專利名稱：由金屬化不銹鋼單絲紗線構(gòu)成的電屏蔽材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由金屬化不銹鋼單絲構(gòu)成的紗線和多纖維，所述紗線和多纖維適用于 RFI/EMI屏蔽材料和其它目的。
背景技術(shù)：
隨著航空航天應(yīng)用中的電子系統(tǒng)的復(fù)雜性的增加，用于互連系統(tǒng)部件的電纜的設(shè) 計者們已經(jīng)致力于滿足對RFI/EMI保護的日益迫切的需求，并且因為航空器性能和運行成 本直接與重量相關(guān)，需要較輕重量的電纜構(gòu)造。在傳統(tǒng)設(shè)計中，電纜通過編織在圍繞電纜芯 的絕緣體上的線網(wǎng)屏蔽而被保護免受RFI/EMI。在更高要求的應(yīng)用中，利用適配在一條或 者多條電纜上的單獨編織或者編結(jié)的線網(wǎng)套實現(xiàn)附加的屏蔽保護。傳統(tǒng)的屏蔽材料由單股 的鍍錫、鍍鎳或者鍍銀的銅線構(gòu)成，通常是#34或者#36 AWG (直徑分別是6. 3或者5. 0密 耳)。盡管這些材料過去在功能上適用，但是其不能滿足對新電纜設(shè)計提出的更加迫切 的屏蔽和重量要求。由于在線交叉的網(wǎng)中的間隙，由傳統(tǒng)的電鍍銅線制成的屏蔽中發(fā)生泄 漏。此外，編織中使用的金屬線的剛性防止了網(wǎng)緊密地貼合到芯絕緣體的表面，留下了小的 間隙，該間隙具有限制電纜可以在其上有效工作的頻率范圍的作用。假設(shè)由較小直徑線制 造的編織線網(wǎng)能夠改善屏蔽效果并且降低電纜重量，但是比#36 AffG更細的銅線太容易在 編織處理中斷裂。在US 5，103，067 (Aldissi,Champlain Cable Corporation，1993 年 1 月 19 日)以 及相關(guān)專利(US 5，180，884，US 5，473，113)中提出了一種解決這些問題的方案，其中描述 了金屬涂覆的聚合纖維的性能以及重量降低的優(yōu)點。在這種方案中，利用導(dǎo)電材料的一個 或者多個薄層對具有高的強度重量比和柔性的微直徑芳族聚酰胺單絲紗線進行金屬化，然 后將其編織或者編結(jié)成密網(wǎng)。芳族聚酰胺單絲的高張力強度在小直徑規(guī)格(form factor) 中提供機械強度，這有利于通過降低網(wǎng)中間隙的尺寸來改善屏蔽性能。聚合紗線賦予該編 織結(jié)構(gòu)的柔性還提供了到下方絕緣表面的更大貼合性，從而擴展了屏蔽在其上有效的頻率 范圍。最后，即使具有導(dǎo)電涂層，金屬化芳族聚酰胺紗線的重量比傳統(tǒng)的銅線相應(yīng)物的重量 要小得多。盡管具有這些屬性，上面提出的金屬化芳族聚酰胺紗線不能完全滿足電纜設(shè)計者 的需要。主要缺點在于其成本是傳統(tǒng)電鍍線的20倍以上，這明顯限制了其在所選擇的航空 航天應(yīng)用中的使用，所選擇的航空航天應(yīng)用例如是與超重有關(guān)的性能犧牲很大的衛(wèi)星和軍 事航空器。金屬化芳族聚酰胺紗線的高成本歸因于其對用于在聚合單絲上形成第一導(dǎo)電層的無電鍍沉積處理的必要依賴；無電鍍沉積處理不僅比電解處理更慢，而且比電鍍處理涉 及更加昂貴的化學(xué)成分。此外，盡管金屬化芳族聚酰胺紗線的性能優(yōu)于傳統(tǒng)材料，但是其相 對于覆蓋范圍或者導(dǎo)電性并非優(yōu)選，這兩個因素影響屏蔽效果。更小直徑的芳族聚酰胺單 絲將允許使用更小空氣間隙來制造編織屏蔽，但是由于較小直徑的絲會被為屏蔽應(yīng)用提供 足夠低電阻(通常是1歐姆/英尺或者更小)所需的電鍍金屬量脆化，所以金屬化芳族聚 酰胺紗線的構(gòu)造被局限于15微米直徑的單絲。因此，從導(dǎo)電性方面考慮，由金屬化芳族聚 酰胺單絲構(gòu)成的紗線與#36布線的大約12歐姆/克或者#34布線的2歐姆/克相比具有 更高的每單位重量電阻屬性，其在22歐姆/克的范圍內(nèi)。