Многослойный композиционный материал для электромагнитного экранирования

 

Использование: для защиты радиоаппаратуры , электронных приборов и ЭВМ, а также живых организмов, в том числе человека , от электромагнитного излучения в условиях производственных и лабораторных помещений, в частности как конструкционный материал для экранирующих устройств. Сущность изобретения: для снижения удельного веса и повышения пластических и механических характеристик материала при сохранении его экранирующих свойств, ленты из магнитомягких сплавов типа пермаллоя располагают в алюминиевой матрице в виде дискретных элементов в шахматном порядке. Такой многослойный композиционный материал получают мето дами обработки металлов давлением, в частности прокаткой. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4812182/02 (22) 11.04.90 (46) 23.10,92. Бюл. N 39 (71) Московский вечерний металлургический институт и Конструкторское бюро опытных работ (72) H.Ä, Лукашкин, Д,С. Попов. А.И. Захаров, С.С, Ефимов, И.Г. Трухин, Г.Н. Родькин и В,П. Ким (56) Авторское свидетельство СССР

N . 1159070, кл. В 32 Е 15/04, 1982.

ТК 5.000.000 TY опытные 1987. Полотно тканое из нитей AMC. (54) МНОГОСЛОЙНЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ЭКРАНИРОВАНИЯ

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для защиты радиоаппаратуры, электронных приборов и

ЭВМ, а также живых организмов, в том числе человека от электромагнитного излучения (ЭМИ) в условиях производственных и лабораторных помещений, в частности как конструкционный материал для экранирующих устройств.

Известен слоистый материал, состоящий из чередующихся слоев материала на основе железного порошка и электроизоляционного материала из фторопласта.

Недостатком этого материала является невозможность использования его выше

393К, низкие экранирующие характеристики от ЭМИ, сокращенный срок службы при воздействии различного рода излучений, низкая технологичность обработки давлением.

„„. Ж „„1 770429 А1 (я)я С 22 С 1/09, 8 32 В 15/20 (57) Использование; для защиты радиоаппаратуры, электронных приборов и ЭВМ, а также живых организмов. в том числе человека, от электромагнитного излучения в условиях производственных и лабораторных помещений, в частности как конструкцион- ный материал для экранирующих устройств.

Сущность изобретения: для снижения удельного веса и повышения пластических и механических характеристик материала при сохранении его экранирующих свойств, ленты из магнитомягких сплавов типа пермаллоя располагают в алюминиевой матрице в виде дискретных элементов в шахматном порядке. Такой многослойный композиционный материал получают методами обработки металлов давлением, в частности прокаткой. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является выбранное в качестве прототипа д полотно из нитей аморфных сплавов, Такое полотно выпускается в виде ткани полотня. ного переплетения из лент. аморфных, магнитомягких, металлических сплавов (AMC) шириной 10 мм, которое может быть соединено с конструкцией экрана склеиванием, ЬЭ прошивкой, точечной сваркой или использо- Q вано как прослойка в пластмассовых корпусах.

Недостатком этого материала и изделий с его применением является низкая технологичность и конструктивность, высокий удельный вес конструкций. невозможность самостоятельного применения как несущие конструкции и самостоятельно выдержи. вать механические нагрузки. разрушение при воздействии вибрации, высоких или

1770429 низких температур, нагрузок, различных видов излучений.и времени (в случае использования клеве и пластмасс).

Целью изобретения является снижение удельного веса изделий и повышение конст- 5 руктивности материала за счет улучшения его пластических и механических характеристик без снижения зкранирующих свойств, Поставленная цель достигается тем, чта 10 аморфную ленту располагают в виде дискретных слоев в алюминиевой матрице при следующем соотношении компонентов: отношение длины элемента L к шагу Т—

0.009 — 0,9, t5 отношение толщины элемента h к его длине — 0,001-0,3, отношение толщины элемента h к толщине алюминиевой матрицы Н вЂ” 0,001-0,1, отношение толщины элемента h к рас- 20 стоянию между дискретными слоями t—

0,01-1,0, число дискретных слоев не менее -2.

