抗电偶腐蚀电磁屏蔽密封压条的制作方法

文档编号:14477926
研发日期:2018/5/19

本发明涉及一种主要用于机箱、机柜电子设备的电磁屏蔽密封压条



背景技术:

长期以来,机箱、机柜等大型电子设备,多以混炼银粉或铝镀银粉的橡胶制备的机箱、机柜电子设备,通常采用单一导电橡胶垫与机柜盖门间形成电磁屏蔽结构。由于机箱、机柜电子设备体积大,通风散热结构的存在,整机水汽密封性差,甚至不密封。自然环境中的水汽因吸附了二氧化硫、二氧化氮、氮、二氧化碳、盐雾等而形成的电解液,直接浸润、浸湿、浸泡采用单一导电橡胶垫形成与机箱、机柜间的电磁屏蔽结构,由于导电橡胶垫中的银粉金属和机箱、机柜铝合金基体存在电位差,电磁屏蔽结构接触界面处发生电化学反应,导致电磁屏蔽结构中作为阳极的机箱、机柜铝合金基体被腐蚀(即不同金属相容性的电偶腐蚀),进而造成机箱、机柜电子设备的电磁屏蔽失效,抗电磁干扰能力下降,严重影响机箱、机柜电子设备的电磁兼容性,电子设备环境适应性显著降低。同时铝合金机箱、机柜被腐蚀,合金发生了严重的局部腐蚀,表面存在深的腐蚀坑和宽而长的腐蚀裂纹。由于大型电子设备抗电偶腐蚀性能较差,而且拆装维修困难,严重影响设备保障性能和使用寿命,经济损失严重。

在实际湿热和盐雾恶劣气候环境中,电偶腐蚀的影响因素包括电偶序的影响、环境因素的影响、面积效应、电偶对间距的影响等。这种单一导电橡胶垫实现的机箱、机柜电子设备电磁屏蔽结构,在腐蚀介质环境中,由于机箱、机柜采用的轻金属合金标准电极电位很低,化学活性高,其表面无法形成具有保护性的氧化膜。当与其它金属接触时,它往往作为阳极而遭受电偶腐蚀。电偶腐蚀除了加速轻金属合金阳极构件的腐蚀破坏外,还可以诱发点蚀、缝隙腐蚀等工程中更危险的腐蚀破坏,导致了机箱、机柜电偶腐蚀和电磁屏蔽性能失效的质量事故频发,经济损失严重,已成为业界亟待解决的工程技术难题。

自然界中,发生电化学反应的条件普遍存在,因此,电偶腐蚀具有普遍性。对大多数电偶腐蚀来说,腐蚀电解质主要是指凝聚在材料表面上含有某些杂质(氯化物、硫酸盐等) 的水膜或溶液。腐蚀电解质必须连续的存在于不同材料之间,构成腐蚀电池的离子导电支路。在金属电偶序中轻金属是最活泼的金属之一,铝、镁合金与其他金属连接时总是充当活泼的阳极而最先受到腐蚀。在实际应用中,由于机械结构及其导电性的要求,金属零件间的直接接触是无法完全避免的。电偶腐蚀实际上是宏观腐蚀电池的一种,金属间发生电化学反应、产生电偶腐蚀应具有下列三个基本条件,一,存在不同自腐蚀电位的足够电位差,如I类良好环境(室内环境、室外遮蔽环境)下,电位差超过0.25V电偶腐蚀也将明显发生,电偶电流随电位差的增大而增大。轻金属合金与跟它偶接的金属之间的电位差越大,轻金属合金作为阳极就越容易被加速腐蚀;二,腐蚀电解质必须连续的存在于不同材料之间,即直接接触或通过其它导体连接;三,有电解液存在和存在不同自腐蚀电位的材料。也就是说,只要缺失上述任何一个条件,电化学反应不发生,电偶腐蚀就不会发生。