最后，聚合單絲本身的屬性限制 了金屬化聚合紗線能夠可靠地經(jīng)受住的溫度和化學(xué)曝光。因此，期望采用一種更簡單并且成本更低的金屬化處理來提供由導(dǎo)電多絲紗線構(gòu)成的屏蔽材料，該導(dǎo)電多絲紗線具有小的規(guī)格(直徑)、高的導(dǎo)電性重量比、良好的柔性 以及耐大范圍的熱量和化學(xué)曝光的能力。在2007年11月6日授予給Watson等人的US 7，291,391中描述了針對這一目的的方案，其中提出了使用電解金屬化處理來降低由微直 徑不銹鋼單絲構(gòu)成的紗線的電阻率，以用作對于加熱的汽車座椅的電阻加熱元件。然而，Watson等人提出的金屬化不銹鋼紗線不適用于電纜屏蔽應(yīng)用。其主要缺陷 在于金屬化涂層沒有被均勻地施加在紗線束中每一個單絲的圓周周圍。實際上，如在附圖 中所示出的，紗線束內(nèi)部的大多數(shù)單絲根本就沒有被金屬化。盡管本專利文獻中沒有提供 有關(guān)金屬化處理的細節(jié)，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將意識到，該結(jié)果與使用傳統(tǒng)的線電 鍍方法一致，其中通過長的電鍍液(plated bath)在高張力下拉伸單股線。當使用這種處 理電鍍多絲紗線束時，尤其是緊密纏繞的多絲紗線束時，紗線中的軸向張力壓縮該束并且 防止電鍍?nèi)芤赫_地浸濕內(nèi)部絲。因此，從功能方面考慮，在空中應(yīng)用中未被電鍍的絲將代 表“死重量”。此外，通過將電鍍活動集中于紗線束的外圍，高張力處理如果不能使得全部外 部絲就將使得大多數(shù)絲電鍍到一起，從而使該紗線束變硬并且使其在編織矩陣中表現(xiàn)得更 像線的堅固股。最后，由于很難可靠地去除陷入在緊密結(jié)合的紗線束中的化學(xué)成分，高張力 電鍍方法的使用存在長期腐蝕位置將被結(jié)合到材料中的風(fēng)險。軍事/航空航天電纜應(yīng)用還提出了嚴格的環(huán)境測試(溫度循環(huán)，沖擊/振動等)， 其強調(diào)電鍍金屬涂層到其襯底材料(例如，電鍍在銅線上的銀或者錫涂層)的附著。盡管 不銹鋼具有必須被化學(xué)改變或者“激活”以實現(xiàn)到電鍍涂層的良好附著的氧化或者“鈍化” 表面是公知的，但是Watson等人并沒有規(guī)定該預(yù)處理步驟，或者對于這種情況，甚至沒有 規(guī)定從線抽取處理本身去除任何殘留潤滑劑或者灰塵的基本清洗工藝。因此，期望提供一種高導(dǎo)電的多絲不銹鋼紗線，使用一個或者多個金屬或者金屬 合金層對其進行完全或者基本均勻的電鍍。期望提供一種這里描述的紗線，其以低纏繞形 式具有改善的電性能(更低的每長度和重量電阻)，通過允許單絲在編織矩陣內(nèi)調(diào)整自身， 該低纏繞形式將實現(xiàn)高的包裝密度，并且從而在編織或者編結(jié)的電纜屏蔽應(yīng)用中實現(xiàn)改善 的屏蔽覆蓋范圍。還期望在不銹鋼單絲與其電鍍的金屬涂層之間提供高度的附著。最后， 期望在連續(xù)的輥到輥處理(roll-to-roll process)中生產(chǎn)這種高導(dǎo)電的不銹紗線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種由多個微直徑不銹鋼單絲形成的紗線或者多纖維，該不銹鋼單絲通過被電解沉積在紗線束中每一個單絲周圍的金屬或者金屬合金材料的一個或者多個涂 層而表現(xiàn)更大的導(dǎo)電性。盡管本發(fā)明所采用的不銹鋼紗線在基本重量方面比芳族聚酰胺紗 線重，但是該不銹鋼單絲本身包括作為固有導(dǎo)電的起始紗線；結(jié)果，僅需要通常是導(dǎo)電材料 的不多于1-2微米的很薄涂層就能夠?qū)崿F(xiàn)1歐姆/英尺或者更小的期望屏蔽電阻值。結(jié) 果，本發(fā)明的導(dǎo)電不銹鋼紗線的每單位重量電阻與金屬化芳族聚酰胺紗線的每單位重量電 阻明顯要低；實際上，其比#36銅線的每單位重量電阻要低。