В качестве магнитамягкого материала используют ленту из сплавов типа пермал- 25 лай.

Предложенный материал является композиционным на основе алюминия или его сплавов, при этом как алюминий, тэк и аморфный сплав является электропроводным. а 30 надежный контакт между ними обеспечивает электрапроводность всей композиции, чего нельзя достичь, используя в качестве основы полимерные материалы, В то же время наличие композиционного аморфно- 35 го сплава с высокими магнитными свойствами обеспечивает высокие экранирующие характеристики материала.

Аморфные плоские элементы толщиной

h располагают в алюминиевой матрице тол- 40 щиной Н в виде дискретных слоев на расстоянии t один оТ другого, длина элементов с промежутком составляет шаг Т (см. чертеж).

Элементы в дискретных слоях располагают таким образом, чтобы элемент одного слоя 45 находился под промежутком следующего слоя (в шахматном порядке). Указанное расположение достигают прокаткой.

При отношении длины элемента к шагу Т менее 0,09 для обеспечения эффектив- 50 ного экранировэния требуется значительное увеличение количества дискретных слоев. что является экономически невыгодным и приводит к увеличению веса материала. При отношении L/Ò более 0,9 55 происходит расслаивание материала.

Обеспечить отношение толщины элемента h к его длине L менее 0,001 технически не представляется возможным из-зэ сложности получения магнитомягких материалов толщиной менее 10 мхм. При отношении h/L более 0,3 нарушается сплашность из-за необходимости значительных деформаций при получении материала.

Отношение толщины элемента h к толщине алюминиевой матрицы Н менее 0,001 может быть достигнуто или за счет использования магнитомягких материалов толщиной менее 10 мкм, что технически не представляется возможным, или за счет увеличения толщины алюминиевой матрицы, чта, в свою очередь, ведет к увеличению веса конструкции. При отношении h/H более 0,1 происходит нарушение сплошности алюминия как при получении материала, так и при изготовлении из него изделий, Использование материала с одним дискретным слоем приводит к снижению экранирующих свойств изделий, Расположение элементов в шахматном порядке в двух и более слоях обеспечивает перекрытие в направлении нормали к поверхности не менее 80-100 . Кроме того, исследователями установлена, чта увеличение количества дискретных слоев более 5 при прочих равных соотношениях компонентов, не приводит к повышению экранирующих свойств материала, При отношении толщины элемента h к расстоянию между дискретными слоями t менее 0,01 и роисходит снижение экранирующих свойств. увеличение толщина материала и ега веса. При отношении h/t более 1 происходит йарушение.сплошности алюминия между дискретными слоями, что приводит впоследствии к разрушению материала при изготовлении изделий, Пример. Листы композиционного материала изготавливали методом прокатки. При использовании листовой алюминий марки АДОМ толщиной 0,5 — 1,5 мм и ленты толщиной 10 — 30 мкм из аморфного сплава

71КН СР и сплава 79 HM (пермаллой). Поверхности алюминиевых листов предварительно очищали (механическим способом), а затем собирали пакеты алюминий-магнитомягкий сплав-алюминий...— алюминий..Затем пакеты нагревали до температуры, не превышающей температуру рекристэллизации аморфного сплава и пакеты прокатывали на стане дуо 235 с обжатием 20 — 30 .

Полученные листы отжигали при 300400" С, а затем из них вырезали образцы для испытаний на изгиб и для определения экранирующих свойств.

Испытания на изгиб проводили на поласках шириной 20 мм путем гиба на оправке радиусом 10 мм до появления трещин.

Испытания зкранирующих свойств проводили нэ образцах размером 100х100 мм

1770429 путем сравнения двух ЭДС, индуцируемых приемной магнитной антенной, с установкой исследуемого образца между передающей и приемной антеннами и без него.

Коэффициент затухания (В) определяли по формуле 8=20lg S. где S — отношение ЭДС в приемной антенне без исследуемого образца к ЭДС с исследуемым образцом (Н,Б.

Полонский. Конструирование электромагнитных экранов для Р3А. М.: Советское радио, 1979.

