한다 쉴드 나선형 튜브 개스킷: 종합적인 분류 및 재료 가이드

중국 후난성 천저우시
Handa Shield Spiral Tubes Gaskets-Handashielding

한다 쉴드 나선형 튜브 개스킷

I. 한다 쉴드 나선형 튜브 개스킷 소개

한다 쉴드 나선형 튜브 개스킷 는 민감한 전자 시스템을 외부 전자기 노이즈로부터 보호하거나 내부 소스로부터의 방출을 차단하는 데 사용되는 중요한 부품입니다. 나선형 권선 설계로 유연성, 내구성, 높은 차폐 효과(SE)가 결합되어 있습니다. 소재 선택은 극한 환경(온도, 부식, 기계적 스트레스)에서의 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 이 가이드에서는 특수 합금과 그 응용 분야를 살펴봅니다.

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II. 스테인리스 스틸 나선형 튜브

스테인리스 스틸(SS) 는 전도성, 내식성, 비용 효율성의 균형으로 인해 EMI 차폐에 가장 널리 사용되는 소재입니다. 하위 유형은 특정 요구 사항을 충족하기 위해 구성이 다양합니다.

1. 오스테나이트 계 스테인리스강

오스테나이트강은 성형성과 내식성이 뛰어난 비자기성 크롬-니켈 합금입니다.

a. SS 301

  • 구성: 16-18% Cr, 6-8% Ni, 0.15% C.
  • 속성:
    • 높은 인장 강도(냉간 가공 시 최대 1,600MPa).
    • 중간 정도의 내식성(실내/건조한 환경에 적합).
    • 냉간 가공으로 자기 투과성이 증가합니다.
  • EMI 차폐 애플리케이션:
    • 가전제품(예: 스마트폰 내부 차폐).
    • 높은 강도가 요구되는 로봇 공학 분야의 유연한 도관.
    • 비부식성 환경에서 304를 대체할 수 있는 비용 효율적인 대안입니다.
  • 제한 사항:
    • 염화물이 풍부한 환경에서는 응력 부식 균열이 발생하기 쉽습니다.

b. SS 304(A2 스테인리스)

  • 구성: 18% Cr, 8% Ni, 0.08% C.
  • 속성:
    • 301 대비 우수한 내식성(최대 870°C까지 산화 방지).
    • 탄소 함량이 낮을수록 카바이드 침전이 최소화됩니다.
    • 어닐링된 상태에서는 비자성입니다.
  • 애플리케이션:
    • 의료 영상 장비(MRI실).
    • 약한 화학 물질에 노출된 산업 자동화 시스템.
    • 식품 가공 EMI 차폐(FDA 준수).
  • 표준: ASTM A240, MIL-DTL-32139.

c. SS 316/316L

  • 구성: 16-18% Cr, 10-14% Ni, 2-3% Mo, 0.03% C(316L).
  • 주요 이점:
    • 몰리브덴은 염화물에 대한 내성을 강화합니다(해양/해외 사용에 이상적).
    • 316L의 저탄소 소재는 용접 시 감작을 방지합니다.
  • 성능 지표:
    • 차폐 효과: 60~100dB(1MHz~10GHz).
    • 작동 온도: -200°C ~ +800°C(진공 어닐링).
  • 애플리케이션:
    • 항공 우주 항공 전자 공학(MIL-STD-810에 따른 염무 저항성).
    • 제약 클린룸(위생 패시베이션).
    • 원자로 계측(방사선 + 부식).

2. 침전 경화 스테인리스 스틸: SS 17-7 PH

  • 구성: 17% Cr, 7% Ni, 1% Al, 0.09% C.
  • 열처리:
    • 용액을 1,040°C에서 어닐링한 후 480~620°C에서 숙성하여 마르텐사이트 변형을 진행합니다.
  • 기계적 특성:
    • 인장 강도: 1,380MPa(숙성).
    • 높은 내피로성.
  • EMI 이점:
    • 주기적인 스트레스에서도 차폐 효율을 유지합니다.
    • 에이징을 통해 자기 속성을 조정할 수 있습니다.
  • 애플리케이션:
    • 군용 안테나 차폐(MIL-STD-461 준수).
    • 오일/가스 다운홀 센서(H2S 저항).
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III. 티타늄 나선형 튜브

티타늄은 탁월한 중량 대비 강도 비율과 생체 적합성을 제공하여 틈새 EMI 차폐 애플리케이션에 이상적입니다.

1. 상업적으로 순수한(CP) 티타늄(1~4등급)

  • 2등급: 가장 일반적(0.25% O, 99% Ti).
    • 전도도: 3% IACS(강철보다 낮으며 두께에 따라 보정됨).
    • 차폐 메커니즘: 표면 전도성으로 인한 반사율.
  • 애플리케이션:
    • 이식형 의료 기기(MRI 호환성).
    • 위성 차폐(우주에서의 열 안정성).

2. 티타늄 합금(5등급: Ti-6Al-4V)

  • 구성: 6% Al, 4% V.
  • 속성:
    • 인장 강도: 1,000MPa(CP 티타늄의 2배).
    • 내식성: 염화물, 산에 대한 내성.
  • EMI 성능:
    • 최대 40GHz까지 유효합니다(5G mmWave에 적합).
    • 열팽창이 적어 신호 드리프트를 방지합니다.
  • 애플리케이션:
    • 극초음속 미사일 전자 장치(공기열 안정성).
    • 심해 ROV(고압 + EMI 차폐).