在电子设备电磁屏蔽工程设计中,由于受到材料、工艺、结构、功能等综合因素的限制,电磁屏蔽结构中导电衬垫与机箱、机柜金属基体必须是接触的,并且导电衬垫多采用橡胶参杂银粉或铝镀银粉混炼硫化成型,其与机箱、机柜铝合金基体间的标准电极电位差达 2.47V,远高于上述I类良好环境发生电偶腐蚀的电极电位差大于0.25V的标准条件。因此,杜绝电化学反应发生的电解液存在的必要条件是防止机箱、机柜电子设备电磁屏蔽结构发生电偶腐蚀,提高电磁屏蔽结构本身的抗电偶腐蚀的能力是解决上述问题的最直接、最有效的途径之一。

为解决电子设备电磁屏蔽结构在盐雾环境、腐蚀介质中,不同金属接触发生电偶腐蚀,环境适应性差的工程技术难题,工程技术专家们设计了多种技术方案。其中,在微波/毫米波电路组件中,兼顾高频电路防护的技术方案,多以低温钎焊、激光焊或平行缝焊等特种焊接封装技术,实现气密封与电磁屏蔽的复合防护。这种技术方案存在工艺复杂而质量控制难、维修性差或不可维修的缺点,仅适用于微波/毫米波电路组件等小型化电子设备的电磁屏蔽和气候环境防护。

20世纪90年代,针对电子设备抗恶劣环境总体要求,相关标准提出了“当采用一种密封件不能同时满足气密(水密)和电磁屏蔽两种功能时,水汽密封和电磁屏蔽应分别进行,水汽密封体应设置在外层,电磁屏蔽结构体应设置在内层,紧固件设置在最外层”的密封性设计要求。但这种水汽密封和电磁屏蔽分别实施的解决方案,则存在着占用体积大,实装性差的实际工程问题。在此基础上,为适应电子设备小型化和轻量化要求,将外侧水汽密封体和内侧电磁屏蔽体集成制造复合一体,形成一种既能实现电子设备的水汽密封,又能对电子设备的电磁泄漏发生能量起衰减作用的“密封屏蔽衬垫”。这种具备了结构紧凑、维修性好、实装性好的“密封屏蔽衬垫”,应用于非密封机箱、机柜的电磁屏蔽结构中时,位于机箱、机柜内侧的电磁屏蔽体会受到来自机箱、机柜内部电解液的浸润、浸湿、浸泡,亦将导致电磁屏蔽结构的电偶腐蚀。因此,这种“密封屏蔽衬垫”仅能解决永久密封模块等小型电子设备的水汽密封和电磁屏蔽环境适应性问题,不能解决非密封机箱、机柜电子设备的电磁屏蔽和环境适应性问题。



技术实现要素:

为满足机箱、机柜电子设备电磁兼容性和环境适应性要求,本发明的目的是针对现有技术单一导电橡胶垫、密封屏蔽衬垫存在的不能实现导电橡胶垫水汽密封而导致机箱、机柜电子设备中电磁屏蔽结构发生电偶腐蚀的不足之处,提供一种抗腐蚀能力强,电磁屏蔽效能高,结构紧凑体积小,可靠性高寿命长,自身能实现导电胶垫水汽密封的抗电偶腐蚀电磁屏蔽密封压条,以解决应用单一导电橡胶垫或密封屏蔽衬垫带来的机箱、机柜电子设备电磁屏蔽结构存在的电偶腐蚀的普遍性工程问题。

为实现上述目的,本发明提供的一种制备抗电偶腐蚀电磁屏蔽密封压条,包括与机箱、机柜金属基体接触的电磁屏蔽密封压条,其特征在于:所述的电磁屏蔽密封压条由外层绝缘橡胶条1→中层导电橡胶条2←内层绝缘橡胶条3复合成型一体的夹层结构,其中,中层导电橡胶条2以凸圆的形式夹连于外层绝缘橡胶条1与内层绝缘橡胶条3形成的沟槽之间,中层导电橡胶条2实现机箱、机柜电子设备金属基体接触的电磁屏蔽,外层绝缘橡胶条1和内层绝缘橡胶条3与中层导电橡胶条2的凸圆条及其形成的弹性挤压沟槽实现机箱、机柜电子设备金属基体接触的自身水汽密封。

