電磁屏蔽效能的研究畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　2010 年 6 月1 日</p><p>　題目：電鍍鐵鎳合金的電磁屏蔽效能研究</p><p><b>　　摘 要1</b></p><p><b>　　1 引言2</b></p>

2、<p>　　2 電磁輻射的危害和研究現(xiàn)狀2</p><p>　　2.1 電磁輻射的對(duì)人體危害機(jī)理[3]2</p><p>　　2.2 電磁輻射危害分類(lèi)和電磁輻射體4</p><p>　　2.3 電磁輻射屏蔽及國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展[3]6</p><p>　　3 電磁屏蔽的基本原理[1]7</p><p>

3、　　3.1 靜電屏蔽[3]7</p><p>　　3.2 靜磁屏蔽[3]8</p><p>　　3.3 電磁屏蔽9</p><p>　　3.4 屏蔽效能10</p><p>　　3.5 電磁屏蔽材料[1]11</p><p>　　3.6 電鍍鐵鎳合金和電磁輻射屏蔽[5]12</p><p

4、>　　4 電鍍與共沉積理論和電鍍配方12</p><p><b>　　4.1 電鍍12</b></p><p>　　4.2 法拉第定律在電鍍中的應(yīng)用12</p><p>　　4.3 共沉積理論[3]14</p><p>　　4.4 電鍍液成分確定及各個(gè)成分的作用[4]16</p><p

5、>　　4.5 陰極陽(yáng)極的電化學(xué)反應(yīng)18</p><p><b>　　5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)19</b></p><p>　　5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?9</p><p>　　5.2 實(shí)驗(yàn)試劑選擇19</p><p>　　5.3 實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)用具19</p><p>　　5.4 檢測(cè)儀器20<

6、;/p><p>　　5.5 電鍍工藝20</p><p><b>　　6 實(shí)驗(yàn)步驟20</b></p><p>　　6.1 實(shí)驗(yàn)材料21</p><p>　　6.2 電鍍預(yù)處理21</p><p>　　6.3 電鍍操作步驟22</p><p>　　6.4 鍍層表面形貌

7、分析23</p><p>　　6.6 電磁屏蔽效能分析26</p><p><b>　　7結(jié)論28</b></p><p><b>　　致 謝29</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b>　

8、　摘 要</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，電子、電氣設(shè)備使用越來(lái)越普遍，使得各種頻率的不同能量的電磁輻射充斥著地球的每一個(gè)角落乃至更加廣闊的宇宙空間。對(duì)于人體這一良導(dǎo)體，電磁輻射不可避免地會(huì)構(gòu)成一定程度的危害。</p><p>　　電子儀器設(shè)備中普遍使用微電流，它們很容易受到外界電磁波的干擾而產(chǎn)生錯(cuò)誤的指令，使儀器設(shè)備不能正常工作。這些電子儀器本身

9、也向外發(fā)射不同頻率的電磁波，同樣會(huì)給在附近運(yùn)行的電子儀器設(shè)備等造成干擾。</p><p>　　儀器設(shè)備材料表面電鍍鐵鎳合金，可以有效屏蔽電磁輻射。本文通過(guò)在材料表面電鍍鐵鎳合金鍍層，并在一定的電鍍配方和添加劑前提下，改變工藝條件，來(lái)探究何種電鍍工藝條件下，電鍍樣品有最好的電磁屏蔽效能（SE）以及屏蔽電磁輻射的頻率范圍。</p><p>　　關(guān)鍵詞：電磁輻射，電鍍，鐵鎳合金，屏蔽效能<

10、/p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　With modern science and technology developing at top speed, more and more electronic and electrical equipments are being used. So electromagnetic radia

11、tion of various frequency and different energy is full of every corner of the world and even more vast universe space. For the human conductor, electromagnetic radiation is inevitably harmful at certain degree.</p>

12、<p>　　All electronic equipments use micro current and these are easily interfered by outside electromagnetic waves to generate wrong instruction resulting that equipments can't work properly. And these electro

13、nic device itself to launch electromagnetic waves of different frequency, which interfere nearby running electronic instruments. </p><p>　　Therefore electroplating nickel and iron alloy on materials surface

14、of equipments effectively shield electromagnetic radiation. By electroplating nickel and iron alloy on materials, this articles has changed PH value, temperature, current density of cathode under a certain electroplatin

15、g ingredients to explore that in what kind of electroplating process conditions, the electroplating samples have the best SE（shielding efficiency on electromagnetic radiation）and the frequency range of electropla</p&g

16、t;<p>　　Keywords: Electromagnetic radiation,Electroplating, Iron-nickel alloy,Shielding effectiveness.</p><p><b>　　1 引言</b></p><p>　　近年來(lái)，隨著電子工業(yè)的高速發(fā)展，以及各種商用和家用電子產(chǎn)品數(shù)量的急劇增加，電磁干擾（

17、EMI）已經(jīng)成為一種新的公害。由于電子線路和元件的集成化、微型化、數(shù)字化和輕量化，所使用的電流為微弱電流，其控制訊號(hào)的功率與外部電磁波噪音的功率接近，容易造成誤動(dòng)、聲音及圖像障礙等。另一方面，這些電子產(chǎn)品本身也向外發(fā)射不同頻率的電磁波，同樣會(huì)給在附近運(yùn)行的電子計(jì)算機(jī)以及其他通訊或電器設(shè)備等造成干擾[1]。</p><p>　　電磁輻射對(duì)人的傷害主要分為非熱效應(yīng)和熱效應(yīng)。電磁輻射的非熱效應(yīng)對(duì)人的身體造成生理傷害，包

18、括神經(jīng)系統(tǒng)，感覺(jué)系統(tǒng)，免疫系統(tǒng)，內(nèi)分泌系統(tǒng)等方面的傷害；電磁輻射的熱效應(yīng)對(duì)人的傷害可能造成組織或器官不可恢復(fù)的傷害。長(zhǎng)期處于電磁輻射下的可能產(chǎn)生造成永久性病變，甚至危及生命。</p><p>　　電磁輻射正日益影響人們的生產(chǎn)生活和危害人們的健康，如何屏蔽電磁輻射，使之更好地為人們服務(wù)，是世界各國(guó)都在研究和探索的問(wèn)題。在零部件表面電鍍電磁輻射屏蔽效能的材料或涂層是很經(jīng)濟(jì)和有效的辦法。</p><

19、p>　　2 電磁輻射的危害和研究現(xiàn)狀</p><p>　　2.1 電磁輻射的對(duì)人體危害機(jī)理[3]</p><p>　　電磁輻射危害人體的機(jī)理主要是熱效應(yīng)、非熱效應(yīng)和累積效應(yīng)等。</p><p><b>　　2.1.1 熱效應(yīng)</b></p><p>　　當(dāng)電磁輻射照射到生物體時(shí)，其中有一部分電磁能量被生物體表皮層反

20、射回空間，但也有相當(dāng)一部分電磁輻射能量穿透表層，入射到機(jī)體組織中，便轉(zhuǎn)換成熱能而表現(xiàn)出來(lái)。生物體對(duì)電磁能量的吸收取決于生物組織的含水量，還和電磁波的頻率、入射角、機(jī)體剖面構(gòu)型以及機(jī)體生理狀況諸因素有關(guān)。</p><p>　　眾所周知，生物組織是一種有機(jī)電介質(zhì)，并在生物體的電解質(zhì)溶液中還有離子。那么在外電磁場(chǎng)作用下，這些帶電離子(粒子)和中性分子（極性分子）就要發(fā)生能量變化，形成電偶極子。生物組織在外電場(chǎng)作用下就會(huì)

21、產(chǎn)生兩種控制電介質(zhì)性能的效應(yīng)：①帶電離子（粒子）的振蕩，可產(chǎn)生傳導(dǎo)電流；還要由于介質(zhì)電阻引起能量損耗②電偶極子分子的轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生位移電流，還由于介質(zhì)黏性引起能量消耗。這兩種能量損耗要轉(zhuǎn)化成效能。我們把這種效應(yīng)，就叫做電磁輻射在生物體組織中的熱效應(yīng)，通常簡(jiǎn)稱(chēng)致熱效應(yīng)。由此可以簡(jiǎn)單地概括為，電磁輻射能量在生物體組織中的吸收是由于離子傳導(dǎo)和電偶極子分子的釋放作用所致，并形成對(duì)局部組織的加熱。</p><p>　　2.1.

