濺射鍍打開濺射靶電源，進行直流濺射，鍍覆抗EMI膜的厚度0.1～100微米後，放入大氣打開真空腔體，取出鍍復好電磁雙重屏蔽膜的塑料件，這時塑料表面的薄膜具有較高的電導率和磁導率，可以作為電磁屏蔽膜使用。
所述電磁雙重屏蔽膜的主要金屬成分為Fe30％～85％，Cr5％～50％，Ni1％～20％，Ti1～10％；各金屬成分按照鉻當量([Cr]＝Cr+Mo+0.015Si+0.005Ti)和鎳當量([Ni]＝Ni+0.3C+0.005Mn)的成分配比，計算的鎳當量[Ni]小於24，鉻當量大於16。
實施例(1)選擇國家標準型號1Crl8Ni9Ti的不鏽鋼板，線切割成不鏽鋼靶材；(2)塑料表面清洗將被鍍塑料件放在清洗液中，超聲清洗20分鐘後，取出烘乾，將覆蓋一定掩模的塑料放入真空鍍膜裝置行星片架上，安裝上不鏽鋼靶材，抽真空至本地真空度5×10-3Pa後，充入氬氣至真空度0.5Pa，並穩定在該真空度，打開射頻電源，通過真空腔體內的射頻線圈放電產生等離子體，對塑料表面進行活化處理，提高後面金屬化膜的結合力，10分鐘後關閉射頻電源，等離子表面活化結束；所述塑料件是ABS、ABS+PC、PC或PC+玻璃纖維中的一種材料製成。
(3)金屬化濺射鍍打開濺射靶電源，饋入功率密度20W/cm2，行星片架轉動，穩定後打開擋板開始直流濺射，十分鐘後在磁體表面鍍復一層厚度一微米的不鏽鋼膜後，在真空中保留10分鐘，再放入大氣打開真空腔體，取出鍍復好電磁雙重屏蔽膜的塑料件，這時塑料表面的薄膜具有較高的電導率和磁導率，可以作為電磁屏蔽膜使用；所述濺射靶由鎳鉻類雙相不鏽鋼1Crl8Ni9Ti板材線切割而成，其直徑為60毫米，鉻和鎳當量為(18，7)，其標準金相組織是臨近鐵素體區的奧氏體；其當成分偏析時(如焊接組織)就會出現鐵素體；Cr濺射產額為0.67、Ni為0.66、Ti為0.22、Fe為0.53，由於鐵磁性的Ni、Fe實際濺射產額較低，濺射後的成分約在Cr0.3Ni0.06Ti0.01，鉻和鎳當量為(35，6)，已經落入鐵素體區域了，所以在濺射不鏽鋼時，獲得的薄膜屬於鐵素體組織，從而達到採用順磁體為靶材，濺射獲得鐵磁體金屬薄膜的作用。
按照國家標準測試(1)經過10％氯化鈉的常溫耐候性鹽霧試驗，48小時後未見鏽蝕；(2)25℃和70℃反覆熱衝擊實驗20次，未見起皮脫落；
(3)常溫溶液溼潤法(10％氯化鈉+2％明膠溶液)測量，膜層未見藍色斑痕和孔蝕現象，說明膜層緻密；(4)標準拉力計測試膜層結合力大於7MPa；(5)用磁鐵粉測試具有一定的磁性吸力，方塊電阻低於8；(6)對其金相組織分析鑑定靶材是奧氏體組織，濺射後薄膜是鐵素體組織；實驗結果表明膜層完全可以作為電磁雙重屏蔽膜使用，而且膜層具有良好的結合力和耐候性。
權利要求
1.電磁雙重屏蔽膜的濺射製備方法，其製備工藝是選擇特定成分奧氏體組織的鎳鉻類不鏽鋼靶材—對塑料表面清洗和活化—金屬化濺射鍍。
2.根據權利要求1所述的電磁雙重屏蔽膜的濺射製備方法，其特徵在於所述濺射靶由鎳鉻類雙相不鏽鋼1Cr18Ni9Ti板材線切割而成，其直徑為60毫米，鉻和鎳當量為(18，7)，其標準金相組織是臨近鐵素體區的奧氏體。
3.根據權利要求1所述的電磁雙重屏蔽膜的濺射製備方法，其特徵在於所述塑料表面清洗和活化、金屬化濺射鍍步驟是塑料表面清洗將被鍍塑料件放在清洗液中，超聲清洗20分鐘後，取出烘乾；塑料表面活化將覆蓋一定掩模的塑料放入真空鍍膜裝置行星片架上，抽真空至本地真空度5×10-3Pa後，充入氬氣至真空度0.5Pa，並穩定在該真空度，打開射頻電源，通過真空腔體內的射頻線圈放電產生等離子體，對塑料表面進行活化處理，提高後面金屬化膜的結合力，10分鐘後關閉射頻電源，等離子表面活化結束；金屬化濺射鍍打開濺射靶電源，饋入功率密度20W/cm2，行星片架轉動，穩定後打開擋板開始直流濺射，十分鐘後在磁體表面鍍復一層厚度一微米的不鏽鋼膜後，在真空中保留10分鐘，再放入大氣打開真空腔體，取出鍍復好電磁雙重屏蔽膜的塑料件，這時塑料表面的薄膜具有較高的電導率和磁導率，可以作為電磁屏蔽膜使用。
4.根據權利要求3所述的電磁雙重屏蔽膜的濺射製備方法，其特徵在於所述塑料件是ABS、ABS+PC、PC或PC+玻璃纖維中的一種材料製成。
5.根據權利要求3所述的電磁雙重屏蔽膜的濺射製備方法，其特徵在於所述電磁雙重屏蔽膜的主要金屬成分為Fe30％～85％，Cr5％～50％，Ni1％～20％，Ti1～10％；各金屬成分按照鉻當量([Cr]＝Cr+Mo+0.015Si+0.005Ti)和鎳當量([Ni]＝Ni+0.3C+0.005Mn)的成分配比，計算的鎳當量[Ni]小於24，鉻當量大於16。
全文摘要
本發明屬於新型抗電磁幹擾(EMI)屏蔽技術領域，特別是涉及一種電磁雙重屏蔽膜的濺射製備方法，其製備工藝是選擇特定成分奧氏體組織的鎳鉻類不鏽鋼靶材一對塑料表面清洗和活化一金屬化濺射鍍；所述金屬化濺射鍍採用的濺射靶為奧氏體的鎳鉻類雙相不鏽鋼靶材；其直徑為60毫米，鉻和鎳當量為(18，7)，其標準金相組織是臨近鐵素體區的奧氏體；鑑於奧氏體是順磁體，它具有較高的濺射成膜速率，通過濺射可以快速獲得鐵磁性的鐵素體不鏽鋼薄膜，該薄膜具有磁屏蔽和電屏蔽效果，並且具有不鏽鋼材料良好的耐候性；本發明具有工藝設計合理、濺射成膜速度快、生產成本低廉等優點，它是一種較理想的電磁雙重屏蔽膜的濺射製備方法。
文檔編號C23C14/54GK1818130SQ20061004991
公開日2006年8月16日 申請日期2006年3月20日 優先權日2006年3月20日
發明者董樹榮, 王德苗, 任高潮 申請人:浙江大學