由于該金屬化處理僅依賴于比 無電鍍沉積更快并且涉及更加便宜的化學(xué)成分的電解沉積方法，從而也能夠以更低的成本 實現(xiàn)改善的電性能。與由金屬化聚合單絲構(gòu)成的紗線相比，本發(fā)明提供的單絲涂層更均勻、 更具有粘結(jié)性并且能夠在更大的溫度范圍上工作而不惡化。本發(fā)明的導(dǎo)電不銹鋼紗線還由 更小直徑的單絲構(gòu)成，其對使用這些紗線編織的電纜屏蔽賦予了改善的柔性和包裝密度。本發(fā)明的屏蔽材料是由微直徑的不銹鋼單絲構(gòu)成的多絲紗線束，該不銹鋼單絲通 過在多步驟的電解金屬化處理的傳送而表現(xiàn)出更好的導(dǎo)電性。該多步驟的處理的輔助特征 在于層數(shù)、層的厚度以及能夠沉積在每一層中的金屬或者金屬合金的種類覆蓋大范圍的可 能性。因此，可以使用該處理來生產(chǎn)金屬化不銹鋼紗線構(gòu)造以用于超出電纜屏蔽本身的應(yīng) 用。


通過結(jié)合附圖的下面詳細描述，將更加充分描述本發(fā)明。在附圖中圖1是紗線處理和電鍍處理中涉及的步驟的簡化示意圖；以及圖2是示出在典型的同軸電纜構(gòu)造中編織的屏蔽的截面圖。
具體實施例方式初始材料。就單絲直徑以及單絲的數(shù)量而言，可以改變初始紗線束的成分以適合 最終用途應(yīng)用的要求。例如，一種應(yīng)用可能要求90根單絲的紗線配置，每一根單絲具有14 微米的直徑，而另一種應(yīng)用則可能要求多達275根的單絲，每一根單絲具有12微米的直徑。 根據(jù)紗線配置，初始材料的繞線筒將通常包含每磅幾千米的紗線。優(yōu)選地，單絲在直徑上小 于大約20微米，并且紗線束中單絲的數(shù)量小于大約2000。初始材料的重要要求是賦予給紗線束的纏繞不多于2. 5匝/英寸(100匝/米)， 優(yōu)選地不多于1匝/英寸(40匝/米)；理想地，不纏繞紗線。低纏繞紗線構(gòu)造連同低張力 傳送方式允許處理化學(xué)成分完全滲透紗線束并且從而影響最內(nèi)側(cè)單絲的電鍍。低纏繞構(gòu)造 還允許單獨的單絲在通過低張力金屬化處理傳送時相對彼此移動；這防止了單絲彼此電鍍 或者彼此附著并且確保將初始紗線的柔性保持在充分電鍍狀態(tài)。圖1中示意性圖示了該工藝。通過連續(xù)的電鍍液傳送紗線以實現(xiàn)該處理的步驟。 將由單絲構(gòu)成的紗線從打開站(unwind station) 10傳送到清洗站12并且之后傳送到漂 洗站14。然后，紗線進入到快速蝕刻站16，然后將紗線傳送到漂洗站18并且之后傳送到 Woods鎳撞擊站20。然后，將紗線傳送到另一漂洗站22并且之后傳送到第一功能層電鍍站 24。接下來，將紗線傳送到另一漂洗站26并且然后將其傳送到第二功能層電鍍站28。接下 來，將紗線傳送到漂洗站30并且傳送到第三功能層電鍍站32。將紗線從電鍍站32傳送到 漂洗站34并且然后傳送到干燥站36。在干燥之后，將紗線傳送到測試站38并且最后傳送到拾起站(take-up station) 40。紗線通過處理站的傳送速度以及紗線停留在每一個站的時間量可以根據(jù)槽液的濃度以及要施加的期望電鍍厚度而改變。圖1中的虛線示出了本發(fā)明的替代實施例的替代處理路徑。對于僅要求在站24 處在被撞擊電鍍的單絲上電鍍單個功能層的應(yīng)用來說，所述單個功能層可以是比不銹鋼具 有較低電阻率的金屬或者金屬合金，例如鎳、銀、金、鈀、鉬、銠等，其中該金屬或者金屬合金 具有固有的氧化或者腐蝕電阻。在另一替代實施例中，在站24處將第一功能層電鍍到被撞擊電鍍的單絲上，并且 在站28處將第二功能層電鍍到先前電鍍的第一功能層上。在電鍍第二功能層之后，在站30 處漂洗紗線并且然后將其傳送到干燥、測試和拾起站。應(yīng)該意識到，可以以各種實施例來實施本發(fā)明以適合具體規(guī)范和應(yīng)用，其中，向激 活的單絲連續(xù)施加一個或者多個金屬或者金屬合金。打開站。將初始材料的繞線筒安裝到紡錘(spindle)上，所述紡錘在制動設(shè)備的 控制下將紗線分配到處理中，所述制動設(shè)備調(diào)整紗線束上的反張力。