一種核殼合金結構的電磁屏蔽的機織物加工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種使用一種核殼合金結構的電磁屏蔽機織物的加工方法，具體涉及電磁屏蔽平紋棉織物的加工、核殼銅銀合金的制備以及合金的抗氧化等技術領域。
[0002]電磁波輻射已成為繼噪聲污染、大氣污染、水污染、固體廢物污染之后的又一大公害。電磁波輻射產生的電磁干擾(EMI)不僅會影響各種電子設備的正常運行，而且對身體健康也有危害。電磁屏蔽機織物具有良好的導電性能，又能保持織物材料透氣、柔韌、可折疊、粘結等特性，可制成屏蔽服、屏蔽帳篷及屏蔽室材料等，以保障人身、信息安全等，是理想的電磁屏蔽材料。
【背景技術】
[0003]針對電磁屏蔽機織物的制備方法，國內外研宄人員的研宄主要可以分成以下幾類:(1)化學鍍層的方法，該類方法主要是通過化學反應的方法將金屬離子還原成金屬單質沉積在織物表面，該方法的優點是加工工藝較為簡單(如專利CN201410320790，CN201410245742等)。(2)電鍍法，利用金屬離子在電流作用下的定向沉積作用在織物表面形成鍍層，此類方法需要消耗較多的能量，且對環境不太友好(如專利CN201410280545CN103866364A等)。(3)涂層法，該方法是在涂層粘合劑中加入金屬粉末，然后在織物表面進行涂層整理，從而實現織物的電磁屏蔽功能(如專利CN201410456211，CN102747605B)。(4)磁控濺射法，該方法是利用金屬材料作為靶材，使用真空等離子技術對它進行轟擊，從而在織物表面形成金屬鍍層，實現屏蔽功能(如專利CN104210168A，CN204031723U)。
[0004]除了上述方法以外，目前電磁屏蔽織物或服裝的加工與生產一般是在織造面料時，在紗線中加入金屬纖維，這種方法生產難度大，生產出來的面料雖然屏蔽效果較好，但手感不好，染色性能較差，一般只能作為外衣使用。織造過程中對電磁屏蔽纖維的破壞較大，直接影響其屏蔽性能。鍍銀纖維是目前應用較為成熟的一種防電磁輻射的功能性纖維，其不但具有優異的電磁屏蔽性能，而且具有良好的保溫性能、抗菌性能和安全性等，已廣泛用與軍用、民用等領域。但鍍銀纖維織物使用一段時間后表面一層容易氧化變色。
[0005]并且，目前在電磁屏蔽領域的研宄中，普遍存在如下兩類問題，一是屏蔽電磁波的波長分布較窄，難以適應寬頻屏蔽效果，屏蔽效率較低，這主要是由于屏蔽織物的加工一般是在織物本體中加入單一屏蔽材料，造成屏蔽效能難以提高。二是電磁屏蔽材料表面易于氧化，從而屏蔽效果難以持久，這是由屏蔽材料的金屬特征所決定的。
[0006]本發明針對上述問題，提出采用等離子磁控沉積的方法，在織物表面先沉積一層氧化亞銅基層，提高金屬與高分子材料的結合牢度，并且降低棉織物中的水分對金屬層的氧化；再在氧化亞銅表層濺射內層為銀外包覆銅的核殼合金結構層，提高屏蔽織物的電磁屏蔽效能；然后再核殼結構的合金層表面沉積氧化銅保護層，提高屏蔽頻寬的同時，有效解決金屬層易于氧化的問題。同時由于本發明使用的等離子沉積技術，使得功能化加工具有較為明顯的環保優勢。
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提出一種新型的內銀外銅的核殼結構合金的加工方法，并將此材料應用在平紋棉機織物材料中，實現電磁屏蔽機織物的加工方法。
[0008]為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為使用銅、銀以及氧化銅為濺射靶材，氦氣、氬氣以及氧氣為等離子發生氣體；使用高溫低氧條件下生成低頻屏蔽效果好的氧化亞銅顆粒，并提高合金層與金屬的結合牢度；使用銀和銅與氦氣為等離子沉積材料，通過工藝條件形成具有核殼結構的合金層，提高織物的屏蔽效能并拓寬屏蔽波范圍；并在金屬結構外面形成氧化銅結構，防止核殼金屬的氧化。具體步驟如下:
[0009](I)織物前處理:在高真空情況下，反應氣體為氬氣，使用等離子沉積裝置對平紋棉織物進行預處理；
[0010](2)氧化亞銅的沉積:使用高反應溫度，低氧氣密度的情況下，將預處理過的平紋棉織物放入充滿氧氣的等離子沉積室中，通過金屬銅與氧化銅靶材和氧氣的反應沉積，在織物表面形成氧化亞銅基層；
[0011](3)核殼合金結構的生成:將步驟(2)中的織物移入具有銀靶和鋁靶的反應室中，通入氦氣，形成內銀外銅的核殼合金屬結構層，借助雙靶功率和濺射溫度的差異，形成核殼結構的合金層
[0012](4)抗氧化層的形成:將濺射過合金的的織物移入具有氧化銅靶的反應室中，在核殼合金表面生成氧化銅保護層，并提高電磁屏蔽的效能。
[0013]由于采用了上述技術方案，本發明具有如下優點和效果:
[0014](I)本發明采用了氧化亞銅、銀-銅合金、氧化銅三層金屬及其氧化物結構層，有效提高了電磁波屏蔽效能，擴寬了屏蔽波長范圍。
[0015](2)本發明采用了在金屬與棉平紋織物中間增加了金屬氧化物，提高了核殼合金與織物的結合牢度。
[0016](3)本發明使用使用了金屬氧化物作為與空氣接觸層，有效防止了合金結構的氧化。
【附圖說明】
[0017]圖1合金電磁屏蔽機織物結構示意圖
[0018]圖2核殼結構表面顯微鏡圖
【具體實施方式】
[0019]以下通過具體實施例進一步描述本發明，本發明不僅僅限于以下實施例。在本發明的范圍內或者在不脫離本發明的內容、精神和范圍內，對本發明進行的變更、組合或替換，對于本領域的技術人員來說是顯而易見的，且包含在本發明的范圍之內。
[0020]實施例1
[0021]將經紗為60支，瑋紗為60支的平紋棉織物放入等離子沉積裝置，靶材位置為空，抽真空至0.0OOlPa,加入反應氣體為氬氣，等離子功率為20W，清洗10分鐘；然后將預處理過的平紋棉織物放入等離子沉積室，抽真空至0.00005Pa，充入氧氣，控制反應壓強為0.1Pa，銅和氧化銅為靶材，射頻等離子功率為200W，在織物表面形成平均尺寸為552nm的氧化亞銅顆粒；重新抽真空，充入0.5Pa的氦氣，銅靶功率16W，銀靶反應功率160W，銅靶反應溫度為100°C，銀靶反應溫度為250°C，共同沉積15分鐘，然后銅靶單獨等離子沉積30分鐘，功率為100W ;換靶材為氧化銅，抽真空至0.0OOOlPa,濺射時間為30分鐘，得到的織物如圖1所示，包括基材1，氧化亞銅2，銀銅核殼合金3，氧化銅4，織物實測在1000MHz下的屏蔽效能為52dB。
[0022]實施例2
[0023]將經紗為60支，瑋紗為50支的平紋棉織物放入等離子沉積裝置，靶材位置為空，抽真空至0.0OOOlPa,加入反應氣體為氬氣，等離子功率為20W，清洗10分鐘；然后將預處理過的平紋棉織物放入等離子沉積室，抽真空至0.00005Pa，充入氧氣，控制反應壓強為
0.1Pa，銅和氧化銅為靶材，射頻等離子功率為200W，在織物表面形成平均尺寸為552nm的氧化亞銅顆粒；重新抽真空，充入0.5Pa的氦氣，銅靶功率16W，銀靶反應功率180W，銅靶反應溫度為100°C，銀靶反應溫度為250°C，共同沉積15分鐘，然后銅靶單獨等離子沉積30分鐘，功率為100W ;換靶材為氧化銅，抽真空至0.0OOOlPa,濺射時間為30分鐘，得到的織物如圖1所示，包括基材1，氧化亞銅2，銀銅核殼合金3，氧化銅4，織物實測在1000MHz下的屏蔽效能為55dB。
[0024]實施例3
