一种柔性磁屏蔽纤维及其制备方法与流程

本发明属于电磁材料领域，具体涉及一种柔性磁屏蔽纤维及其制备方法。

背景技术：

1、磁屏蔽是一种将磁场限制在特定区域内的技术，它在电子设备和通信系统中起着重要的作用。而坡莫合金作为一种常用的磁屏蔽材料具有出色的磁屏蔽效果，被广泛应用于各个领域。

2、坡莫合金，也称为铁镍合金，是一种含镍量在35％至90％之间的合金，它具有高导电性和高磁导率的特点。这使得坡莫合金能够有效地吸收电磁波和屏蔽外部磁场，避免其对周围环境和设备的干扰。

3、此外，由于坡莫合金是金属合金材料，常规情况下，其制作成金属板材以制备成屏蔽体，但是由于金属板材的可塑性、机械性能相对较差，无法制备大尺寸轻薄材料，不能满足一些特殊场合的应用要求。

4、现有技术为了解决金属材料可塑性差、制备大尺寸轻薄材料的问题，将坡莫合金制成纤维，并进一步制成织物以实现其柔性。然而，坡莫合金在制成纤维丝的过程中，需在铜管中拉拔等操作过程，尽管后续会经过去铜过程，但是不可避免的会在坡莫合金纤维丝表面残留有不少的铜，进而使得制备得到的坡莫合金纤维丝的导电性增强，导磁性降低，进一步降低了制备得到的织物的磁场屏蔽性能。

5、基于此，需要开发一种磁场屏蔽性能优异的柔性磁屏蔽纤维。

技术实现思路

1、本发明的第一目的在于提供一种柔性磁屏蔽纤维，其制备得到的织物，在具备柔性优势的同时，能够具有优异的低频、磁场蔽性能。

2、本发明的第二目的在于提供上述柔性磁屏蔽纤维的制备方法，能够简单高效的制备出上述磁屏蔽纤维。

3、为了实现上述目的，本发明的提供了如下具体方案：

4、一种柔性磁屏蔽纤维，包括芯材以及螺旋缠绕于芯材外圆周面的金属丝；芯材为高分子纤维材料；金属丝由坡莫合金纤维丝表面化学镀涂层后形成；表面化学镀的镀液包括如下组分：含铁化合物、含镍化合物、还原剂、络合剂和ph值调节剂。

5、本发明通过在坡莫合金纤维丝表面化学镀铁镍合金液，在坡莫合金纤维丝表面进行了有效的镀覆层，使得坡莫合金纤维丝在制备过程中残留的铜被镀覆层有效的包覆，进而避免由于铜的存在而带来的导电性增强，导磁性下降的问题。

6、除此之外，本发明设置高分子纤维材料作为芯材，在其外螺旋缠绕镀覆后的金属丝，通过高分子芯材的使用，得到的纤维强度和韧性均得到有效提高，提高了其应用稳定性。

7、而且，芯材表面螺旋缠绕金属丝后形成的纤维，具有三维立体结构，其形成织物后，能够通过三维结构的各向异性多方向的磁、电损耗从而增强屏蔽体的屏蔽性能；同时，由于采用具有螺旋缠绕结构的纤维丝交叉编织成织物，整个织物可以看成是由无数个螺旋结构组成，对于每一个螺旋管，可以看成微型线圈，外部电磁场的影响可以看做是2根感应电流、螺旋管产生反向磁场的微体，这样，造成螺旋管内磁场为零，将无数个这样的微体组成的大面积织物就可以达到极佳的屏蔽效果。

8、作为优选的，芯材选自芳纶或聚酯纤维。

9、作为优选的，金属丝在芯材外圆周面缠绕有2层，2层金属丝的缠绕方向相反。

10、通过双层金属丝，可以更进一步的保证整个纤维丝的屏蔽密封性。

11、作为优选的，金属丝在芯材外圆周面缠绕螺旋的节距为金属丝的直径。

12、在金属丝缠绕过程中，金属丝在芯材外圆周面缠绕螺旋的节距为金属丝的直径，即，相邻螺旋管紧密贴合，进一步保证了整个纤维丝的屏蔽密封性。

13、作为优选的，镀液中还含有稀土纳米材料。

14、进一步优选的，稀土纳米材料选自纳米la2o3、纳米ceo2或纳米y2o3中的一种或多种。

15、通过在镀液中引入稀土纳米材料，其与ni、fe实现共沉淀于坡莫纤维丝表面，稀土元素的引入，可以使得晶体的磁晶各向异性场增强，畴壁位移的阻力大大增加，从而有利于材料磁滞损耗的提高，大幅度提高磁导率，同时可以使得材料对电磁波的衰减能力增强，因此可以让材料实现对电磁波的以吸收为主，反射为辅。