22、2 非熱效應(yīng)</p><p>　　人體的器官和組織都存在微弱的電磁場(chǎng)，它們是穩(wěn)定和有序的，一旦受到外界電磁場(chǎng)的干擾，處于平衡狀態(tài)的微弱電磁場(chǎng)就會(huì)被干擾。外來(lái)電磁場(chǎng)對(duì)人體的非熱效應(yīng)體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[3]：</p><p>　?。?）中樞神經(jīng)系統(tǒng)的表現(xiàn)</p><p>　　當(dāng)工作人員長(zhǎng)期受到低場(chǎng)強(qiáng)的電磁輻射照射時(shí)，工作人員從未訴說(shuō)有過(guò)有局部或全身發(fā)熱感覺(jué)，測(cè)體溫亦從未

23、上升過(guò)，但確實(shí)發(fā)生了頭昏、頭痛、記憶下降、情緒易激動(dòng)等等。另外，腦電圖和腦血流圖也發(fā)生了變化：腦電圖多見(jiàn)慢波增多，節(jié)律受到影響；腦血流圖表現(xiàn)血管彈性下降、血流量減少等等。</p><p>　?。?）心血管系統(tǒng)的表現(xiàn)</p><p>　　在職業(yè)人群中心血管系統(tǒng)表現(xiàn)為：多見(jiàn)有心前區(qū)疼痛、胸悶、血壓升高（也有報(bào)道血壓降低者），客觀檢查，在心電圖方面有竇性心率不齊、右束支傳導(dǎo)阻滯、左室高電壓、室性

24、早搏和房性早搏等，少數(shù)人還可出現(xiàn)冠狀動(dòng)脈供血不足。S-T段下降，T波低平或倒置。</p><p><b>　?。?）聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)表現(xiàn)</b></p><p>　　當(dāng)人在頭部受到低場(chǎng)強(qiáng)的脈沖調(diào)制微波照射時(shí)。引起聽(tīng)覺(jué)效應(yīng)，這種聽(tīng)到的聲音似“咔噠聲”、“嗡嗡聲”或“吱吱聲”。不僅人可出現(xiàn)聽(tīng)覺(jué)效應(yīng)，動(dòng)物亦可以通過(guò)對(duì)動(dòng)物的行為觀察的神經(jīng)生理的觀察研究，均可以證實(shí)動(dòng)物的聽(tīng)覺(jué)效應(yīng)同樣存

25、在。</p><p>　?。?）內(nèi)分泌系統(tǒng)表現(xiàn)</p><p>　　人和動(dòng)物均可出現(xiàn)內(nèi)分泌的變化。用功率5-10 mW/cm2微波照射大鼠?？墒蛊淝鹉X-垂體-腎上腺功能失調(diào)。ACTH的活性增加；用1.5-3.3mW/cm2功率密度的微波照射小白鼠。其血清五羧酸含量上升，職業(yè)人群在低場(chǎng)強(qiáng)環(huán)境中可出現(xiàn)三碘甲狀腺原氨酸（T3）、四碘甲狀腺原氨酸（T4）的變化，性激素如睪酮、孕酮、雌二醇、雌三醇等

26、均有明顯變化；男性訴說(shuō)性功能下降，女性訴說(shuō)月經(jīng)紊亂等就是基于這種變化而出現(xiàn)的。</p><p><b>　?。?）染色體的表現(xiàn)</b></p><p>　　高強(qiáng)度的電磁輻射固然可以致動(dòng)物染色體的畸變，低強(qiáng)度的微波、工作人員長(zhǎng)時(shí)間與之接觸，同樣也可以引發(fā)染色體畸變?；兊那闆r和動(dòng)物染色體畸變基本相同，如一組人外周血淋巴細(xì)胞染色體，單體型畸變細(xì)胞的畸變率為0.47％，染色

27、體型畸變細(xì)胞的畸變率為0.18％畸變細(xì)胞總數(shù)為1.74％，和對(duì)照組相比畸變細(xì)胞總數(shù)有著顯著性差異，故染色體畸變也是存在的。</p><p>　　（6）其他方面的表現(xiàn)</p><p>　　近年來(lái)由于利用分子生物學(xué)、電子顯微鏡、同位素技術(shù)、免疫熒光技術(shù)、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)等高科技手段，使電磁輻射研究深入到細(xì)胞，亞細(xì)胞及分子水平，由此而得到了重要成果。近年的研究結(jié)果表明，這種不產(chǎn)熱的電磁輻射可使細(xì)胞

28、內(nèi)Ca2+發(fā)生波動(dòng)，能對(duì)IP3，cAMP等第二信使產(chǎn)生影響?？梢愿淖兗?xì)胞信息轉(zhuǎn)換過(guò)程中的酪氨酸激酶等蛋白的磷酸化及細(xì)胞的通信功能等。更有實(shí)驗(yàn)證明這種非產(chǎn)熱的電磁輻射可以增加細(xì)胞內(nèi)的自由基，影響機(jī)體內(nèi)褪黑激素的分泌及改變c-fos、c-myc、c-jum等癌基因的表達(dá)等。</p><p><b>　　2.1.3累積效應(yīng)</b></p><p>　　熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)作用于

29、人體后，對(duì)人體的傷害尚未來(lái)得及自我修復(fù)之前，再次受到電磁波輻射的話，其傷害程度就會(huì)發(fā)生累積，久之會(huì)成為永久性病態(tài)，危及生命。對(duì)于長(zhǎng)期接觸電磁波輻射的群體，即使功率很小，頻率很低，也可能會(huì)誘發(fā)想不到的病變，就引起警惕。</p><p>　　2.2 電磁輻射危害分類(lèi)和電磁輻射體</p><p>　　電磁輻射污染的危害主要包括對(duì)電器設(shè)備的干擾和對(duì)人體健康的負(fù)面影響兩大方面。</p>

30、<p>　　2.2.1 對(duì)電器設(shè)備的干擾，對(duì)電器設(shè)備的干擾這幾年最突出的情況有：</p><p>　?。?）無(wú)線通信發(fā)展迅速，但發(fā)射臺(tái)、站的建設(shè)缺乏合理規(guī)劃和布局，使航空通信收到干擾，如1997年8月13日，深圳機(jī)場(chǎng)由于附近山頭上的數(shù)十家無(wú)線尋呼臺(tái)發(fā)射的電磁輻射對(duì)機(jī)場(chǎng)指揮塔的無(wú)線電通信系統(tǒng)造成嚴(yán)重干擾，使地對(duì)空指揮失靈，機(jī)場(chǎng)被迫關(guān)閉兩小時(shí)。</p><p>　?。?）一些企業(yè)使

31、用的高頻工業(yè)設(shè)備對(duì)廣播電視信號(hào)造成干擾，使周?chē)用駸o(wú)法正常收看電視而導(dǎo)致嚴(yán)重的群眾糾紛，如北京市東城區(qū)文具廠就曾因該廠的高頻熱合機(jī)干擾了電視臺(tái)的體育比賽轉(zhuǎn)播，被憤怒的群眾砸壞了工廠的玻璃。</p><p>　　（3）一些原來(lái)位于城市郊區(qū)的廣播電臺(tái)發(fā)射站，后來(lái)隨著城市的發(fā)展被市區(qū)所包圍，周?chē)h(huán)境也從人煙稀少變?yōu)槿丝诿芗?，電臺(tái)發(fā)射出的電磁輻射干擾了當(dāng)?shù)匕傩湛措娨暋?lt;/p><p>　　（4）計(jì)

32、算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、信息處理設(shè)備、電子通信設(shè)備及各種電器設(shè)備作為信息技術(shù)的載體己在各個(gè)行業(yè)廣泛應(yīng)用，特別是電子元件小型化、高度集成化以及電子儀器儀表輕量化、高速化和數(shù)字化，而且在這些電子儀器設(shè)備中都使用微電流，它們很容易受到外界電磁波的干擾而產(chǎn)生錯(cuò)誤的指令，使儀器設(shè)備不能正常工作。</p><p>　　（5）電子設(shè)備的操作會(huì)因外來(lái)的電和磁信號(hào)而受到干擾，需要進(jìn)行屏蔽;電磁信號(hào)由于其易受外界電磁干擾而出現(xiàn)動(dòng)作失誤，從而帶來(lái)嚴(yán)

