图1静电屏蔽原理图
Fig.1 Shielding mechanism of electrostatic field
3.2 静磁屏蔽[3]
静磁场是稳恒电流或永久磁体产生的磁场。
磁场屏蔽是利用高导磁材料构成低磁阻通路使屏蔽体对磁通进行分流，主要选择铁或其他高导磁率材料。
如图2所示，在外磁场中，绝大部份磁场集中在铁磁回路中。这可以把铁磁材料与空腔中的空气作为并联磁路来分析。因为铁磁材料的磁导率比空气的磁导率要大几千倍，所以空腔的磁阻比铁磁材料的磁阻大得多，外磁场的磁感应线的绝大部份将沿着铁磁材料壁内通过，而进入空腔的磁通量极少。这样，被铁磁材料屏蔽的空腔就基本上没有外磁场，从而达到静磁屏蔽的目的。
为了防止磁饱和，被屏蔽物与屏蔽体内壁应留有一定间隙。为了防止磁短路现象发生，可增加屏蔽体厚度。为了防止电场感应，一般还要接地。
静磁屏蔽效果没有静电屏蔽的效果好。这是因为金属导体的电导率要比空气的电导率大十几个数量级，而铁磁物质与空气的磁导率的差别只有几个数量级，通常约大几千倍。所以静磁屏蔽总有些漏磁。为了达到更好的屏蔽效果，可采用多层屏蔽，把漏进空腔里的残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较笨重。
静磁场的空间散布磁力线，磁力线主要集中在低磁阻的磁路。针对这一特点，可以利用磁导率高的材料，如Ni，Fe，Al等将磁力线封闭在屏蔽体内不得外泄，从而起到屏蔽的作用。
9
图2静磁屏蔽原理图
Fig.2 Shielding mechanism of magnetic field
3.3 电磁屏蔽
对于电磁场，电场分量和磁场分量总是同时存在的[11]。在近场条件下，即当频率较低且在离干扰源不远的地方，随着不同特性的干扰源，其电场分量和磁场分量有很大的差别。对于高电压、小电流的干扰源，近场以电场为主，其磁场分量可以忽略；而对于低电压、大电流的干扰源，近场以磁场为主，其电场分量可以忽略。因此，对上述两种情况，我们可以分别按照电屏蔽和磁屏蔽来考虑。
当频率较高，或在远场条件下，即离干扰源较远的的地方，不论干扰源本身特性如何，均可看作平面波电磁场，此时电场和磁场都不可忽略，因此就需要将电场和磁场同时屏蔽，即电磁屏蔽。
当电磁入射波照到材料表面，一部分电磁波反射到空中，一部分电磁波进入材料，这部分电磁波经过在材料里的多重反射，又其中一部分透过材料射向空中。原理如图3
10
图3 电磁辐射屏蔽原理图
Fig.3 Shielding mechanismof electromagnetic field
3.4 屏蔽效能
屏蔽体的性能以屏蔽效能(SE)来度量。屏蔽效能是指没有屏蔽时入射或发射电磁波与在同一地点经屏蔽后经反射或透射电磁波的比值，即屏蔽材料对电磁信号的衰减值。衰减值越大，表明屏蔽效能越好。其单位用分贝(dB)表示。可写成如下方程式
SE?20logEbEa （1）
SE?20logHb （2） Ha SE?20log式中，
Eb、EA--屏蔽前、后电场强度； HB、HA--屏蔽前、后磁场强度； PB 、PA--屏蔽前、后能量场强度。
Pb （3） Pa辐射源产生电场和磁场交互变化，能量以波动形式由近向远传播，形成电磁波。电磁屏蔽的作用是利用屏蔽体的反射、吸收、衰减等减弱辐射源的电磁场效应。用屏蔽效能SE(Shielding Effectiveness)来评价屏蔽材料的屏蔽性能，根据Schelkunoff电磁屏蔽理论，屏蔽效能分为反射消耗、吸收消耗和多重反射消耗三部分，用公式表示为：
SE?A?B?R （4）
式中 A——吸收损耗；
B——电磁波在屏蔽材料内部的多重反射损； R——电磁波的单次反射衰减。
又 A?131.4f?r?rt （5） 式中 f——电磁波频率；
?r——金属相对于自由空间的磁导率；
?r——以铜为基准的相对电导率； t—— 金属板厚度(m)。
11
R的计算公式
R?20lgk4k?14k2 （6）
当k>>1时，R?
