Электропроводящий наполнитель для получения состава экранирующего покрытия
Изобретение относится к электропроводящим материалам и может быть использовано в качестве наполнителя для получения состава для экранирующего покрытия для защиты от электромагнитных излучений деталей приборов, конструкций, установок. Изобретение позволяет увеличить электрические свойства наполнителя при сохранении его магнитных свойств за счет использования меди, частицы которой осаждены на карбонильное железо. 42,5-50 мас.% и 50-57,5 мпс.% карбонильного железа . 3 табл. 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СО ЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 С 09 D 125/06, 5/24
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ фь.
;,с) ы
1со
)Ql (21) 4697881/05 (22) 31,05.89 (46) 15;06.92. Бюл. N. 22 (71) Белорусский политехнический институт (72) В.Н.Яглов, В.А,Красовский, Р,П.Дейч, Г.А,Бурак и Л.Г.Петрушенко (53) 667. 657.2(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР
N799023,,кл,,Н 01 В 1/02, 1978.
Авторское свидетельство СССР
¹ 525722, кл. С 08 К5/13, 1976.
Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы для электронной техники. M., 1986, с.
328.
Изобретение относится к электропроводящим материалам и может быть использовано в электронной промышленности в качестве наполнителя экранирующего покрытия для защиты от электромагнитных излучений деталей приборов, конструкций, установок, Известен электропроводящий наполнитель для получения электропроводящих покрытий, включающий карбонильный никель, Недостатком данного наполнителя является то, что он обладает высоким удельным сопротивлением (70 — 110 Ом/10 см), Известен электропроводящий наполнитель, в состав которого входит мелкодисперсная медь в количестве. мас.%: марганец
7-9; окись меди 20-25 и окись никеля 3-8:
Однако этот наполнитель отличается многокомпонентностью состава и на его основе невозможно получить тонкие пленки.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению по технической сущности и до„„Я „„1740395A1 (54) ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩИЙ НАПОЛНИТЕЛЬ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ СОСТАВА ЭКРАНИРУЮЩЕГО ПОКРЫТИЯ (57) Изобретение относится к электроп роводящим материалам и может быть использовано в качестве наполнителя для получения состава для экранирующего покрытия для защиты от электромагнитных излучений деталей приборов, конструкций, установок, Изобретение позволяет увеличить электрические свойства наполнителя при сохранении его магнитных свойств за счет использования меди, частицы которой осаждены на карбонильное железо. 42,5-50 мас.% и 50-57,5 мас. ф, карбонильного железа. 3 табл„2 ил. стигаемому результа -у является электропроводящий наполнитель, состоящий из мелкодисперсной меди и наполнитель— карбонильное железо.
Недостатком мелкодисперсной меди является малая эффективность экранирования в широком диапазоне частот и большой расход маполнителя (70-80 мас%), что приводит к ухудшению механических свойств покрытий, Кроме того, при использовании мелкодисперсной меди невозможно варьировать в широком диапазоне одновременно и электрические и магнитные свойства покрытий.
Недостатком карбонильного железа является более низкая электропроводимость, чем у предлагаемого наполнителя, Это связано с формой частиц карбонильного железа. представляющих собой сферы, которые не позволяют получи-ь плотную упаковку электропроводящей цепочки. Кроме того, при больших амплитудах помехонесущего
1740395
20 той поверхностью.
25 осадителем, 30
40
55 поля магнитный материал (карбонильное железо) насы щается и его максимал ьная проницаемость, а следовательно, и экранирующая способность падает.
Цель предполагаемого изобретения— увеличение электрических свойств наполнителя при сохранении его магнитных свойств.