步驟1，清洗和漂洗。處理中的第一步驟涉及去除在完成線抽取處理本身時保留在 單絲表面上的任何油或者其它有機污染物。存在有許多種能夠在該步驟中采用的商用清洗 溶液，并且在該步驟之后是一系列的去離子(DI)水漂洗。步驟2，快速蝕刻和漂洗。如同本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的，在沒有對不銹鋼表 面通過去除表面氧化物而進行正確“激活”時，實際上不可能實現(xiàn)到該不銹鋼表面的高水平 的電鍍附著。存在有適合該步驟的各種商用鹽酸或者硫酸劑型。在該步驟之后是DI水漂 洗。步驟3，Woods鎳撞擊和漂洗。然后將被激活的單絲傳送到所謂的Woods鎳電鍍液 中，在該電鍍液中，在單絲表面上電解沉積厚度低于大約1000埃并且優(yōu)選為大約200-300 埃厚的鎳的撞擊層。Woods鎳電鍍?nèi)芤簩τ诒绢I(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是公知的并且通常 使用相對高濃度的HCL配置，利用在電解沉積鎳時蝕刻不銹鋼表面，該HCL能夠促進在第一 金屬涂層與不銹鋼襯底之間形成強的結(jié)合。所述附著促進層在電鍍序列中是基本的，例如 這里所說明的，其下一步驟是傳統(tǒng)的酸性銅電鍍處理。沒有該撞擊層，銅將浸入電鍍到不銹 鋼表面而具有很低的附著。利用替代的(但不被廣泛實施的)銅電鍍工藝，即氰化銅或者 焦磷酸銅溶液，不太可能發(fā)生銅的浸入電鍍，并且因而在涉及不銹鋼的所有金屬化方案中 不會要求Woods鎳撞擊層。無論如何，附著促進處理的廣泛使用表明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員認為其是“標準實踐”。該步驟之后是紗線的徹底DI水漂洗。步驟4，第一功能層和漂洗。為了改善紗線束的導(dǎo)電性同時具有盡可能少的附加金 屬重量，優(yōu)選地，在下一步驟中電解沉積諸如銅或者銀的高導(dǎo)電金屬。然而，在導(dǎo)電性或者 重量不是主要考慮的應(yīng)用中，該第一功能層可以由能夠在水溶液中電鍍的任何其它金屬或 者金屬合金，例如黃銅；錫；鋅；鎳；金；鉬；鈀；銠；鎘；鉻；透磁合金(permalloy)(鎳/鐵 合金)等等形成。為了確保完成并且均勻地電鍍單絲，利用泵系統(tǒng)連續(xù)循環(huán)并且充分攪拌 電鍍?nèi)芤海摫孟到y(tǒng)通過在電鍍槽底部上方以陣列形式分布的噴嘴(所謂的“噴頭”)將溶 液排放到電鍍槽中。在該步驟之后是紗線的徹底漂洗。當在該步驟中沉積的金屬層是最終 層時，正如例如在貴金屬層的情況下，然后，使用氣刀干燥紗線并且將其纏繞到繞線筒上。
步驟5，第二功能層和漂洗。如果在先前步驟中使用銅電鍍不銹鋼紗線，則必須保護暴露的銅表面以免受氧化和腐蝕。因此，優(yōu)選地從與銅兼容并且已知能夠提供對氧化 和腐蝕具有好的抵抗力的金屬或者金屬合金列表中選擇在該步驟中形成的功能層，其中包 括鎳、錫、鉻和貴金屬以及諸如錫/鉛或者錫/銀的合金。同樣通過噴射系統(tǒng)循環(huán)和攪拌 該步驟中的電鍍?nèi)芤骸Ｔ谠摬襟E之后是紗線的徹底漂洗。當在該步驟中沉積的金屬層是最 終層時，正如例如在鎳層的情況下，然后，干燥紗線并且將其纏繞在繞線筒上。步驟6，第三功能層和漂洗。如果紗線金屬化由針對導(dǎo)電性選擇的第一層(銅)和 針對保護選擇的第二層(鎳)構(gòu)成，如果應(yīng)用還要求焊接，則由于鎳不提供容易的可焊接表 面而需要第三功能層。在這種情況下，優(yōu)選從已知與可焊接金屬形成強結(jié)合的金屬或者金 屬合金列表中選擇在該步驟中形成的功能層，其中包括銀、錫、錫/鉛和金。同樣利用噴射 系統(tǒng)循環(huán)和攪拌該步驟中的電鍍?nèi)芤骸Ｔ谠摬襟E之后是紗線的徹底漂洗。當在該步驟中沉 積的金屬層是最終層時，正如例如是銀層的情況下，然后，干燥紗線并且將其纏繞在繞線筒 上。拾起站。