33、重后果，因此必須采取各種有效防護(hù)措施，才能保障其不受干擾和癱瘓。同時(shí)，這些儀器本身工作時(shí)也向外發(fā)射電磁波，影響周?chē)膬x器設(shè)備。</p><p>　　2.2.2 對(duì)人體健康的危害</p><p>　　1998年世界衛(wèi)生組織最新調(diào)查顯示，電磁輻射對(duì)體有五大影響：</p><p>　?。?）電磁輻射是心血管疾病、糖尿病、癌突變的主要誘因。美國(guó)一癌癥療基金會(huì)對(duì)一些遭電磁輻射

34、損傷的病人抽樣化驗(yàn)，結(jié)果表明在高壓線附近工作的人患病的風(fēng)險(xiǎn)是一般人的24倍。</p><p>　　（2）電磁輻射對(duì)人體生殖系統(tǒng)，神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)造成直接傷害。損害中樞神經(jīng)系統(tǒng)，頭部長(zhǎng)期受電磁輻射影響后，輕則引起失眠多夢(mèng)、頭痛頭昏、疲勞無(wú)力、記憶力減退、易怒、抑郁等神經(jīng)衰弱癥，重則使大腦皮細(xì)胞活動(dòng)能力減弱，并造成腦損傷。</p><p>　?。?）電磁輻射是造成孕婦流產(chǎn)、不育、畸胎等病變的

35、誘發(fā)因素。電磁輻射對(duì)人體的危害是多方面的，女性和胎兒尤其容易受到傷害，調(diào)查表明：1至3個(gè)月為胚胎期，受到強(qiáng)電磁輻射可能造成肢體缺陷或畸形；4至5個(gè)月為胎兒成長(zhǎng)期，受電磁輻射可導(dǎo)致免疫力功能低下，出生后身體弱，抵抗力差。</p><p>　　（4）過(guò)量的電磁輻射直接影響兒童組織發(fā)育、骨骼發(fā)育、視力下降；肝臟造血功能下降，嚴(yán)重都可導(dǎo)致視網(wǎng)膜脫落。</p><p>　　傷害眼睛功率密度與形成白內(nèi)

36、障的時(shí)間的閾值曲線不是直線，在每一個(gè)頻率上照射兔眼似乎都需要一個(gè)微波功率密度閾值，低于這個(gè)曲線，即使連續(xù)照射也不會(huì)產(chǎn)生眼損傷。在500MHz以上，白內(nèi)障形成的最小功率密度約150 mW/cm2，低于500MHz的頻率引起眼損害的可能性不能完全排除。</p><p>　?。?）電磁輻射可使男性性能下降，女性?xún)?nèi)分紊亂，月經(jīng)失調(diào)。</p><p>　　1998年世界衛(wèi)生組織（WTO）在有關(guān)電腦屏

37、幕與工人健康問(wèn)題的最新修正意見(jiàn)中指出：在電腦屏幕工作環(huán)境下，有些因素可能影響妊娠結(jié)果。首先受到影響的是男方，長(zhǎng)期受到電磁波輻照，有可能使男性精子減少，使精子基因畸形并可能變成不育或者畸胎；其次是孕婦，有報(bào)道說(shuō)在電腦前1周工作20小時(shí)以上的孕婦生畸形的概率要比普通孕婦高2-3倍，而生女孩的概率大。</p><p>　　2.2.3 電磁輻射體[3]</p><p>　　電磁輻射體即指產(chǎn)生電磁輻

38、射的電子設(shè)備和電器設(shè)備。這些設(shè)備在生產(chǎn)生活中不可或缺的，特別是在當(dāng)今社會(huì)生產(chǎn)力大力提高的情況下，它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。所以從經(jīng)濟(jì)建設(shè)需要的角度，可以將這些電磁輻射體分為：</p><p>　?。?）廣播電視發(fā)射設(shè)備電磁輻射源。</p><p>　　（2）通信、雷達(dá)及導(dǎo)航發(fā)射設(shè)備電磁輻射源。</p><p>　?。?）工業(yè)、科教、醫(yī)療高頻設(shè)備電磁

39、輻射源。</p><p>　?。?）交通運(yùn)輸系統(tǒng)電磁輻射源。</p><p>　?。?）高壓電力系統(tǒng)電磁輻射源。</p><p>　　2.2.4 電磁輻射控制</p><p>　　因此，電磁輻射己成為一種新的社會(huì)公害。要把電磁輻射對(duì)環(huán)境造成的污染減小到最低程度，保護(hù)環(huán)境，保護(hù)居民的身體健康，就需對(duì)電磁輻射進(jìn)行研究，對(duì)電磁輻射的污染加以控制。目

40、前，世界各國(guó)都己意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題，相繼開(kāi)展了對(duì)電磁輻射危害及防護(hù)的研究，并制定出電磁輻射衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)也不例外。在已實(shí)施有關(guān)法規(guī)的國(guó)家中，凡電磁波干擾的控制達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的電子電氣產(chǎn)品不允許出廠和進(jìn)口，用以限制電磁輻射的影響。</p><p>　　2.3 電磁輻射屏蔽及國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展[3]</p><p>　　2.3.1 電磁屏蔽</p><p>　　屏蔽是電磁干擾防護(hù)控

41、制的最基本方法之一，其目的有2個(gè)：一是控制輻射區(qū)域內(nèi)部的電磁波，不使其越出某一區(qū)域；二是防止外來(lái)的輻射進(jìn)入某一區(qū)域。當(dāng)外來(lái)的電磁波遇到屏蔽材料時(shí)，就會(huì)被吸收、反射和折射，電磁波能量的繼續(xù)傳遞受到妨礙，以至削弱到不能干擾儀器工作的程度。</p><p>　　更具體的說(shuō)屏蔽就是采取一切技術(shù)措施，將電磁輻射的作用于影響限制在規(guī)定的空間范圍以?xún)?nèi)。</p><p>　　2.3.2 國(guó)內(nèi)外電磁輻射屏蔽

42、材料的研究與開(kāi)發(fā)</p><p>　?。?）國(guó)外電磁輻射屏蔽研究及開(kāi)發(fā)</p><p>　　19世紀(jì)末20世紀(jì)初，隨著電磁理論的不斷完善，人們對(duì)電磁波的認(rèn)識(shí)不斷加深。到了20世紀(jì)40年代，Schelkunoff就提出了完整的電磁波屏蔽理論，在這理論的引導(dǎo)下也就更加推動(dòng)了電磁技術(shù)的提高和廣泛應(yīng)用。在比較發(fā)達(dá)的歐美國(guó)家，在屏蔽理論，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，屏蔽材料等方面進(jìn)行了廣泛而深入的研究，取得了重要進(jìn)展

43、，其各種屏蔽產(chǎn)品，包括濾波器、金屬箔片、金屬絲網(wǎng)、涂料、屏蔽窗、襯墊、導(dǎo)電膠帶等己廣泛地應(yīng)用于各行各業(yè)，其產(chǎn)品的屏蔽效果SE(Shielding Effectiveness)能滿足各種不同的需要，并制定了一系列標(biāo)準(zhǔn)。如從EMC(電磁兼容)標(biāo)準(zhǔn)到TEMPEST(計(jì)算機(jī)及處理設(shè)備引起的瞬態(tài)電磁輻射及控制)標(biāo)準(zhǔn)。在防信息泄漏電磁屏蔽材料的研制和開(kāi)發(fā)應(yīng)用方面，美國(guó)走在了世界的前列。20世紀(jì)80年代末，在美國(guó)，生產(chǎn)Tempest產(chǎn)品的公司就已超過(guò)

44、20家，年銷(xiāo)售額近4億美元，并以每年40%的增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。西歐及北約各國(guó)以美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)為范本，制定了自己的標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)展了Tempest產(chǎn)品的研制和生產(chǎn)，其發(fā)展速度也很快。</p><p>　?。?）國(guó)內(nèi)電磁輻射屏蔽材料的研究與開(kāi)發(fā)</p><p>　　我國(guó)電磁波屏蔽研究的起步較晚，與國(guó)外差距較大。從20世紀(jì)80年代末期開(kāi)始的防信息泄漏的磁屏蔽材料的研究，且主要是針對(duì)頻率f小于1GHz的電磁輻射的屏