16、作为优选的，还原剂为硼氢化钠，络合剂为酒石酸钾钠，ph调节剂为氨水。

17、进一步优选的，表面化学镀的镀液包括如下组分：六水硫酸亚铁铵18-25g/l，七水硫酸镍25-50g/l，硼氢化钠3-6g/l，酒石酸钾钠60-90g/l，氨水5-20g/l，稀土纳米材料2-10g/l。

18、进一步优选的，表面化学镀的镀液中铁镍比例与坡莫合金纤维丝中铁镍比例相同。

19、本发明还提供了上述柔性磁屏蔽纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

20、s1.配置表面化学镀的镀液：按照各组分的含量配比配置表面化学镀的镀液；

21、s2.制备金属丝：在坡莫合金纤维丝表面进行化学镀制备金属丝；

22、s3.制备屏蔽纤维：在芯材表面螺旋缠绕金属丝后制备得到屏蔽纤维。

23、进一步的，步骤s2中，在坡莫合金纤维丝表面进行化学镀是在超声波振动下进行，化学镀的温度为65-70℃，时间为20-30min。

24、通过控制化学镀的温度和时间，有效的控制表面化学镀涂覆层的厚度，使得在有效包覆的情况下尽可能的节省材料。

25、本发明的有益效果是：

26、(1)本发明通过在坡莫合金纤维丝表面化学镀铁镍合金液，解决了由于铜的引入导致的坡莫合金纤维丝低频、磁场屏蔽性能差的问题。

27、(2)本发明通过设计引入高分子纤维的方式，提高了形成的纤维的强度和韧性，保证了最终形成的织物的强度和韧性，提高了纤维的应用适应性和应用稳定性。

28、(3)本发明通过设计金属丝螺旋缠绕于高分子纤维芯材表面，形成的三维立体结构，以及螺旋管的特殊微圈结构，更进一步的提升了本发明的屏蔽纤维形成的织物的低频、磁场屏蔽性能。

29、(4)本发明在坡莫纤维丝镀液中引入稀土纳米元素，进一步的提高了所制备得到的屏蔽纤维的低频、磁场屏蔽性能。

技术特征：

1.一种柔性磁屏蔽纤维，其特征在于，包括芯材以及螺旋缠绕于所述芯材外圆周面的金属丝；所述芯材为高分子纤维材料；所述金属丝由坡莫合金纤维丝表面化学镀涂层后形成；

2.根据权利要求1所述的柔性磁屏蔽纤维，其特征在于，所述芯材选自芳纶或聚酯纤维。

3.根据权利要求1所述的柔性磁屏蔽纤维，其特征在于，所述金属丝在所述芯材外圆周面缠绕有2层，2层所述金属丝的缠绕方向相反。

4.根据权利要求3所述的柔性磁屏蔽纤维，其特征在于，所述金属丝在所述芯材外圆周面缠绕螺旋的节距为所述金属丝的直径。

5.根据权利要求1所述的柔性磁屏蔽纤维，其特征在于，所述镀液中还含有稀土纳米材料。

6.根据权利要求5所述的柔性磁屏蔽纤维，其特征在于，所述稀土纳米材料选自纳米la2o3、纳米ceo2或纳米y2o3中的一种或多种。

7.根据权利要求1-6任一所述的柔性磁屏蔽纤维，其特征在于，所述还原剂为硼氢化钠，所述络合剂为酒石酸钾钠，所述ph值调节剂为氨水。

8.根据权利要求7所述的柔性磁屏蔽纤维，其特征在于，所述表面化学镀的镀液包括如下组分：六水硫酸亚铁铵18-25g/l，七水硫酸镍25-50g/l，硼氢化钠3-6g/l，酒石酸钾钠60-90g/l，氨水5-20g/l，稀土纳米材料2-10g/l。

9.权利要求1-8任一所述柔性磁屏蔽纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的柔性磁屏蔽纤维的制备方法，其特征在于，步骤s2中，在坡莫合金纤维丝表面进行化学镀是在超声波振动下进行，化学镀的温度为65-70℃，时间为20-30min。

技术总结
本发明属于电磁材料领域，具体涉及一种柔性磁屏蔽纤维，包括芯材以及螺旋缠绕于芯材外圆周面的金属丝；芯材为高分子纤维材料；金属丝由坡莫合金纤维丝表面化学镀涂层后形成；表面化学镀的镀液包括如下组分：含铁化合物、含镍化合物、还原剂、络合剂和pH值调节剂。本发明的磁场屏蔽纤维制备得到的织物，在具备柔性优势的同时，能够具有很好的低频、磁场屏蔽性能。本发明还提供了一种柔性磁屏蔽纤维的制备方法。

技术研发人员：宋雅路,宋于清
受保护的技术使用者：成都纺织高等专科学校
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17