按照如下方式配置處理線在完成任何功能步驟之后，將紗線轉(zhuǎn)移到干燥 站，在這里通過氣刀驅(qū)趕掉殘留的DI漂洗水。然后，在該拾起站使用利用自動張力控制的 傳統(tǒng)紡織品纏繞設(shè)備將紗線纏繞到繞線筒上。紗線傳送。為了實現(xiàn)不銹鋼紗線束最內(nèi)側(cè)絲的電鍍，該處理依賴將紗線傳送通過 各種處理步驟的非傳統(tǒng)裝置。隨著紗線從打開繞線筒上解開，其通過旋轉(zhuǎn)滑輪和接觸滾輪 而以蛇狀形式向前通過各處理步驟，設(shè)置該旋轉(zhuǎn)滑輪和接觸滾輪的目的在于使旋轉(zhuǎn)元件之 間未被支撐的長度變短，通常不多于一英尺。通過周期性張力調(diào)節(jié)機制增大的該結(jié)構(gòu)確保 了紗線束在整個處理過程中保持在低張力下。該傳送方案的另一期望特征在于，隨著松散 的紗線經(jīng)過滑輪和接觸滾輪的平坦表面，單絲伸展并且允許處理化學(xué)成分充分滲入紗線 束。出于同樣原因，該方法還確保了在將紗線干燥和纏繞之前漂洗步驟將有效地去除處理 化學(xué)成分的所有痕跡。后續(xù)處理。在生產(chǎn)處理中，接著離線測試和檢測該金屬化不銹鋼紗線以與最終用 途應(yīng)用所指定的屬性兼容。對于意欲用于編織電纜屏蔽應(yīng)用中使用的紗線的情況，例如，要 測試的屬性通常包括電阻、電鍍金屬重量、電鍍金屬附著以及可焊接性。對于屏蔽應(yīng)用，導(dǎo) 電紗線應(yīng)該具有小于大約2歐姆/英尺的電阻以及小于大約15歐姆/克的電阻/重量。然 后，對質(zhì)量滿意的紗線進行上行式捻線并且纏繞到編織機繞線筒上以運輸?shù)诫娎|制造商或 者編結(jié)管材的提供商。優(yōu)選實施例的描述考慮到不可能詳細描述所有可能紗線和金屬化構(gòu)造的優(yōu)選處理條件，下面將用于 說明對金屬化適合在要求可焊接的電纜屏蔽應(yīng)用中使用的紗線的優(yōu)選處理。圖2示出了具 有被編織的屏蔽的典型同軸電纜。起始材料。在該示例中，優(yōu)選的起始紗線構(gòu)造由275根不銹鋼單絲構(gòu)成，每一不銹 鋼單絲在非纏繞形式下具有12微米的直徑。替代的優(yōu)選起始紗線構(gòu)造由90根不銹鋼單絲 構(gòu)成，每一單絲在不多于1匝/英寸(40匝/米)的纏繞形式下分別具有14微米的直徑。步驟1，清洗和漂洗。將該起始紗線傳送通過MacDermid的NewDimensions Supreme超聲攪拌溶液，然后進行DI水漂洗。
步驟2，快速蝕刻和漂洗。接下來，將該紗線傳送通過陰極電清洗機構(gòu)中的酸性清 洗劑，來自MacDermid的Metex M-639，之后進行DI水漂洗。步驟3，Woods鎳撞擊和漂洗。接下來，將該紗線傳送通過電鍍液，該電鍍液由體積 為66%的氯化鎳濃縮物(732g/l的六氯化鎳)，體積為5%的HCL，均衡去離子水構(gòu)成。在 該步驟之后是DI水漂洗。步驟4，第一功能層和漂洗。將紗線傳送通過由如下構(gòu)成的銅電鍍液0. 8-1. 1摩 爾/升的五水硫酸銅；體積為3-4. 5%的硫酸；實現(xiàn)50-100ppm氯化物的氯化物濃度的水合 氯酸；以及1.7-2. 0毫升/加侖的磷酸。漂洗是DI水。
步驟5，第二功能層和漂洗。將紗線傳送通過鎳電鍍液，該鎳電鍍液由MacDermid 預(yù)配置的其中添加有34-45g/l硼酸的巴雷特鎳氨基磺酸鹽構(gòu)成。漂洗是DI水。步驟6，第三功能層和漂洗。將紗線傳送通過銀電鍍液，該銀電鍍液由Technic提 供的預(yù)配置的Cyless Silver II專有溶液構(gòu)成。漂洗是DI水。測試。通過將金屬化紗線纏繞在以12英寸分隔開的兩個探針周圍并且使用Quad Tech 1800歐姆表測量電阻，執(zhí)行電阻測試(歐姆/單位長度)；提取10個測量結(jié)果并且取 平均。通過在Model AV-1500haus克稱上對精確切割的3英尺長紗線進行稱重，取三個測 量結(jié)果的平均并且減去紗線的基本重量來確定電鍍的金屬重量；將結(jié)果表示為總的紗線重 量的百分比。