[0025]將經紗為40支，瑋紗為40支的平紋棉織物放入等離子沉積裝置，靶材位置為空，抽真空至0.00005Pa，加入反應氣體為氬氣，等離子功率為20W，清洗10分鐘；然后將預處理過的平紋棉織物放入等離子沉積室，抽真空至0.0OOOlPa,充入氧氣，控制反應壓強為
0.1Pa，銅和氧化銅為靶材，射頻等離子功率為200W，在織物表面形成平均尺寸為573nm的氧化亞銅顆粒；重新抽真空，充入0.5Pa的氦氣，銅靶功率20W，銀靶反應功率200W，銅靶反應溫度為100°C，銀靶反應溫度為250°C，共同沉積15分鐘，然后銅靶單獨等離子沉積30分鐘，功率為100W ;換靶材為氧化銅，抽真空至0.0OOOlPa,濺射時間為30分鐘，得到的織物如圖1所示，包括基材1，氧化亞銅2，銀銅核殼合金3，氧化銅4，織物實測在1000MHz下的屏蔽效能為59dB。
【主權項】
1.一種核殼合金結構的電磁屏蔽機織物的加工方法，其特征在于，包括下述步驟: (1)織物前處理:使用等離子沉積裝置對平紋棉織物進行預處理； (2)沉積第一層氧化亞銅:將步驟(I)中預處理過的平紋棉織物放入充滿氧氣的等離子沉積室中，通過金屬銅、氧化銅靶材和氧氣的反應沉積，在織物表面形成氧化亞銅基層； (3)核殼合金結構的生成:將步驟(2)中的織物移入具有銀靶和銅靶的反應室中，通入氦氣，形成內銀外銅的核殼合金屬結構層； (4)抗氧化層的形成:將步驟(3)中的織物移入具有氧化銅靶的反應室中，在核殼合金表面生成氧化銅保護層。
2.根據權利I所述的核殼合金結構的電磁屏蔽機織物的加工方法，其特征在于:所述步驟(I)的裝置為去除靶材的等離子沉積裝置，反應氣體為氬氣，反應室的真空度等于或低于 0.0OOlPa0
3.根據權利I所述的核殼合金結構的電磁屏蔽機織物的加工方法，其特征在于:所述步驟(2)控制氧氣的壓強為0.1Pa，氧氣為反應氣體，氧化銅與銅靶為反應物，功率為200W，在機織物表面形成氧化亞銅顆粒。
4.根據權利I所述的核殼合金結構的電磁屏蔽機織物的加工方法，其特征在于:所述步驟(3)的反應條件是，0.5Pa的氦氣為共同濺射氣體，銅靶與銀靶的反應功率比為I: 10，銅靶反應溫度為100°C，銅靶的反應功率160-200W，銀靶的反溫度為250°C，共同沉積時間為15分鐘，然后銅靶單獨等離子沉積30分鐘。
5.根據權利I所述的核殼合金結構的電磁屏蔽機織物的加工方法，其特征在于:所述步驟(4)中的反應氣體為氬氣，反應室的真空度達0.0OOOlPa。
【專利摘要】一種核殼合金結構的電磁屏蔽機織物的加工方法，涉及使用等離子技術對棉平紋織物進行預處理，采用等離子沉積技術對織物表面進行雙金屬核殼合金的沉積，以及氧化銅與氧化亞銅防止合金氧化等技術領域。本發明使用銅和氧化銅與氧氣在高溫下反應，在棉織物表面沉積氧化亞銅顆粒提高了金屬層與織物的結合牢度；一定溫度下，使用銅靶和銀靶在氦氣中形成銀銅核殼合金層，提高織物的屏蔽性能；在合金表面形成氧化銅顆粒，防止合金層的氧化。本發明解決了常規電磁屏蔽頻譜較窄、屏蔽效能低的缺點，提高了平紋棉織物的電磁屏蔽性能。本發明制備出的電磁屏蔽棉織物可廣泛應用于防輻射服、高電磁場防護等領域。
【IPC分類】D06M11-42, D06M11-83, C23C14-08, C23C14-14, C23C14-34, D06M101-06
【公開號】CN104746331
【申請號】CN201510047681
【發明人】黃鋒林, 彭斌, 李雙雙, 劉文婷, 魏取福
【申請人】江南大學
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年1月30日