Поставленная цель достигается тем, что электропроводящий наполнитель для покрытий, содержащий медь. дополнительно содержит карбонильное железо, на частицы которого высажена медь, при следующем соотношении компонентов, мас. Д:
Медь 42,5-50
Карбонильное железо 50-57,5
Суть изобретения заключается в том, что применение композиционного наполнителя позволяет получить высокие электропроводящие свойства покрытия за счет повышенной активности поверхности зерен металла и улучшенную эффективность экранирования при одновременном уменьшении в 1,3-1,7 раз количества введенного наполнителя, Эффективность экранирования покрытия определяется во многом формой частиц наполнителя, На фиг,1 приведены частицы порошка карбонильного железа, представляющие собой сферы, Для получения высокой проводимости необходимо ввести. большое количество такого наполнителя, чтобы создать высокую плотность упаковки и соответственно максимальное количество контактов.
Предполагаемый композиционный материал (см.фиг,2) представляет собой частицы карбонильного железа с выделившимися на их поверхности нитевидными кристаллами меди. Такая форма частиц обеспечивает распределение наполнителя в связке в виде отдельных частиц, образующих непрерывные цепочные структуры за счет кристаллов меди.
Такой наполнитель обладает хорошей проводимостью, свойственной меди (удельное электрическое сопротивление меди
0,0168 мкОм м) и магнитными свойствами, присущими карбонильному железу (магнит, ная проницаемость железа 2000-3000н/м).
Изменяя соотношения между Fe и Си в процессе осаждения можно соответственно изменять магнитные и электрически» свойства наполнителя, Композиционный наполнитель получили осаждением меди из.водного раствора
CuS04 с помощью карбонильного железа
Cu + Ее- Си+Ее при соблюдении следующих условий;
Кислотность среды поддерживалась в узком интервале (рН 1,5-2,0).
При недостаточной кислотности кинетика осаждения осложняется гидролизом солей железа, продукты которого затрудняют диффузию ионов меди к поверхности осадителя.
При высокой кислотности повышается растворимость железа, что уменьшает поверхность осадителя и соответственно повышает его расход
Для предотвращения побочных реакций допускается минимум содержания окислителей (трехвалентного железа, растворенного кислорода) в исходном продукте, т.к. например, в присутствии кислорода двухвалентное железо окисляется до трехвалентного, которое как кислота, растворяет медь и железо.
Использовался осадитель (карбонильное железо) высокой чистоты, содержащий однородные по крупности частицы с развиСоблюдался оптимальный гидродинамический режим для достаточной продолжительности контакта раствора с
Быстро удалялся осажденный наполнитель из реакционного пространства аппарата.
Полученный таким образом наполнитель обладает высокой электропроводностью и магнитными свойствами.
Пример 1, В термостойкую колбу заливают 450 мл воды, добавляют 80 г
CuSOq и перемешивают. Полученный раствор отфильтровывают, затем добавляют 50 мл 2н, H2SO<. При непрерывном перемешивании постепенно вводят 28 г карбонильного железа, За счет химических реакций раствор нагревается и на поверхности частиц карбонильного железа выделяются нитевидные кристаллы меди. Полученный осадок отфильтровывают, промывают дистиллированной водой и спиртом, Высушенный при комнатной температуре осадок используют в качестве наполнителя для получения электропроводящих покрытий, Для этого, например, в полимерное связующее, состоящее из полистирола (1 мас.ч,) и растворителя (5 мас.ч.), вводят 5 мас,ч, наполнителя, Смесь перемешивают до однородной консистенции, а затем напылением или другим путем наносят на подложку из пластмассы. Испытания высушенных при комнатной температуре в течение 2-3 ч образцов показывают, что электросопротивление полученного слоя составляет 0,045
Ом, эффективность экранирования B диапа1
1740395
50
55 зоне частот 65-1000 МГц составляет 65-68 дБ, адгезия удовлетворительная.
Остальные примеры, выполненные согласно примеру 1, но отличающиеся соотношением компонентов, приведены в табл.1 и
Исследование электропроводящих свойств проводилось на терромметре универсальном (ГОСТ 9763-67). Эффективность экранирования (ЭЭ) определялась в рабочем проеме испытательной экранированной камеры по известной методике проверки ЭЭ сооружений стандартной измерительной аппаратурой.