一种制备上述抗电偶腐蚀的电磁屏蔽密封压条的方法,具有如下技术特征:首先采用高导电率银粉或铝镀银粉中间合金与橡胶混合,按导电率≤3Ω/m,绝缘电阻≥ 300MΩ需求的控制中间合金成分和硅橡胶的加入量混炼导电橡胶,半固化预压成型混炼导电橡胶;其次,将上述预成型半固化导电橡胶条放置在复合成型模具的复合成型模具上模6 与复合成型模具下模7的凸条模型中;最后,在50℃~60℃、0.5小时~1.0小时条件下,半固化导电橡胶条在复合成型模具的复合成型模具上模6与复合成型模具下模7的凸条模型中,将外层绝缘橡胶条1、中层导电橡胶条2和内层绝缘橡胶条3压制成型一体。

本发明相比于现有技术单一导电橡胶垫和“密封屏蔽衬垫”具有如下有益效果:

1抗腐蚀能力强,电磁屏蔽效能高。本发明采用绝缘电阻≥300MΩ外层绝缘橡胶条1和内层绝缘橡胶条3,实现对导电率≤3Ω/m中层导电橡胶条2的水汽密封,绝缘性能好、疏水性好、性能稳定。橡胶与基体同质橡胶混炼银粉或铝镀银粉的低电阻率的导电橡胶复合成型一体,形成外层绝缘橡胶条1→中层导电橡胶条2←内层绝缘橡胶条3夹层结构的电磁屏蔽密封压条,减少了中层导电橡胶条2合金腐蚀表面的活性点。

2实现机箱、机柜电子设备的电磁屏蔽,外层绝缘橡胶条1和内层绝缘橡胶条3实现电磁屏蔽密封压条中中层导电橡胶条2自身的水汽密封,杜绝了中层导电橡胶条2与机箱、机柜金属基体接触部位电解液的存在,进而防止了机箱、机柜电子设备电磁屏蔽结构电偶腐蚀的发生。在电磁屏蔽密封压条实现的机箱、机柜电子设备电磁屏蔽中,通过控制两外层外层绝缘橡胶条1和内层绝缘橡胶条3的25%~30%的压缩量实现对中层导电橡胶条2的水汽密封,杜绝了电磁屏蔽密封压条中间层中层导电橡胶条2和机箱、机柜金属基体4、5电磁屏蔽密封处无电解液存在,中层导电橡胶条2与机箱、机柜金属基体4、5间缺乏电化学反应发生的“电解液存在”必要条件,从而中间层中层导电橡胶条2和机箱、机柜金属基体4、 5间的电偶腐蚀不发生,抗腐蚀能力强;通过控制电磁屏蔽密封压条中间层中层导电橡胶条 2的20%~25%的压缩量,中层导电橡胶条2与机箱、机柜金属基体4、5电接触良好,电磁屏蔽效能≥60dB(频率≤10GHz),电磁屏蔽效能高,保证了机箱、机柜电子设备的高屏蔽效能要求。解决了现有技术应用单一导电橡胶垫或密封屏蔽衬垫带来的机箱、机柜电子设备电磁屏蔽结构存在的电偶腐蚀的普遍性工程问题。

3结构紧凑体积小,可靠性高寿命长。本发明采用绝缘性能好、疏水性好、性能稳定的橡胶与基体同质橡胶混炼银粉或铝镀银粉的低电阻率的导电橡胶复合成型一体,形成外层绝缘橡胶条1→中层导电橡胶条2←内层绝缘橡胶条3夹层结构的电磁屏蔽密封压条。由于中层导电橡胶条2与外层绝缘橡胶条1和内层绝缘橡胶条3的橡胶基体相同,复合成型后外层绝缘橡胶条1、中层导电橡胶条和内层绝缘橡胶条3的橡胶基体结合一体,具有外层绝缘橡胶条1→中层导电橡胶条2←内层绝缘橡胶条3夹层结构复合成型一体的技术特征,整体抗撕裂能力强,且这种橡胶伸展性高、模量低,性能稳定,可在-60℃~180℃温度下长期工作15年以上,可靠性高寿命长。可在盐雾腐蚀条件下安全使用,能够满足机箱、机柜电子设备电磁兼容性、防护性、维修性、可靠性、实装性和成本性。

