電磁屏蔽用導電鎳粉制備工藝及性能研究

張衛華

摘要：具有特殊形態的導電鎳粉作為重要的多功能磁性金屬材料，在許多領域具有廣闊的應用前景。特別地，其在電磁屏蔽領域的是十分重要的存在。由于導電鎳粉材料在溫和的條件下的制造工藝操作簡單，成本低廉，環境友好以及易于獲得的形態和結構控制等優點，因此，它具有重要的理論和應用價值。在此基礎上，本文主要討論了用于電磁屏蔽的導電鎳粉的制備工藝和性能。

關鍵詞：電磁屏蔽;導電鎳粉;制備工藝;性能

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

一、制備工藝

目前，國內市場對導電鎳粉的需求增長迅速，但導電鎳粉的工業生產相對落后。產品的質量和數量不能滿足不斷增長的工業需求。特別是高端產品的生產能力不足，供需矛盾十分突出。因此，迫切需要進一步提高導電鎳粉的生產能力，并加強新等級和結構的開發以滿足市場需求。

導電鎳粉的物理和化學性質與粉末的形態，尺寸和分布密切相關。通過控制反應條件來生產符合要求的產品是進行導電鎳粉研究的重要方面。通常，有許多制備導電鎳粉的方法，包括氣相法，液相法，固相法和電解質法。這些方法各有優缺點，在理論上和實踐上都有許多問題需要探討。下文舉出某些方法的例子，并對其優缺點進行歸納。

1.1氣相法

羰基鎳熱分解法，由此制備的產物粉末純度高，粒度小，且工藝發展較成熟，易于實現工業化。但是另一方面，其產物粉末易燒結，粒徑較大，且對環境污染較大，有礙人體健康。

蒸發-冷凝法，制備得出的產物純度高，結晶性好，表面光潔，且具有較強的抗氧化能力。但是該方法的生產效率低，顆粒易氧化，且用到的設備復雜，導致生產成本較高。

CVD法，通過此法得到的產物粉末成球形，粒度均勻并且可控，結晶性好，粉末活性高。但是其生產過程對設備的腐蝕十分嚴重。

1.2液相法

高壓氫還原法，該方法操作簡單，原料廣泛，且生產出的粉末粒度小。但是，該方法需要使用高壓設備且生產成本較高。

常壓液相還原法，該方法使用的設備簡單，且操作容易，制得的產物純度高，形貌粒度也是可控的，但是產物的結晶性不好。

微乳液法，通過該方法生產得到的產物形貌較好，分布均勻，粒徑也是可控的，但是生產過程中的操作方法相對較為復雜。

1.3固相法

氬氣保護機械球磨，該方法可連續操作，且生產能力較大，但是由此制得的產物粒度分布不均勻，形貌難以控制。

1.4電解法

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

二、性能

鎳金屬具有出色的抗氧化性和耐化學腐蝕性，其穩定性介于銀粉和銅粉之間，價格適中，且使用期間不需要抗氧化處理。因此，作為鐵磁金屬的導電鎳粉在電磁屏蔽領域具有良好的應用前景。但是，由于電磁屏蔽復合材料中填充劑的數量過多以及測試所需樣品的尺寸較大，通常需要使用大量的填充劑來測試材料的電磁屏蔽性能。由于制造技術的限制，金屬鎳作為填充劑在電磁屏蔽領域的應用目前主要由微米鎳和鍍鎳復合材料組成。然而，關于超細導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，仍需要深化和系統化。

鑒于金屬材料的高密度和電磁屏蔽復合材料中使用的金屬材料的比例很大，近年來，對導電復合涂層的研究已成為導電涂層領域的熱門話題。基于鎳的電磁屏蔽涂料在導電涂料中所占比例很高，在許多國家被用作主要的導電涂料。但是其缺點是金屬填料的密度高，在涂層中容易發生沉淀。

在電磁屏蔽復合材料中，根據復合粉末的芯材，金屬包覆復合粉末可分為三類：金屬-金屬，金屬-非金屬和金屬-陶瓷型復合粉末。其中，鎳在這方面具有較高的應用價值。研究表明，鍍鎳石墨的電導率明顯優于石墨，并且其成本低于純鎳填料的電導率。該產品為阻隔涂層技術帶來了巨大的利益和機遇。在塑料中的應用也正在逐漸增加，屏蔽效果也很好。鎳的電導率低，當將金屬銅添加到電鍍鎳中時，可以明顯提高其導電性，但是這種材料的制造工藝復雜并且成本高。

三、結語

綜上，經過特殊處理的導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域具有良好的應用前景。在導電鎳粉的許多制備工藝中，液相的化學還原工藝最簡單，并且產品的粒徑和形貌易于控制，因此引起了很多關注。該體系簡單，反應條件溫和。通過調節反應參數，例如溶劑的組成，成核劑的量，還原劑和表面活性劑的種類等，可以控制超細粉末的形態，尺寸和尺寸分布。

參考文獻：

[1]許亭，鄒華，廖坤，張繼陽.鍍銀鎳粉/硅橡膠高導電復合材料的制備及性能研究[J].橡膠工業，2018，65 （08）：866-870.

[2]楊瑩，嚴輝，李楨林，張雪平，范和平.導電片狀鎳粉/聚酰亞胺復合薄膜的制備與性能研究[J].絕緣材料，2015，48 （11）：14-17.

[3]龔春紅.特種形貌超細鎳晶材料的制備及其電磁特性研究[D].河南大學，2008.