45、蔽，集中在導(dǎo)電涂料、鍍層、屏蔽窗、襯墊等方面，但屏蔽效果不理想，環(huán)境適應(yīng)性較差。其電磁屏蔽效果僅在某一頻段內(nèi)可達(dá)60～80dB，難以滿足軍用電子設(shè)備及一些重要機(jī)關(guān)對(duì)寬頻帶(1kHz～1GHz)電磁波輻射屏蔽的要求，并且材料在機(jī)械性能、耐久性等方面存在一些不足。這使得國(guó)內(nèi)外屏蔽材料用戶(hù)不得不長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口。如屏蔽效能符合TEMPEST要求，這類(lèi)材料用途廣泛。由于“TemPest技術(shù)”的保密以及進(jìn)口材料昂貴的價(jià)格，不僅花費(fèi)國(guó)家大量的外匯，而且

46、得不到較好的產(chǎn)品，用了這種不大好的產(chǎn)品勢(shì)必對(duì)我國(guó)電子產(chǎn)品的防信息泄露能力造成很大傷害，起不到很好防信息泄露的屏蔽作用。因此，我們必須加大研究力度，大力加強(qiáng)屏蔽材料的研究開(kāi)發(fā)，盡快縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距，以滿足我國(guó)政治、軍事、經(jīng)濟(jì)等方面對(duì)屏蔽材料的大量需求，特別是近幾年來(lái)我國(guó)對(duì)屏蔽材料的需求量是非常大的。</p><p>　　3 電磁屏蔽的基本原理[1]</p><p>　　根據(jù)干擾場(chǎng)的性質(zhì)，

47、可以將電磁屏蔽分為：靜電屏蔽、靜磁屏蔽和電磁屏蔽三類(lèi)。</p><p>　　3.1 靜電屏蔽[3]</p><p>　　靜電屏蔽完全是利用了靜電場(chǎng)是一個(gè)有源場(chǎng)這一基本特性。在靜電場(chǎng)的條件下，電力線永遠(yuǎn)是有始有終的，即它是起始于正電荷，而終止于負(fù)電荷。靜電屏蔽就是要把電力線即電場(chǎng)強(qiáng)度終止于屏蔽體的表面上，以抑制電場(chǎng)的干擾。當(dāng)然在靜電平衡的條件下，所有的金屬導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)始終為零。</p&

48、gt;<p>　　靜電要是為了防止電子元器件或設(shè)備間的電容耦合，它采用金屬屏蔽層包封電子元器件或設(shè)備，其屏蔽體采用良導(dǎo)體制作并有良好的接地，這樣就把電場(chǎng)終止于導(dǎo)體表面，并通過(guò)地線中和導(dǎo)體表面上的感應(yīng)電荷，從而防止由靜電耦合產(chǎn)生的相互干擾，如圖1所示。</p><p>　　如果屏蔽體不完善或接地不良，也不能起屏蔽作用，或者屏蔽效果很差。因此，靜電屏蔽采用良導(dǎo)體，隔離經(jīng)電容性耦合傳遞的干擾。靜電屏蔽必須

49、良好接地，接地電阻越小，屏蔽效果越好。</p><p><b>　　圖1靜電屏蔽原理圖</b></p><p>　　Fig.1 Shielding mechanism of electrostatic field</p><p>　　3.2 靜磁屏蔽[3]</p><p>　　靜磁場(chǎng)是穩(wěn)恒電流或永久磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)。 &l

50、t;/p><p>　　磁場(chǎng)屏蔽是利用高導(dǎo)磁材料構(gòu)成低磁阻通路使屏蔽體對(duì)磁通進(jìn)行分流，主要選擇鐵或其他高導(dǎo)磁率材料。</p><p>　　如圖2所示，在外磁場(chǎng)中，絕大部份磁場(chǎng)集中在鐵磁回路中。這可以把鐵磁材料與空腔中的空氣作為并聯(lián)磁路來(lái)分析。因?yàn)殍F磁材料的磁導(dǎo)率比空氣的磁導(dǎo)率要大幾千倍，所以空腔的磁阻比鐵磁材料的磁阻大得多，外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)線的絕大部份將沿著鐵磁材料壁內(nèi)通過(guò)，而進(jìn)入空腔的磁通量極少

51、。這樣，被鐵磁材料屏蔽的空腔就基本上沒(méi)有外磁場(chǎng)，從而達(dá)到靜磁屏蔽的目的。</p><p>　　為了防止磁飽和，被屏蔽物與屏蔽體內(nèi)壁應(yīng)留有一定間隙。為了防止磁短路現(xiàn)象發(fā)生，可增加屏蔽體厚度。為了防止電場(chǎng)感應(yīng)，一般還要接地。</p><p>　　靜磁屏蔽效果沒(méi)有靜電屏蔽的效果好。這是因?yàn)榻饘賹?dǎo)體的電導(dǎo)率要比空氣的電導(dǎo)率大十幾個(gè)數(shù)量級(jí)，而鐵磁物質(zhì)與空氣的磁導(dǎo)率的差別只有幾個(gè)數(shù)量級(jí)，通常約大幾千倍

52、。所以靜磁屏蔽總有些漏磁。為了達(dá)到更好的屏蔽效果，可采用多層屏蔽，把漏進(jìn)空腔里的殘余磁通量一次次地屏蔽掉。所以效果良好的磁屏蔽一般都比較笨重。</p><p>　　靜磁場(chǎng)的空間散布磁力線，磁力線主要集中在低磁阻的磁路。針對(duì)這一特點(diǎn)，可以利用磁導(dǎo)率高的材料，如Ni，F(xiàn)e，Al等將磁力線封閉在屏蔽體內(nèi)不得外泄，從而起到屏蔽的作用。</p><p><b>　　圖2靜磁屏蔽原理圖<

53、;/b></p><p>　　Fig.2 Shielding mechanism of magnetic field</p><p><b>　　3.3 電磁屏蔽</b></p><p>　　對(duì)于電磁場(chǎng)，電場(chǎng)分量和磁場(chǎng)分量總是同時(shí)存在的[11]。在近場(chǎng)條件下，即當(dāng)頻率較低且在離干擾源不遠(yuǎn)的地方，隨著不同特性的干擾源，其電場(chǎng)分量和磁場(chǎng)分量有

54、很大的差別。對(duì)于高電壓、小電流的干擾源，近場(chǎng)以電場(chǎng)為主，其磁場(chǎng)分量可以忽略；而對(duì)于低電壓、大電流的干擾源，近場(chǎng)以磁場(chǎng)為主，其電場(chǎng)分量可以忽略。因此，對(duì)上述兩種情況，我們可以分別按照電屏蔽和磁屏蔽來(lái)考慮。</p><p>　　當(dāng)頻率較高，或在遠(yuǎn)場(chǎng)條件下，即離干擾源較遠(yuǎn)的的地方，不論干擾源本身特性如何，均可看作平面波電磁場(chǎng)，此時(shí)電場(chǎng)和磁場(chǎng)都不可忽略，因此就需要將電場(chǎng)和磁場(chǎng)同時(shí)屏蔽，即電磁屏蔽。</p>

55、<p>　　當(dāng)電磁入射波照到材料表面，一部分電磁波反射到空中，一部分電磁波進(jìn)入材料，這部分電磁波經(jīng)過(guò)在材料里的多重反射，又其中一部分透過(guò)材料射向空中。原理如圖3</p><p>　　圖3 電磁輻射屏蔽原理圖</p><p>　　Fig.3 Shielding mechanismof electromagnetic field</p><p><b&g

56、t;　　3.4 屏蔽效能</b></p><p>　　屏蔽體的性能以屏蔽效能(SE)來(lái)度量。屏蔽效能是指沒(méi)有屏蔽時(shí)入射或發(fā)射電磁波與在同一地點(diǎn)經(jīng)屏蔽后經(jīng)反射或透射電磁波的比值，即屏蔽材料對(duì)電磁信號(hào)的衰減值。衰減值越大，表明屏蔽效能越好。其單位用分貝(dB)表示?？蓪?xiě)成如下方程式</p><p><b>　　（1）</b></p><p&