Удельный вес образцов по прототипу со стальной основной составляет 7,8 г/см, по аналогу с полистирольной основой — 1,3 г/см . Удельный вес композиционных материалов по предлагаемому изобретению составляет 2,61-2,78 г/см2.

Результаты испытаний композиционных листов материалов с различными соотношениями дискретных слоев в матрице представлены в таблице.

Примечание: в таблице представлены средние значения коэффициента затухания для диапазона частот 10/30 «Гц, при использовании дискретных слоев из аморфных сплавов и пермаллоев, — количество дискретных слоев для всех испытаний образцов — 3 при общей толщине

Н=2,5 мм.

Из представленных данных видно, что заявленные параметры листового композиционного материала обеспечивают снижение удельного веса материала в 2,3-2,5 раза при повышении его конструктивных возможностей, что определяется высокими пластическими свойствами листового материала, Получение листовых композиционных материалов с чередованием твердой и мягкой составляющих методом прокатки приводит к неравномерной и несимметричной деформации по высоте листа вследствие различного сопротивления деформации слоев металла. В результате в нем появляются дополнительные напряжения растяжения, приводящие к разрыву твердой листовой составляющей композиции.

Перераспределение мягкой основы компо5 зиции при прокатке приводит к возникновению плотного контакта в местах разрывов по алюминиевой составляющей и образованию каркаса с низким электросопротивлением. Злектропроводный каркас с

10 дискретными слоями ферромагнитной составляющей, имеющей высокую начальную проницаемость (аморфная лента или лента пермаллоя), обеспечивает высокий уровень электромагнитного экранирования при ис15 пользовании предложенного материала.

Использование предложенного материала в радиоэлектронной аппаратуре позволяет снизить массогабаритные параметры узлов и блоков, подлежащих экранирова20 нию, в 2,3-2,5 раэ

Формула изобретения

1. Многослойный композиционный материал для электромагнитного экранирования, состоящий из лент аморфных

25 магнитомягких сплавов, отличающийся тем, что, с целью снижения удельного веса и повышения пластических и механических характеристик материала при сохранении его экранирующих свойств, он дополнитель30 но содержит алюминиевую матрицу, а ленты расположены слоями в алюминиевой матрице в виде дискретных элементов в шахматном порядке. при отношении длины элемента к шагу его укладки в слое, равном

35 0,09-0,9, при отношении толщины элемента к его длине 0,001-0,3, при отношении толщины элемента к толщине алюминиевой матрицы 0,001-0.1 и при отношении толщины элемента к расстоянию между слоями

40 0,01 — 0,1, 2. Материал поп. 1,отл и чаю щи йс я тем, что в качестве магнитомягкого материала он содержит ленту из сплава пермаллой.

1770429

«еаза ю ееаев«

Соотношение компонентов

Примечание

Коэф®ициент экранирования, дО

Угол изгиба до появления трещин, град.

Т / Н, /.. l расслаивение и разрушение ленты при изгибе

20 35

То же

Расслаивание

Трещины по алюминию

РасслаиванЬе

Разрушение алюминия при изгибе

Составитель Н.Лукаакин

Техред M.Mîðãåí Tàë Корректор С.Лисина

Редактор Т. Щагова

Заказ 371б Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская на6., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1 Тканое полотно из нитей АИС наклееио на сталь толщиной 2 мм

2 Тканое полотно из нитей AHC наклеено на ударочный полистирол толщиной 3,00 мм

3 0 07 О, 15 0 О!. О, 1

009 015 001 О!

5 05 015 001 01

6 09 015 001- 01

7 0,93 0,15 0,01 0,1

8 0,5 0 001, 0,01 0,!

9 05 О) 01 001 01

1О 05 03 001 О!

1I 05 04 00! 01

I2 0,5 ОЙ !5 0,00! О, 1

13 0,5 о,!5 о,о8

14 0 5 О,!5- о o,1

15 О 5 0,15 0,15 0,1

16 0,5 О, 15 0,0! 0,008

17 05 015 001 001

18 05 015 001 09

19 05 015 001 1

20 05 015 001 12!

120 !

Ю

96

92

91

Ю

42

Ю

42