本发明适用于金属基体接触的不同金属相容性的室内大气,控制湿度变化;室内大气,湿度不控制;户外气候,乡村大气;户外气候,工业/沿海大气环境;舰船舱内气候,海洋大气环境的电磁屏蔽衬垫,特别是机箱、机柜电子设备的电磁屏蔽和环境防护的密封用电磁屏蔽衬垫。

附图说明

图1是本发明抗电偶腐蚀电磁屏蔽密封压条的构造形状示意图。

图2是图1的剖视图。

图3是本发明在机箱、机柜金属基体接触的电磁屏蔽实施例的剖视图。

图4是本发明电磁屏蔽密封压条复合成型模具模压成型剖视图。

图5是图4复合成型模具分解图。

图6是复合成型模具上模仰视图。

图7是复合成型模具下模俯视图。

图中:1外层绝缘橡胶条,2中层导电橡胶条,3内层绝缘橡胶条,4机箱、柜门,5 机箱、柜体,6复合成型模具上模,7复合成型模具下模,8导销。

具体实施方式

参阅图1~图2。在以下描述的实施例中,一种抗电偶腐蚀电磁屏蔽密封衬垫,由外层绝缘橡胶条1、中层导电橡胶条2、内层绝缘橡胶条3组成,它具有外层绝缘橡胶条1→中层导电橡胶条2←内层绝缘橡胶条3夹层结构,其中,中层导电橡胶条2以凸圆的形式夹连于外层绝缘橡胶条1与内层绝缘橡胶条3形成的沟槽之间,中层导电橡胶条2实现机箱、机柜电子设备金属基体接触的电磁屏蔽,外层绝缘橡胶条1和内层绝缘橡胶条3与中层导电橡胶条2的凸圆条及其形成的弹性挤压沟槽实现机箱、机柜电子设备金属基体接触的自身水汽密封。

参阅图3~图7。首先采用高导电率银粉或铝镀银粉中间合金与橡胶混合,按导电率≤3Ω/m需求的控制中间合金成分和硅橡胶的加入量混炼导电橡胶,半固化预压成型混炼导电橡胶条。同时,按绝缘电阻≥300MΩ需求的控制生橡胶成分混炼绝缘橡胶,半固化预压成型混炼绝缘橡胶条;其次,按外层绝缘橡胶条1→中层导电橡胶条2←内层绝缘橡胶条3 夹层结构形式,将上述预成型半固化导电橡胶条和半固化绝缘橡胶条放置在复合成型模具的复合成型模具上模6与复合成型模具下模7的凸条模型中,然后通过导销8定位合上复合成型模具上模6;

最后,在50℃~60℃、0.5小时~1.0小时条件下,复合成型模具中硫化,半固化导电橡胶条和半固化绝缘橡胶条在复合成型模具的复合成型模具上模6与复合成型模具下模7的凸条模型中,将外层绝缘橡胶条1、中层导电橡胶条2和内层绝缘橡胶条3压制成型一体,形成中层导电橡胶条2以凸圆的形式夹连于外层绝缘橡胶条1与内层绝缘橡胶条3间的“山峰”形电磁屏蔽密封压条。

中间合金可以以铝镀银粉为基体合金,以铝镀银粉形式加入稀土Ce,按导电率≤3Ω /m需求控制中间合金Ce成分的加入量,制备出铝镀银粉-Ce中间合金与橡胶混合导电橡胶。

稀土Ce能降低铝镀银粉合金中α和β相的几何尺寸,细化晶粒,促进合金元素在合金中的均匀分布,减少有害元素及夹杂的含量和气孔率,在上述因素的综合作用下,合金腐蚀表面各相之间的电位差降低,腐蚀表面的活性点减少,使铝镀银粉合金自身的抗腐蚀性能得以提高。

在以下描述的实施例中,中层导电橡胶条2压缩量控制在20%~25%范围,外层绝缘橡胶条1和内层绝缘橡胶条3压缩量控制在25%~30%范围。

抗电偶腐蚀电磁屏蔽密封压条安装于机箱、机柜电子设备电磁屏蔽结构中的电磁屏蔽密封压条的中层导电橡胶条2压缩量控制在20%~25%范围,外层绝缘橡胶条1和内层绝缘橡胶条3压缩量控制在25%~30%范围。

以上所述的仅是本发明的优选实施例。应当指出,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干变形和改进。

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