通過在平滑的直邊緣上輕微抽取3英尺長度的金屬化紗線三次來經(jīng)驗地確定 電鍍的金屬附著；金屬不應(yīng)該剝落并且電阻的任何變化不應(yīng)該超過10%。也可以通過從0 到200°C循環(huán)紗線樣本三次并且測量不應(yīng)該超過10%的電阻變化來確定電鍍的金屬附著。 通過向圍繞特氟龍管材纏繞的測試樣品施加2-3滴的Kester 951助焊劑，將該樣品浸入到 一罐熔化的焊料中幾秒鐘并且可視地檢測焊料浸濕和附著來確定可焊接性。示例1。根據(jù)優(yōu)選實施例處理由第一功能層銅以及第二功能層鎳構(gòu)成的600英尺 長度的紗線。起始紗線由單股的275根不銹鋼(AISI 316L)單絲構(gòu)成，每一單絲具有12微 米的直徑并且具有100匝/米的Z方向纏繞。該起始材料的線性電阻是9歐姆/英尺(29. 5 歐姆/米)并且其基本重量是71. 6毫克/英尺(235毫克/米)，產(chǎn)生126歐姆/克的電阻 /重量。該材料由Bekaert提供并且由代碼VN12/1X275/100Z標識。金屬化紗線具有1. 12 歐姆/英尺(3. 7歐姆/米)的電阻以及93. 4毫克/英尺(306毫克/米)的金屬重量，產(chǎn) 生12歐姆/克的標稱電阻/重量。電鍍的金屬對不銹鋼具有好的附著性。在顯微鏡下檢 查紗線束發(fā)現(xiàn)盡管80-90%的單絲被完全涂覆，但是紗線束中心剩余的絲沒有被涂覆，這 表明100匝/米的纏繞水平有點太高而不允許對所有單絲進行完全和大致均勻的涂覆。示例2。根據(jù)優(yōu)選實施例處理由第一功能層銅和第二功能層鎳構(gòu)成的600英尺長 的紗線。起始紗線由與先前示例相同的材料構(gòu)成，除了該示例中的紗線未進行纏繞之外。 該材料由Bekaert提供并且由代碼VN12/1 X 275/未纏繞標識。該金屬化紗線具有0. 70歐 姆/英尺(2.3歐姆/米)的電阻以及124.0毫克/英尺(407毫克/米)的金屬重量，產(chǎn) 生5.6歐姆/克的標稱電阻/重量。該電鍍金屬對不銹鋼具有好的附著性。在顯微鏡下檢 查紗線束發(fā)現(xiàn)所有單絲都基本被均勻涂覆。作為參考，#36AWG銅線具有34. 4毫克/英 尺(113毫克/米)的基本重量以及0.43歐姆/英尺(1.4歐姆/米)的電阻/長度，產(chǎn)生 12. 6歐姆/克的電阻/重量。示例3。對100英尺長的具有零纏繞的單股VN12/1X275進行處理以用于要求第一功能層透磁合金(80%鎳/20%鐵)的非電學(xué)應(yīng)用。對紗線束的顯微鏡檢測確認所有單 絲都基本均勻地涂覆有該金屬合金?？梢詫⒈景l(fā)明的高導(dǎo)電金屬化紗線材料有利地用于除了編織或者編結(jié)電纜屏蔽 之外的應(yīng)用中。例如，可以將該金屬化單絲或者紗線編織為適合于保護敏感電子設(shè)備的柔 性而重量輕的織物。可以將金屬化單絲切割或者割斷為切斷纖維長度并且與塑料模制化合 物混合以將RFI/EMI屏蔽結(jié)合到電子設(shè)備外圍中。也可以將金屬化單絲結(jié)合為各種形狀和 形式并且結(jié)合到非編織的纖維和材料中以適合特定目的。也可以將本發(fā)明的電鍍不銹鋼紗線用于非電學(xué)應(yīng)用中，其中尤其適合于催化介質(zhì) 的要求。催化劑作為促進劑在各種化學(xué)反應(yīng)中是無價的，但是其效率在很大程度上取決于 反應(yīng)產(chǎn)品與催化劑(參加反應(yīng)但是不會在反應(yīng)中消耗)表面的接觸速率。實際上，催化物 質(zhì)的理想配置基本是“表面”，即提供最大可能的表面面積并且具有最小可能的厚度(優(yōu)選 地為亞微米)的幾何構(gòu)造。當所討論的催化劑是諸如鈀、鉬或者銠的非常昂貴的貴金屬時， 該構(gòu)造還是最成本有效的配置。然而，為了有用，類似表面構(gòu)造的催化劑需要一些機械支撐 裝置。