57、gt;　　（2） </p><p>　?。?） </p><p><b>　　式中，</b></p><p>　　Eb、EA--屏蔽前、后電場(chǎng)強(qiáng)度；</p><p>　　HB、HA--屏蔽前、后磁場(chǎng)強(qiáng)度；</p><p>　　PB 、PA--屏蔽前、后能量場(chǎng)強(qiáng)度

58、。</p><p>　　輻射源產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)交互變化，能量以波動(dòng)形式由近向遠(yuǎn)傳播，形成電磁波。電磁屏蔽的作用是利用屏蔽體的反射、吸收、衰減等減弱輻射源的電磁場(chǎng)效應(yīng)。用屏蔽效能SE(Shielding Effectiveness)來(lái)評(píng)價(jià)屏蔽材料的屏蔽性能，根據(jù)Schelkunoff電磁屏蔽理論，屏蔽效能分為反射消耗、吸收消耗和多重反射消耗三部分，用公式表示為：</p><p><b&g

59、t;　?。?） </b></p><p>　　式中 A——吸收損耗；</p><p>　　B——電磁波在屏蔽材料內(nèi)部的多重反射損；</p><p>　　R——電磁波的單次反射衰減。</p><p>　　又 （5）</p>

60、;<p>　　式中 f——電磁波頻率；</p><p>　　——金屬相對(duì)于自由空間的磁導(dǎo)率；</p><p>　　——以銅為基準(zhǔn)的相對(duì)電導(dǎo)率；</p><p>　　t—— 金屬板厚度(m)。</p><p><b>　　R的計(jì)算公式</b></p><p><b>　?。?/p>

61、6） </b></p><p><b>　　當(dāng)k>>1時(shí)，</b></p><p><b>　　當(dāng)k<<1時(shí)，</b></p><p><b>　　B的計(jì)算公式為：</b></p><p><b>　?。?）</b>

62、</p><p>　　當(dāng)A>>15dB時(shí)，B可以忽略不計(jì)。</p><p>　　鑒于絕大多數(shù)材料的反射損失R是很小的，而對(duì)電磁屏蔽層來(lái)說(shuō)，多重反射損失B和吸收損失A相比可以忽略，所以，電磁屏蔽層的屏蔽效能SEA。</p><p>　　通常，屏蔽效果的具體分類(lèi)為：0-10dB幾乎沒(méi)有屏蔽作用；10-3OdB有較小的屏蔽作用；30-60dB為中等屏蔽效果，可

63、用于一般工業(yè)或商業(yè)用電子設(shè)備；60-90dB屏蔽效果較好，可用于航空航天及軍用儀器設(shè)備的屏蔽；90dB以上的屏蔽材料則具有最佳屏蔽效果，適用于要求苛刻的高精度、高敏感度產(chǎn)品。根據(jù)實(shí)用需要，對(duì)于大多數(shù)電子產(chǎn)品的屏蔽材料，在30～1000MHz頻率范圍內(nèi)，其SE至少要達(dá)到35dB以上，就認(rèn)為是有效的屏蔽。</p><p>　　高頻電磁屏蔽的原理主要依據(jù)電磁波到達(dá)金屬屏蔽體時(shí)產(chǎn)生的反射及吸收作用。電磁波到達(dá)屏蔽體表面時(shí)

64、產(chǎn)生的能量反射主要是由于介質(zhì)與金屬的波阻抗不一致引起的，二者相差越大，由反射引起的損耗也越大；而反射和頻率有關(guān)，頻率越低，反射越嚴(yán)重。電磁波在穿透屏蔽體時(shí)的能量吸收損耗主要是由于渦流引起的。渦流一方面產(chǎn)生反磁場(chǎng)來(lái)抵消原干擾磁場(chǎng)，同時(shí)產(chǎn)生熱損耗，因此，頻率越高，屏蔽體越厚，渦流損耗也越大。</p><p>　　3.5 電磁屏蔽材料[1]</p><p>　?。?）鎳系電磁屏蔽涂料屏蔽效能高且

65、抗氧化性強(qiáng)，化學(xué)穩(wěn)定性高，應(yīng)用較廣泛，是當(dāng)前歐美等主要使用的電磁屏蔽用涂料。</p><p>　?。?）銅系涂料成本較低，導(dǎo)電性好，但其抗氧化性差。為了改善其抗氧化性能，一般采用添加抗氧化劑、還原劑或其他添加劑等成分，或采用化學(xué)鍍、真空蒸鍍等方法在銅粉表面鍍上金屬銀、鎳等，既提高涂層的電磁屏蔽效能、導(dǎo)電性等，又降低了成本。</p><p>　?。?）碳系導(dǎo)電填料主要包括乳狀石墨、柔性石墨及

66、復(fù)合碳材料。石墨的磁屏蔽效能低于金屬填料，但碳系涂料具有耐候性好，密度小，價(jià)格低等特點(diǎn)。</p><p>　?。?）銀系電磁屏蔽材料導(dǎo)電性最高，體積電阻可達(dá)10-4～10-5Ω/m，具有良好的屏蔽效能，但因?yàn)樗鼈儍r(jià)格昂貴又易遷移，所以除在特殊要求情況下，一般的應(yīng)用較少。</p><p>　　3.6 電鍍鐵鎳合金和電磁輻射屏蔽[5]</p><p>　　鐵鎳合金以其優(yōu)

67、良的初始磁導(dǎo)率，且不易氧化，導(dǎo)電性能較好，價(jià)格又便宜，廣泛的應(yīng)用于電磁屏蔽領(lǐng)域。因此，采用在不銹鋼板表面制備N(xiāo)i-Fe合金鍍層的方法，在保證良好的電磁屏蔽效果的前提下，探究一定的電鍍配方，在什么電鍍工藝下，電鍍樣品有最好的電磁輻射屏蔽效能及屏蔽電磁輻射的頻率范圍大小。</p><p>　　4 電鍍與共沉積理論和電鍍配方</p><p><b>　　4.1 電鍍</b>

68、</p><p>　　電鍍就是用電化學(xué)的方法在固體的表面上沉積一層薄金屬或合金的過(guò)程。在進(jìn)行電鍍時(shí)，將預(yù)鍍零件與直流電源的負(fù)極相連，要覆蓋的金屬和直流電源正極相連，鍍槽中含有預(yù)鍍覆金屬離子的溶液。當(dāng)接通電源時(shí)，預(yù)鍍覆的金屬便在陰極上析出。作為金屬鍍層，不管其用途如何，鍍層必須結(jié)構(gòu)致密。厚度均勻，與基體結(jié)合牢固。</p><p>　　4.2 法拉第定律在電鍍中的應(yīng)用</p>&

69、lt;p>　　4.2.1 法拉第定律</p><p>　　當(dāng)電流通過(guò)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)時(shí)，電極上將發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并伴有物質(zhì)析出或溶解。法拉第定律可定量表達(dá)電極上的通過(guò)電量與反應(yīng)物的量之間的關(guān)系。即電流通過(guò)電解質(zhì)溶液時(shí)，在電極上析出（溶解）的物質(zhì)的量n與通過(guò)的電量Q成正比；通過(guò)1法拉第電量，就析出或消耗相當(dāng)于1mol電子的物質(zhì)的量。設(shè)通過(guò)的電量為Q，反應(yīng)的電子的量為z，生成物的物質(zhì)的量為n。法拉第常數(shù)F，

70、則法拉第定律關(guān)系式為[3]</p><p>　?。?） </p><p>　　如果物質(zhì)的摩爾質(zhì)量為M，物質(zhì)的質(zhì)量為m，電流為I，通電時(shí)間為t，則</p><p><b>　　（9）</b></p><p>　　式中 ——僅與析出物質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)的常數(shù)，表示每通過(guò)1C的電量析出物質(zhì)的質(zhì)量，稱(chēng)為該物質(zhì)的

