[发明专利]一种BN/碳化物涂层复合碳纤维电磁屏蔽材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种BN/碳化物涂层复合碳纤维电磁屏蔽材料及其制备方法，电磁屏蔽材料由碳纤维基体及其表面的BN/碳化物复合涂层构成；所述BN/碳化物复合涂层下层为BN层和上层为TiC、VC或ZrC等碳化物涂层。其制备方法是将碳纤维经过高温处理后，采用丙酮洗涤，再以碳纤维为基体，在其表面通过磁控溅射法依次制备BN涂层和碳化物涂层；制得的电磁屏蔽材料在非常宽的频带范围内具备良好的电磁屏蔽效果，能够有效地调整碳纤维的电磁参数，同时该复合纤维保持原碳纤维的优异性能，具有高强度、高模量、耐腐蚀性和优异的热稳定性等综合性能，且该复合碳纤维直径改变小，柔韧性好，可进行纺丝，且其制备方法操作简单、成本低，满足工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种电磁屏蔽材料；特别涉及一种BN/碳化物涂层复合碳纤维电磁屏蔽材料及其制备方法，属于电磁屏蔽材料领域。

背景技术

随着现代电子科技的高速发展，电子电器和无线电通讯得以普遍使用，随之带来的电磁辐射问题也日益严重，其己成为继噪声污染、大气污染、水污染、固体废物污染之后的又一大公害。电磁波不仅干扰各种电子设备的正常运行，影响人类的身体健康，更会造成信息泄露，威胁国家的政治、经济和军事安全。因此，探索高效的电磁屏蔽材料已经成为迫切需要解决的问题。

用碳纤维作为增强体制备的复合材料因具有高强度、高模量、低密度、耐腐蚀、耐高温等一系列的优异性能，有望代替传统的金属屏蔽材料，用于各种电子元器件中。但碳纤维本身电阻率高，磁导率低，难以满足电磁屏蔽材料的性能要求。同时许多材料要在高温下使用，一般金属涂层碳纤维在高温下磁性能显著降低，难以满足高温需求。因此将碳纤维与碳化物涂层结合，并加以界面相调整二者的匹配性，有望获得满足高温使用条件且具有增强和屏蔽双重功能的新型增强体材料。

中国专利(申请号：CN201610866594.3)公开了一种原位自生ZrC-M₇C₃复合碳化物涂层的制备方法，具体公开了将W、Cr₃C₂、C及Fe-Ni合金粉末按比例配比混合均匀后装入送粉器中，采用等离子熔覆工艺在基板上制备涂层。制备得到的涂层中密度大的ZrC颗粒能均匀分布，没有沉淀现象和溶解现象。但该方法不适用于在纤维表面生成陶瓷涂层，且制备工艺复杂。

中国专利(申请号CN201510318500.4)公开了一种碳纤维表面射频磁控溅射制备SiC涂层的方法，具体公开在碳纤维表面通过射频磁控溅射制备SiC涂层，得到镀层均匀，强度有一定程度提高的SiC涂层碳纤维。但该方法制备得到的涂层碳纤维在高温下会由于硅与碳纤维之间的反应以及二者热膨胀系数差异较大等原因造成强度大幅度降低。

中国专利(申请号：CN201110007983.8)公开了一种纤维表面氮化硼涂层的制备方法，具体公开了在氮气氛围下，氮化硼在沉积炉膛内沉积于纤维表面形成涂层，该方法可使氮化硼涂层均匀涂敷在纤维表面，厚度均一。但该方法操作复杂，对设备和技术要求很高，不适用于大批量生产。

磁控溅射法是一种新型涂层制备技术，同时是一种非常简便的在纤维表面进行涂层的手段，具有沉积速度快、薄膜与基体结合好、薄膜纯度高、致密性好、成膜均匀性好、镀层厚度和颗粒大小可精确控制等优点，因此在很多领域都得到了广泛应用，但在BN/碳化物涂层复合碳纤维材料方面并未有应用。

发明内容

针对现有镀层碳纤维材料高温下难以满足使用要求等弊端，本发明的第一个目的是在于提供一种兼具优异力学性能和良好电磁屏蔽性能，且可在高温下使用的BN/碳化物涂层复合碳纤维电磁屏蔽材料，解决了现有碳纤维作为电磁屏蔽材料在高温条件下使用过程中存在的电磁参数低，不能满足高温下电磁屏蔽材料要求的问题。

本发明的另一个目的是在于提供一种基于磁控溅射法在碳纤维表面制备BN/碳化物涂层的方法，通过磁控溅射法能在碳纤维表面制备厚度均匀、致密性好、结合性好、纯度高的复合涂层，且具有沉积速度快、操作简单、低成本的特点。