例如，在汽車催化轉(zhuǎn)換器中，該支撐由陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成，通過該蜂窩狀結(jié)構(gòu)經(jīng)過 和進入該過程的廢氣與涂覆在孔壁上的催化劑顆粒發(fā)生反應(yīng)?？紤]到這些要求，可以看出，當使用在具體描述的步驟4中規(guī)定的催化金屬或者 金屬合金進行電鍍時，本發(fā)明的金屬化不銹鋼紗線將采取自支撐催化介質(zhì)的形式。例如，在 一實施例中，按照這種方式金屬化的紗線長度將被松散纏繞成圈或者被緊密壓縮為塊，其 將被插入到暗盒或者罐子中以結(jié)合到汽車或者卡車排放系統(tǒng)中。即使相對短長度的這樣的 紗線也將制成高表面面積_低重量的催化介質(zhì)；為了說明由包括275個單絲并且每一單 絲具有12微米直徑且電鍍有500埃的諸如鉬的催化金屬的長度為100米的紗線形成的催 化介質(zhì)將具有大約1平方米的表面面積而重量卻小于30克。盡管本實例涉及非編織形式， 但是應(yīng)該意識到，根據(jù)應(yīng)用需要，結(jié)合有本發(fā)明的金屬化紗線的催化介質(zhì)也可以采取編織 織物或者削碎纖維的形式。這些屬性表明，電鍍有合適的催化金屬或者金屬合金，本發(fā)明的 金屬化不銹鋼紗線也將在薄膜燃料電池、水凈化系統(tǒng)以及化學(xué)處理中被有利地利用。因此，本發(fā)明并非局限于具體所示和所述的內(nèi)容，而是包括所附權(quán)利要求的全部精神和范圍。
權(quán)利要求
一種RFI/EMI屏蔽材料，包括具有多根不銹鋼單絲的導(dǎo)電紗線，每一根不銹鋼單絲被完全且基本均勻地電鍍有至少一層金屬或者金屬合金。
2.如權(quán)利要求1所述的RFI/EMI屏蔽材料，其中，所述至少一層金屬或者金屬合金的電 阻小于不銹鋼的電阻。
3.如權(quán)利要求1所述的RFI/EMI屏蔽材料，其中，所述不銹鋼單絲的直徑小于大約20 微米并且所述紗線束中的單絲的數(shù)量小于大約2000。
4.如權(quán)利要求1所述的RFI/EMI屏蔽材料，其中，所述不銹鋼單絲的直徑小于大約20 微米。
5.如權(quán)利要求1所述的RFI/EMI屏蔽材料，其中，電鍍在所述不銹鋼單絲上的所述至少 一層是厚度小于大約1000埃的由鎳構(gòu)成的第一層。
6.如權(quán)利要求5所述的RFI/EMI屏蔽材料，包括由電鍍在所述第一層上的任何可電鍍 金屬或者金屬合金構(gòu)成的第二層。
7.如權(quán)利要求6所述的RFI/EMI屏蔽材料，包括由電鍍在所述第二層上的任何可電鍍 金屬或者金屬合金構(gòu)成的第三層。
8.如權(quán)利要求7所述的RFI/EMI屏蔽材料，包括由電鍍在所述第三層上的任何可電鍍 金屬或者金屬合金構(gòu)成的第四層。
9.如權(quán)利要求1所述的RFI/EMI屏蔽材料，包括由電鍍在所述第一層上的任何可電鍍 金屬或者金屬合金構(gòu)成的第二層。
10.如權(quán)利要求9所述的RFI/EMI屏蔽材料，包括由電鍍在所述第二層上的任何可電鍍 金屬或者金屬合金構(gòu)成的第三層。
11.如權(quán)利要求1所述的RFI/EMI屏蔽材料，其中，所述導(dǎo)電紗線具有小于大約2歐姆 /英尺的電阻/長度以及小于大約15歐姆/克的電阻/重量。
12.—種由權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電紗線切割或者割斷而成的切斷纖維。
13.一種包含有編織的RFI/EMI屏蔽的同軸電纜，所述編織的RFI/EMI屏蔽由權(quán)利要求 1所述的導(dǎo)電紗線構(gòu)成。
14.一種管狀套筒形式的編織的RFI/EMI電纜屏蔽，所述管狀套筒由權(quán)利要求1所述的 導(dǎo)電紗線構(gòu)成。
15.一種由權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電紗線構(gòu)成的外層編織的RFI/EMI電纜屏蔽。