71、電化學(xué)當(dāng)量。</p><p>　　4.2.2 電流效率測(cè)定</p><p>　　法拉第定律是自然界中最嚴(yán)格的定律，不受溫度、壓力、電解質(zhì)溶液組成與濃度、溶劑的性質(zhì)、電極與電解槽材料和形狀等因素限制。但在電鍍過(guò)程中，電極上往往標(biāo)志一個(gè)反應(yīng)，與主反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行的還有副反應(yīng)。消耗于所需沉積金屬的電量占通過(guò)總電量的百分?jǐn)?shù)稱(chēng)為電流效率。</p><p><b>　?。?/p>

72、10）</b></p><p>　　式中 ——電流效率，%；</p><p>　　M1 ——電極上析出產(chǎn)物的實(shí)際質(zhì)量，g；</p><p>　　M2—— 由總電量所折算的產(chǎn)物的質(zhì)量，g；</p><p>　　Q1——析出所需物質(zhì)消耗的電量，C；</p><p>　　Q2——通過(guò)電極總電量，C；</p

73、><p>　　4.2.3 電鍍基本計(jì)算</p><p>　　(1)電流密度、電鍍時(shí)間及鍍層平均厚度之間的關(guān)系</p><p>　　已知電流密度、電鍍時(shí)間和陰極電流效率可有式（4）計(jì)算出陰極上沉積金屬平均厚度。</p><p><b>　?。?1）</b></p><p>　　式中 d——鍍層平均厚度

74、，；</p><p>　　K——待鍍金屬的電化學(xué)當(dāng)量。g/(A·h)；</p><p>　　DK——陰極電流密度，A/dm2；</p><p>　　t——電鍍時(shí)間，min；</p><p>　　——陰極電流效率，%；</p><p>　　——待鍍金屬密度，g/cm3。</p><p>

75、<b>　　(2)沉積速度</b></p><p>　　沉積速度用單位時(shí)間內(nèi)沉積鍍層厚度來(lái)表示，通常以表示。</p><p>　?。?2） </p><p>　　4.3 共沉積理論[3]</p><p>　　4.3.1 金屬共沉積</p><p>

76、;　　目前，人們對(duì)單金屬電沉積和電結(jié)晶還了解得不深入，對(duì)于金屬共沉積，則研究得更少。由于金屬共沉積需考慮兩種以上金屬的電沉積規(guī)律，因而對(duì)金屬共沉積規(guī)律和理論的研究就更加困難。多數(shù)研究者僅停留在試驗(yàn)結(jié)果的綜合分析和定性的解釋方面，而定量的規(guī)律和理論就很不完善。合金共沉積的應(yīng)用和研究，目前局限在二元合金和少數(shù)三元合金方面，在理論指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐方面還有很大距離。</p><p>　?。?）二元合金共沉積的條件：</

77、p><p>　?、俸辖鹬袃煞N金屬至少有一種金屬能單獨(dú)從水溶液中沉積出來(lái)。有些金屬如鎢、鋁等，雖然不能單獨(dú)從水溶液中沉積出來(lái)，但可以與另一重金屬如鐵、鉆、鎳等同時(shí)從水溶液中實(shí)現(xiàn)共沉積。</p><p>　?、诮饘俟渤练e的基本條件是兩種金屬的析出電位要十分接近或相等，即</p><p><b>　?。?3）</b></p><p&g

78、t;　　欲使兩種金屬在陰極上共同沉積，它們的析出電位必須相等，即</p><p><b>　?。?4）</b></p><p><b>　　（15）</b></p><p><b>　?。?6）</b></p><p>　　一般金屬的析出電位與標(biāo)準(zhǔn)電極電位具有較大的差別，而且影

79、響的因素比較多，如離子的絡(luò)合狀態(tài)、過(guò)電位以及金屬離子放電時(shí)的相互影響等。因此僅從標(biāo)準(zhǔn)電極電位來(lái)預(yù)測(cè)金屬共沉積是有很大的局限性的。</p><p><b>　?。?）共沉積措施</b></p><p>　　為了使電極電位相差較遠(yuǎn)的金屬實(shí)現(xiàn)共沉積一般采用以下措施：</p><p><b>　　① 加入配位劑。</b></

80、p><p>　　在鍍液中加入適宜的配位劑，使金屬離子的析出電勢(shì)相互接近而實(shí)現(xiàn)共沉積，是非常有效的方法。它不僅使金屬離子的平衡電勢(shì)向負(fù)方向移動(dòng)，還能增加陰極極化。金屬離子在鍍液中以配合物形式存在時(shí)，使金屬的平衡電勢(shì)明顯負(fù)移。由于金屬離子在配合物鍍液中形成穩(wěn)定的配離子，使陰極析出的活化能提高，就需要更高的能量才能在陰極還原，所以陰極極化也增加，這樣就有可能使兩種金屬離子的析出電勢(shì)相近或相等，達(dá)到共沉積的目的。</p

81、><p><b>　　②加入添加劑。</b></p><p>　　添加劑一般對(duì)金屬的平衡電勢(shì)影響甚小，而對(duì)金屬的極化往往有較大的影響。由于添加劑在陰極表面的吸附或可能形成表面配合物，所以常具有明顯的阻化作用。添加劑在陰極表面的阻化作用常帶有一定的選擇性，一種添加劑可能對(duì)幾種金屬的共沉積起作用，而對(duì)另一些金屬的沉積則無(wú)效果。因此，在鍍液中添加適宜的添加劑，也是實(shí)現(xiàn)共沉積的有

82、效方法之一。為了實(shí)現(xiàn)金屬的共沉積，在鍍液中可單獨(dú)加入添加劑，也可和配位劑同時(shí)加入。</p><p>　?。?）金屬共沉積的類(lèi)型</p><p><b>　?、僬齽t共沉積。</b></p><p><b>　?、诜钦齽t共沉積。</b></p><p><b>　?、燮胶夤渤练e。</b&

83、gt;</p><p><b>　　④異常共沉積。</b></p><p><b>　　⑤誘導(dǎo)共沉積。</b></p><p>　　4.3.2共同沉積的影響因素</p><p>　　（1）鍍液中金屬濃度比的影響</p><p>　　兩種或多種金屬在鍍液中的濃度比的濃度比是影響

84、合金沉積組成最重要因素。</p><p>　　（2）鍍液中金屬總濃度的影響</p><p>　　在金屬濃度比不變的情況下，改變鍍液中金屬總濃度，若為正則共沉積，將提高合金電位較正金屬的含量，但沒(méi)有改變金屬濃度比那樣明顯；對(duì)非正則共沉積，合金組分影響不大，而且與正則共沉積不同，增大金屬總濃度，電位較正金屬在合金沉積中含量視金屬在鍍液的濃度比而定，可能增加也可能降低。</p>&

85、lt;p>　?。?）添加劑濃度的影響</p><p>　　添加劑對(duì)金屬平衡電位的影響是不大的，而對(duì)金屬沉積的極化則往往有明顯的影響。添加劑在陰極表明的阻化作用常具有一定的選擇性，對(duì)某些金屬沉積起作用，而對(duì)另一些金屬則無(wú)效。目前僅有少數(shù)例子通過(guò)添加劑使兩種金屬共沉積成為可能，例如含有銅離子和鉛離子的溶液中，添加明膠可以實(shí)現(xiàn)合金的共沉積。為了實(shí)現(xiàn)金屬共沉積，在電鍍液中可單獨(dú)加入添加劑，也可以和絡(luò)合劑同時(shí)加入。&

86、lt;/p><p>　　在電沉積金屬時(shí)經(jīng)常使用有機(jī)添加劑，添加劑對(duì)電鍍的影響很顯著，主要是為了控制鍍層的形態(tài)。有機(jī)添加劑進(jìn)入鍍液中后，由于它們?cè)陔姌O表面上的吸附，增大了電化學(xué)反應(yīng)的阻力，遂使金屬離子還原反應(yīng)變得困難，電化學(xué)極化增大。因而有利于晶核的形成，有可能獲得數(shù)量巨大而體積細(xì)小的晶粒，成為微細(xì)晶鍍層，甚至是非晶態(tài)金屬鍍層。另一方面，電結(jié)晶時(shí)，若晶體各個(gè)晶面的生長(zhǎng)速度差別較大，形成的晶粒較粗糙，則加入添加劑后，它可