当k<<1时，R?B的计算公式为：
1 4k B?10lg1?2?10?0.1Acos0.23A?10?0.2A （7） 当A>>15dB时，B可以忽略不计。
鉴于绝大多数材料的反射损失R是很小的，而对电磁屏蔽层来说，多重反射损失B和吸收损失A相比可以忽略，所以，电磁屏蔽层的屏蔽效能SE?A。
通常，屏蔽效果的具体分类为：0-10dB几乎没有屏蔽作用；10-3OdB有较小的屏蔽作用；30-60dB为中等屏蔽效果，可用于一般工业或商业用电子设备；60-90dB屏蔽效果较好，可用于航空航天及军用仪器设备的屏蔽；90dB以上的屏蔽材料则具有最佳屏蔽效果，适用于要求苛刻的高精度、高敏感度产品。根据实用需要，对于大多数电子产品的屏蔽材料，在30～1000MHz频率范围内，其SE至少要达到35dB以上，就认为是有效的屏蔽。
高频电磁屏蔽的原理主要依据电磁波到达金属屏蔽体时产生的反射及吸收作用。电磁波到达屏蔽体表面时产生的能量反射主要是由于介质与金属的波阻抗不一致引起的，二者相差越大，由反射引起的损耗也越大；而反射和频率有关，频率越低，反射越严重。电磁波在穿透屏蔽体时的能量吸收损耗主要是由于涡流引起的。涡流一方面产生反磁场来抵消原干扰磁场，同时产生热损耗，因此，频率越高，屏蔽体越厚，涡流损耗也越大。
??3.5 电磁屏蔽材料[1]
（1）镍系电磁屏蔽涂料屏蔽效能高且抗氧化性强，化学稳定性高，应用较广泛，是当前欧美等主要使用的电磁屏蔽用涂料。
（2）铜系涂料成本较低，导电性好，但其抗氧化性差。为了改善其抗氧化性能，一般采用添加抗氧化剂、还原剂或其他添加剂等成分，或采用化学镀、真空蒸镀等方法在铜粉表面镀上金属银、镍等，既提高涂层的电磁屏蔽效能、导电性等，又降低了成本。
（3）碳系导电填料主要包括乳状石墨、柔性石墨及复合碳材料。石墨的磁屏蔽
12
效能低于金属填料，但碳系涂料具有耐候性好，密度小，价格低等特点。
（4）银系电磁屏蔽材料导电性最高，体积电阻可达10-4～10-5Ω/m，具有良好的屏蔽效能，但因为它们价格昂贵又易迁移，所以除在特殊要求情况下，一般的应用较少。
3.6 电镀铁镍合金和电磁辐射屏蔽[5]
铁镍合金以其优良的初始磁导率，且不易氧化，导电性能较好，价格又便宜，广泛的应用于电磁屏蔽领域。因此，采用在不锈钢板表面制备Ni-Fe合金镀层的方法，在保证良好的电磁屏蔽效果的前提下，探究一定的电镀配方，在什么电镀工艺下，电镀样品有最好的电磁辐射屏蔽效能及屏蔽电磁辐射的频率范围大小。
4 电镀与共沉积理论和电镀配方
4.1 电镀
电镀就是用电化学的方法在固体的表面上沉积一层薄金属或合金的过程。在进行电镀时，将预镀零件与直流电源的负极相连，要覆盖的金属和直流电源正极相连，镀槽中含有预镀覆金属离子的溶液。当接通电源时，预镀覆的金属便在阴极上析出。作为金属镀层，不管其用途如何，镀层必须结构致密。厚度均匀，与基体结合牢固。
4.2 法拉第定律在电镀中的应用
4.2.1 法拉第定律
当电流通过电解质溶液或熔融电解质时，电极上将发生化学反应，并伴有物质析出或溶解。法拉第定律可定量表达电极上的通过电量与反应物的量之间的关系。即电流通过电解质溶液时，在电极上析出（溶解）的物质的量n与通过的电量Q成正比；通过1法拉第电量，就析出或消耗相当于1mol电子的物质的量。设通过的电量为Q，反应的电子的量为z，生成物的物质的量为n。法拉第常数F，则法拉第定律关系式为[3]
n?Q （8） zF如果物质的摩尔质量为M，物质的质量为m，电流为I，通电时间为t，则
13
百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库本科毕业设计 - 电镀铁镍合金的电磁屏蔽效能研究 - 图文(3)在线全文阅读。
相关推荐：