16.一種包含有權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電紗線的織物。
17.一種包含有權(quán)利要求1所述的導(dǎo)電紗線的無紡織物。
18.—種由至少兩股權(quán)利要求1所述的紗線纏繞在一起組成的合成紗線。
19.一種導(dǎo)電紗線，包括多根不銹鋼單絲，每一根不銹鋼單絲具有小于大約20微米的直徑并且每一根不銹鋼 單絲具有完全且基本均勻地電鍍在其上的至少一種金屬或者金屬合金的電鍍涂層。
20.—種導(dǎo)電多纖維，包括多根金屬化單絲，每一根金屬化單絲包括直徑小于大約20微米的不銹鋼單絲；以及完全且基本均勻地電鍍在所述不銹鋼單絲上并且電阻低于不銹鋼的電阻的至少一種金屬或者金屬合金的電鍍涂層。
21.如權(quán)利要求20所述的導(dǎo)電多纖維，其中，電鍍在所述不銹鋼單絲上的所述至少一 層是厚度小于大約1000埃的由鎳構(gòu)成的第一層。
22.如權(quán)利要求21所述的導(dǎo)電多纖維，包括由電鍍在所述第一層上的任何可電鍍金屬 或者金屬合金構(gòu)成的第二層。
23.如權(quán)利要求22所述的導(dǎo)電多纖維，包括由電鍍在所述第二層上的任何可電鍍金屬 或者金屬合金構(gòu)成的第三層。
24.如權(quán)利要求23所述的導(dǎo)電多纖維，包括由電鍍在所述第三層上的任何可電鍍金屬 或者金屬合金構(gòu)成的第四層。
25.如權(quán)利要求20所述的導(dǎo)電多纖維，包括由電鍍在所述第一層上的任何可電鍍金屬 或者金屬合金構(gòu)成的第二層。
26.如權(quán)利要求25所述的導(dǎo)電多纖維，包括由電鍍在所述第二層上的任何可電鍍金屬 或者金屬合金構(gòu)成的第三層。
27.如權(quán)利要求20所述的導(dǎo)電多纖維，其中，每一根所述單絲具有厚度小于大約1000埃的鎳層；電鍍在所述鎳層上的由銅構(gòu)成的第一層；以及電鍍在所述由銅構(gòu)成的第一層上并且由與銅兼容且防止氧化和腐蝕的金屬或者金屬 合金構(gòu)成的第二層。
28.如權(quán)利要求27所述的導(dǎo)電多纖維，其中，每一根所述單絲具有電鍍在所述由銅構(gòu)成的第一層上并且由能夠?qū)⒑噶辖Y(jié)合到其上的金屬或者金屬合金 構(gòu)成的第二層。
29.如權(quán)利要求27所述的導(dǎo)電多纖維，其中，每一根所述單絲具有電鍍在可以將焊料結(jié)合到其上的金屬或者金屬合金構(gòu)成的所述第二層上的第三層。
30.如權(quán)利要求20所述的導(dǎo)電多纖維，其中，至少一種金屬或者金屬合金的所述電鍍 涂層包括來自由黃銅、錫、鋅、鎳、金、銀、鉬、鈀、銠、鎘、鉻和透磁合金構(gòu)成的組中的金屬或者金屬合金。
31.如權(quán)利要求27所述的導(dǎo)電多纖維，其中，所述第二層由來自由鎳、錫、鉻和貴金屬 以及錫/鉛和錫/銀構(gòu)成的組中的金屬或者金屬合金構(gòu)成。
32.如權(quán)利要求29所述的導(dǎo)電多纖維，其中，所述第三層是來自由銀、錫、錫/鉛和金構(gòu) 成的組中的金屬或者金屬合金。
33.如權(quán)利要求28所述的導(dǎo)電多纖維，其中，所述第二層是來自由銀、錫、錫鉛和金構(gòu) 成的組中的金屬或者金屬合金。
全文摘要
本發(fā)明公開一種由多根微米直徑的不銹鋼單絲形成的紗線或者多纖維，所述不銹鋼單絲通過電解沉積的金屬或者金屬合金材料的一個或者多個涂層而表現(xiàn)出更大的導(dǎo)電性。本發(fā)明提供的金屬化紗線具有很小的電阻，因而在電性能方面具有優(yōu)點，并且尤其可用作RFI/EMI屏蔽材料。
文檔編號H01B7/00GK101828239SQ200880104696
公開日2010年9月8日 申請日期2008年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月16日
發(fā)明者J·E·哈勒, T·F·伯克 申請人:微金屬技術(shù)公司