87、優(yōu)先被吸附于某些活性較高、生長(zhǎng)速度較快的晶面上，使得金屬的吸附原子進(jìn)入這些活性位置有困難，于是這些晶面的生長(zhǎng)速度下降。這樣一來(lái)，就有可能將各個(gè)晶面的生長(zhǎng)速度均勻化，形成結(jié)構(gòu)致密、定向排列整齊的細(xì)小晶體。</p><p>　?。?）絡(luò)合劑濃度的影響</p><p>　　絡(luò)合劑在鍍液中的含量，對(duì)合金組分的影響僅次于金屬濃度比的影響。在單一絡(luò)合劑同時(shí)絡(luò)合兩種金屬離子的鍍液中，如果增加絡(luò)合劑濃度，

88、使其中某一金屬的沉積電位比另一金屬的沉積電位變負(fù)得多，則該金屬在合金電沉積中的相對(duì)含量將降低。兩種金屬離子分別用不同的絡(luò)合劑絡(luò)合時(shí)，增加某一絡(luò)合劑的濃度，則同該絡(luò)合劑絡(luò)合的金屬在合金沉積中的含量下降。</p><p>　?。?）電流密度的影響</p><p>　　隨著電流密度的提高，合金沉積中較活潑金屬的含量將增加，對(duì)于正則共沉積，這種關(guān)系可從擴(kuò)散定律導(dǎo)出，在某一給定的電流密度下，較貴金屬

89、的沉積速度相對(duì)來(lái)說(shuō)更接近于極限電流。因此，提高電流密度，只能是提高較活潑金屬的沉積速度。對(duì)于受陰極電勢(shì)控制的共沉積過(guò)程，提高電流密度，陰極電位負(fù)移，這就使沉積條件更接近于較活潑金屬的析出。對(duì)于平衡共沉積，也同樣符合提高電流密度將增大較活潑金屬在合金沉積中含量的一般規(guī)律。</p><p><b>　　（6）溫度的影響</b></p><p>　　溫度對(duì)合金沉積組成的影響

90、，是其對(duì)陰極極化、金屬在陰極擴(kuò)散層中的濃度和陰極電流效率等綜合影響的結(jié)果。金屬共沉積時(shí)升高溫度既降低較活潑金屬也降低較貴金屬的陰極極化，因此，不經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)試就難以推斷它如何影響合金沉積的組成。溫度對(duì)陰極—溶液界面上金屬濃度的影響，是影響合金沉積組成的一個(gè)重要因素。溫度升高，擴(kuò)散速度將增大，而增大陰極—溶液界面上的金屬濃度，將導(dǎo)致較貴金屬更加優(yōu)先沉積。溫度還將通過(guò)對(duì)金屬電流效率的影響來(lái)影響合金沉積的組成，如果升高溫度將會(huì)提高某一金屬的電流

91、效率而對(duì)另一金屬的電流效率影響很小，則不管這一金屬是較貴金屬還是較活潑金屬，都會(huì)增加它在合金沉積中的含量。在五種共沉積類(lèi)型中，正則共沉積受溫度影響最為明顯，且完全可以從擴(kuò)散理論得到解釋?zhuān)瑢?duì)于非正則共沉積就很難見(jiàn)到溫度影響的規(guī)律。</p><p><b>　?。?）pH值的影響</b></p><p>　　pH值對(duì)合金共沉積的影響往往是由于它改變了金屬鹽的化學(xué)組成。對(duì)某

92、些鍍液而言。pH值影響較大，這與鍍液的性質(zhì)有關(guān)。如鋅酸鹽、錫酸鹽和氰化物等絡(luò)離子在堿性溶液中是穩(wěn)定的，而在pH值小于7時(shí)分解；又如焦磷酸鹽鍍Cu-Sn合金，在pH值等于8～12范圍內(nèi)生成的絡(luò)離子，pH值不同，結(jié)構(gòu)形式和不穩(wěn)定常數(shù)都會(huì)發(fā)生變化，且與鍍層成分有很大關(guān)系。因此pH值對(duì)鍍液性能和鍍層質(zhì)量的影響要根據(jù)具體條件判定。</p><p>　　4.4 電鍍液成分確定及各個(gè)成分的作用[4]</p>&l

93、t;p>　　為了達(dá)到理想的電磁屏蔽效果，本實(shí)驗(yàn)采用的電鍍?nèi)芤菏且粤蛩徭嚭土蛩醽嗚F為主鹽，并加入光亮劑、緩沖劑、陽(yáng)極活化劑、濕潤(rùn)劑、整平劑、絡(luò)合劑、應(yīng)力消除劑等添加劑的混合電鍍?nèi)芤海云陔婂儗舆_(dá)到最理想的效果。</p><p>　?。?）主鹽——NiSO4·6H2O、FeSO4·7H2O</p><p>　　在電鍍液中，主鹽提供Ni2+與Fe2+，是合金鍍層中鎳與鐵

94、的來(lái)源。以各種可溶性鎳鹽與鐵鹽為原料。主鹽中的鎳鹽使用最多的是硫酸鎳鹽，其次是氯化鎳鹽，由于氯化鎳價(jià)格較高，容易吸濕結(jié)成塊狀，所以用得相對(duì)較少。主鹽中的鐵鹽大多使用硫酸亞鐵鹽，氯化鹽的溶解度較大，但是由于鍍液中含有大量的氯離子，基體金屬容易受腐蝕。硫酸鹽溶解度沒(méi)有氯化物大，在硫酸鹽鍍液中進(jìn)行電鍍時(shí)，陽(yáng)極容易發(fā)生鈍化。所以目前普遍采用以硫酸鹽為主，并加入少量氯化物的混合型鍍液。</p><p>　　（2）光亮劑——

95、糖精和香豆素</p><p>　　光亮劑是可以起到使鍍層光亮作用的添加劑。它們能優(yōu)先擴(kuò)散并吸附在電極表面的凸起部分，阻止金屬離子在這些部位上的還原，而金屬離子在電極表面凹下部分的析出過(guò)程并未受到太大的影響，因而可使電極表面上細(xì)微不平處得到整平，對(duì)鍍層也起了光亮作用。</p><p>　　電鍍鐵鎳合金的光亮劑一般有兩種類(lèi)型：①光亮劑為糖精和苯磺酸類(lèi)的混合物。②光亮劑為磺酸鹽類(lèi)和毗睫鹽類(lèi)的衍生

96、物。本實(shí)驗(yàn)的光亮劑選用糖精和香豆素。</p><p>　　（3）緩沖劑——H3BO3</p><p>　　由于在電沉積過(guò)程中可能存在析氫反應(yīng)，過(guò)量的OH-使鍍液的PH值上升，導(dǎo)致電鍍液的不穩(wěn)定，影響了鐵鎳合金鍍層的品質(zhì)。為了將PH值控制在所要求的范圍內(nèi)，通常采用某種酸及其鹽組成的PH緩沖劑，可以使鍍液的酸度穩(wěn)定性得到很大的提高。通常采用的緩沖劑有無(wú)機(jī)類(lèi)和有機(jī)類(lèi)兩種體系。有機(jī)酸類(lèi)包括檸檬酸、

97、丙酸、乙二酸及其鈉鹽，無(wú)機(jī)類(lèi)主要是酸性的硼酸及其鹽和堿性的氨水及其鹽等。本實(shí)驗(yàn)采用的是硼酸，維持pH值在3～5。</p><p>　?。?）陽(yáng)極活化劑——NaCl</p><p>　　在電沉積過(guò)程使用可溶性金屬陽(yáng)極時(shí)，電流有大小，一般情況下，陽(yáng)極反應(yīng)主要是金屬氧化成離子狀態(tài)進(jìn)入溶液中，一般的規(guī)律應(yīng)當(dāng)是陽(yáng)極極化越大，金屬陽(yáng)極溶解的速度也越大。但有時(shí)會(huì)出現(xiàn)反常的現(xiàn)象，隨著陽(yáng)極極化的增大，金屬溶

98、解度不但不增加，反而急劇下降，甚至幾乎為零。這是由于電極表面性質(zhì)發(fā)生變化引起的，稱(chēng)為金屬陽(yáng)極的鈍化。</p><p>　　目前解釋鈍化原因的理論有兩種，即成相膜理論與吸附理論。</p><p>　?、俪上嗄だ碚撜J(rèn)為，陽(yáng)極氧化過(guò)程中電極表面首先形成膠凍狀的沒(méi)有鈍化能力的膜，稱(chēng)之為預(yù)鈍化膜，然后則是預(yù)鈍化膜轉(zhuǎn)變?yōu)殁g化膜，將金屬陽(yáng)極與溶液隔開(kāi)。盡管電極處于很正的電位下，金屬的溶解速度仍然極小，表