Из табл.1 видно. что при недостатке восстановителя (Cu; Fe=55,6:44,4) не обеспечивается полнота осаждения меди из раствора и часть меди находится в свободном состоянии, Избыток восстановителя (Cu:Fe=36,4:63,6) приводит к избыточному содержанию железа в растворе и, как следствие к неполному покрытию поверхности частиц железа медью, С наибольшей скоростью протекает процесс осаждения меди при соотношении Сц;Fe=(40-52,6):(60-47,4) (мас. <), при этом же соотношении вся поверхность частиц Fe покрыта слоем Си.
Как следует из табл.2, цель изобретения достигается при введении в композиции 510 мас.ч, наполнителя, полученного при соотношении Cu: Fe=44,4:55.6 (мас. ).
Использование наполнителя, полученного при соотношении СшFe=40:60 (мас, <) приводит к падению электропроводности и экранирующей способности (по электрической составляющей), что связано с избытком частиц железа в наполнителе и соответственно в экранирующем слое, Использование наполнителя, полученного при соотношении Cu:Fe=52.6:47.4 (мас. ), приводит к падению электропроводности и экранирующей способности (по магнитной составляющей).
При использовании в качестве наполнителя карбонильного железа в количестве 5
5 мас.ч, эффективность экранирования составляет 16 дБ, 10 мас.ч. — 19 дБ в диапазоне
65-1000 МГц, что значительно ниже, чем у предлагаемого наполнителя. Использование 5 мас,ч. наполнителя при соотношении
10 Cu:Fe=44,4:55,6 нецелесообразно, т.к. эффективность экранирования ниже, чем у прототипа.
Удельное электросопротивление покрытия на основе полистирола растворите15 ля Р647 при введении 5 мас,ч. карбонильного железа равно 5,9 Ом, при введении 10 мас.ч, — 4,2 Ом. Увеличение содержания наполнителя свыше 10 мас,ч. приводит к падению проводимости и экра20 нирующей способности, т,к. увеличивается вязкость массы, что не позволяет получить однородное покрытие, Снижение содержания порошка менее 5 мас.ч. приводит к резкому и аде н и ю и роводимости- из-за
25 разрывов в электропроводящей цепочке.
Оптимальная голщина наносимой пленки 150-250 мкм, Г1рименение предполагаемого наполнителя позволит увеличить эффективность экранирования на 10-14 .
30 Формула изобретения
Электропроводящий наполнитель для получения состава экранирующего покрытия, включающий карбонильное железо, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличе35 ния электрических свойств наполнителя при сохранении его магнитных свойств. он дополнительно содержит медь. осажденную на частицы карбонильного железа, при следующем соотношении компонентов, мас, Д:
40 Медь 42,5-50
Карбонильное железо 50 — 57,5
Таблица1
Составы компонентов для получения наполнителя
Таблица2
Состав и свойства покрытий
10.
Составы и свойства покрытий
Удельная поверх
НОСТЬ см2/г рН водной Магнитная проницавытяжки емость
Наполнител,ь
Состав
Степень дисперсности мкм
Мн Ммакс
2000021500
5-8
20003000
3000
2,0
1-3,5 5800
22300
3500
50:50
I 1»
I l»
«11»
3500 22000
«11
42,5:57,5
5670
l,8
«I I»
«11»
«11»
3100 21500
44,4:55,6
l l»
5100
1,5
l 1»
П родолжение табл. 3
Объемное удельное электрическое сопротивление Ом м
Состав
0.1 ° 10
2,18
6,4
3 6,2!
2,18
7
Прототип (карбонильное железо) Коэрцитив- Индукция ная сила, насыщения
А/м Т
0,051 10
0,05-10
0,087. 10
0,096 10
0,084 -100,082 ° 10
Продолжение табл 2
Таблица 3
Составитель Г.А,Бурак
Редактор М. Самерханов Техред М.Моргентал Корректоз О. Ципле
Заказ 2050 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям.и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