99、明金屬陽(yáng)極已鈍化。此外，在電鍍液中電極表面形成一些致密的難溶鹽膜，也導(dǎo)致金屬陽(yáng)極鈍化。</p><p>　?、谖嚼碚撜J(rèn)為，電極鈍化是由于電極上形成了氧的吸附層或其它物質(zhì)的吸附層而引起的。氧與金屬電極存在著一定的化學(xué)作用，形成氧化物，改變了電極表面的化學(xué)性質(zhì)，使陽(yáng)極金屬的溶解過(guò)程變得困難。</p><p>　　電鍍中需要采取措施防止可溶性金屬陽(yáng)極鈍化，或需設(shè)法使己經(jīng)鈍化的陽(yáng)極重新恢復(fù)其正常

100、的溶解能力——活化。在電沉積鐵鎳合金的電鍍液中加入Cl-，是最常用且行之有效的防止鎳陽(yáng)極鈍化的方法，這也是鍍液中必需含有氯化物的原因。Cl-的活化作用可能與CI-在表面層中吸附而取代了原來(lái)的吸附層中氧的過(guò)程有關(guān)，也可能是Cl-與表面層中的氧化膜存在著一定的化學(xué)作用，從而破壞了氧化膜。</p><p>　　Br-和I-等與Cl-樣也有可能使電極活化，不過(guò)它們的作用要比Cl-弱一些。除添加活性離子(如Cl-等)外，采

101、用加熱、通入還原氣體、陰極極化、改變?nèi)芤旱腜H值等方法，也有可能使電極重新活化。</p><p>　　同時(shí)電鍍液中加入的NaCl強(qiáng)電解質(zhì)，通過(guò)質(zhì)量作用效應(yīng)影響硫酸鎳與硫酸亞鐵主鹽離子源的離解。</p><p>　?。?）潤(rùn)濕劑(防針孔劑)——十二烷基硫酸鈉</p><p>　　液體對(duì)固體的潤(rùn)濕現(xiàn)象在電化學(xué)生產(chǎn)及金屬浮選等工業(yè)部門(mén)中都有顯著廣泛的應(yīng)用，如電鍍工業(yè)中的脫

102、脂過(guò)程及電解過(guò)程中出現(xiàn)的針孔及凹洞等現(xiàn)象與電解液的潤(rùn)濕現(xiàn)象有關(guān)。表面活性劑在固體上會(huì)形成定向排列的吸著層，降低界面自由能，從而有效地改變固體表面的潤(rùn)濕性質(zhì)。</p><p>　　在電鍍過(guò)程中，由于析出的氫氣滯留在電極表面，阻礙了金屬在這些部位的析出，使鍍層出現(xiàn)針孔或凹洞，嚴(yán)重影響了鍍層的品質(zhì)。當(dāng)加入表面活性劑(十二烷基硫酸鈉)后，由于降低了電解的表面張力，增加了電解液對(duì)電極的潤(rùn)濕性，使氫氣不易停留，從而有效地消除

103、或減少鍍層表面的針孔和凹洞。</p><p>　?。?）絡(luò)合劑——酒石酸</p><p>　　絡(luò)合劑可以防止金屬水解穩(wěn)定鍍液，促進(jìn)陽(yáng)極（可溶性陽(yáng)極）的正常溶解。增加陽(yáng)極極化，改善表面的活化作用，掩蓋鍍液中的金屬雜質(zhì)。</p><p>　?。?）整平劑——香豆素</p><p>　　加入到電鍍液中能改善鍍層的平整性，使獲得的鍍層比基體表面更為平

104、滑的物質(zhì)。在電鍍過(guò)程中，鍍件表面的微觀高峰處比低谷處更易吸附整平劑，從而該處的沉積阻力較大，沉積速率較慢。經(jīng)一定時(shí)間后，微觀低谷處逐漸被鍍層填滿，使鍍層得到整平。如在光亮鍍鎳溶液中添加丁炔二醇或吡啶和喹啉化合物，既可使鍍層光亮又有很好的整平作用。 （8）應(yīng)力消除劑——香豆素</p><p>　　降低鍍層金屬內(nèi)應(yīng)力，提高鍍層韌性的添加劑。</p><p>　　而對(duì)于合金電鍍，除上述這

105、些要求外，還必須考慮電沉積過(guò)程中合金的金屬離子相互作用以及添加劑對(duì)鐵鎳合金薄膜生長(zhǎng)的作用等因素。</p><p>　　電沉積的工藝條件對(duì)鍍層中鐵含量的影響很大，如電鍍液中的主鹽鎳離子、亞鐵離子濃度，鍍液的PH值，溫度以及陰極電流密度等。</p><p>　　4.5 陰極陽(yáng)極的電化學(xué)反應(yīng)</p><p>　　電鍍液中陰、陽(yáng)極的電極反應(yīng)為：</p><

106、;p>　　陰極： (17) </p><p><b>　　(18)</b></p><p>　　陽(yáng)極： (19)</p><p><b>　　5 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)</b></p

107、><p><b>　　5.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?lt;/b></p><p>　?。?）研究在不銹鋼板表面沉積光亮Ni-Fe合金鍍層的工藝流程。</p><p>　?。?）本文采用電鍍方法，以4cmx4cm不銹鋼板為基體，在其表面電鍍光亮的Ni-Fe合金鍍層。</p><p>　?。?）探索在一定的電鍍配方下，改變陰極電流密度，溫度，和p

108、H值來(lái)達(dá)到最好的屏蔽效能，然后用XRD測(cè)定其鍍層的成分，SEM研究其鍍層的顯微結(jié)構(gòu)，測(cè)定電磁屏蔽效果。</p><p>　　5.2 實(shí)驗(yàn)試劑選擇</p><p>　　因?yàn)殒囋睾丸F元素分別具有在中短波和微波具有良好的屏蔽效能,所以為了使材料有更廣泛的頻率電磁屏蔽效能，故采用電鍍鐵鎳合金薄膜，使之有更寬頻率的電磁屏蔽效能。電鍍液主鹽應(yīng)是硫酸鎳和硫酸亞鐵。試劑選擇如表1。</p>

109、<p>　　在電鍍預(yù)處理時(shí)需要對(duì)樣品進(jìn)行堿處理和酸處理，故用到質(zhì)量分?jǐn)?shù)3﹪NaOH和質(zhì)量分?jǐn)?shù)3﹪H2SO4。</p><p>　　5.3 實(shí)驗(yàn)儀器和實(shí)驗(yàn)用具</p><p>　　電熱恒溫箱 hhw.21-600 （北京市永光明醫(yī)療儀器廠）。</p><p>　　雙華增力電動(dòng)攪拌器 JJ-1（金壇市文華科教實(shí)驗(yàn)儀器廠）。</p><p&

110、gt;　　實(shí)驗(yàn)恒流源 syoy （溫州市三瑞電源廠）。</p><p>　　精密試紙 Q/GHSC （上海三愛(ài)思試劑有限公司）。</p><p><b>　　玻璃棒 鑷子。</b></p><p><b>　　溫度計(jì) 天平。</b></p><p><b>　　燒杯 量筒 。</

111、b></p><p><b>　　電鍍槽 陽(yáng)極鎳板。</b></p><p>　　表1 化學(xué)試劑的規(guī)格及生產(chǎn)廠家</p><p>　　Tab.1 Chemical reagents specifications and manufacturers</p><p><b>　　5.4 檢測(cè)儀器</b&

112、gt;</p><p><b>　　顯微硬度計(jì)。</b></p><p>　　SE電磁輻射屏蔽分析儀。</p><p><b>　　5.5 電鍍工藝</b></p><p>　　在盛有電鍍液的鍍槽中，經(jīng)過(guò)清理和特殊預(yù)處理的待鍍件作為陰極，用鍍覆金屬制成陽(yáng)極，兩極分別與直流電源的負(fù)極和正極聯(lián)接。電鍍液