IV. 소재 비교표(스테인리스 스틸과 티타늄)

속성SS 304SS 316L17-7 PHTi-6Al-4V
밀도(g/cm³)7.98.07.84.4
인장 강도(MPa)5055151,3801,000
내식성Good우수보통우수
차폐(dB @1GHz)85908070
비용 지수1.01.53.010.0

V. 설계 고려 사항

  1. 나선형 지오메트리:
    • 피치 및 오버랩 비율은 유연성 대 차폐 연속성을 최적화합니다.
    • 티타늄 스프링백에는 특수 와인딩 도구가 필요합니다.
  2. 표면 처리:
    • 패시베이션(SS): 질산 배스가 산화크롬 층을 강화합니다.
    • 아노다이징(Ti): 고전압 절연을 위한 두꺼운 산화물.
  3. 가입 방법:
    • 진공 시스템의 밀폐 밀봉을 위한 레이저 용접.
    • 하이브리드 금속-폴리머 실드용 전도성 에폭시.

VI. 베릴륨 구리(BeCu) 나선형 튜브

베릴륨 구리는 전기 전도성, 내피로성, 비자성 특성의 독특한 조합으로 높이 평가받는 고성능 합금입니다.

1. 구성 및 성적

  • C17200(합금 25):
    • 1.8-2.0% Be, 0.2-0.6% Co/Ni, 균형 Cu.
    • 구리 합금 중 가장 높은 강도(최대 1,400MPa)를 자랑합니다.
  • C17500(합금 3):
    • 0.4-0.7% Be, 1.4-2.2% Co, 전도도는 낮지만 열 안정성이 향상되었습니다.

2. 주요 속성

  • 전기 전도성22-60% IACS(에이징을 통해 조정 가능).
  • 열 전도성: 105W/m-K(3x 스테인리스 스틸).
  • 비스파크: 폭발성 환경(ATEX/IECEx)에 이상적입니다.
  • 피로 저항: 100,000회 이상의 플렉스 사이클을 균열 없이 견뎌냅니다.

3. EMI 차폐 성능

  • 차폐 효과: 100-120dB(광대역, 10MHz-10GHz).
  • 표면 마감: 무전해 니켈 도금으로 내산화성을 높였습니다.

4. 애플리케이션

  • 항공우주: 전투기(F-35 라이트닝 II)의 항공 전자 공학 차폐.
  • 텔레콤: 5G mmWave 안테나(28GHz에서 낮은 신호 손실).
  • 의료: MRI 호환 수술 도구(비자기성).

5. 안전 고려 사항

  • 가공 시에는 OSHA를 준수하는 관리가 필요합니다(베릴륨 분진은 독성이 있음).
  • 대안: 저위험 애플리케이션을 위한 인청동.
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VII. 엘길로이®(코발트-크롬-니켈 합금)

엘길로이는 내식성과 기계적 안정성이 뛰어난 코발트 기반 초합금입니다.

1. 구성

  • 40% Co, 20% Cr, 15% Ni, 7% Mo, 2% Mn, 0.04% C.

2. 성능 이점

  • 내식성: 바닷물 속 핏팅에 대한 내성(ASTM G48).
  • 온도 범위200°C ~ +600°C(탄력성 유지).
  • 자기 속성: 냉간 가공 후에도 자성이 없습니다.

3. EMI 차폐 사용 사례

  • 석유 및 가스: 사워 가스 유정의 해저 탯줄(H2S 저항).
  • 방어: 레이더 시스템용 EMI 개스킷(MIL-DTL-83528).
  • 의료: 이식형 신경 자극기(ISO 10993에 따른 생체 적합성).

VIII. 하스텔로이®(니켈-몰리브덴-크롬 합금)

하스텔로이 합금은 극한의 화학 및 열 환경에서 탁월한 성능을 발휘합니다.

1. 공통 성적

  • 하스텔로이 C-276:
    • 57% Ni, 16% Mo, 15% Cr, 4% W.
    • 염산, 황산에 대한 내성이 있습니다.
  • 하스텔로이 C-22:
    • 산화 매체(질산, Fe³⁺)를 위한 더 높은 Cr(22%).

2. EMI 차폐의 이점

  • 내화학성: 50°C에서 98% H2SO4의 영향을 받지 않습니다.
  • 열 안정성: 최대 1,100°C(산화) 작동 범위.
  • 차폐 효과75-90dB(벽 두께에 따라 다름).

3. 산업 애플리케이션

  • 화학 처리: HCl 생산 시 리액터 EMI 차폐.
  • 에너지: 연료 전지 스택(부식 + EMI 보호).
  • 공간: 로켓 엔진 원격 측정 시스템(열충격 저항).

IX. 고급 재료 비교

1. 성능 표

속성BeCu C17200엘길로이®하스텔로이 C-276
밀도(g/cm³)8.38.98.9
인장 강도(MPa)1,4001,600790
전도성(% IACS)2221.5
최대 작동 온도(°C)4006001,100
차폐(dB @1GHz)1108575

2. 하이브리드 소재 솔루션

  • 구리 피복 스테인리스 스틸: SS의 강도와 Cu의 전도성(0.1mm 두께에서 60dB SE)을 결합한 제품입니다.
  • 다층 튜브: 엘길로이 외부 레이어 + 진동 + EMI 차폐를 위한 BeCu 내부 레이어.

X. 테스트 및 인증

1. EMI 표준

  • MIL-STD-461G: 방사 방출(RE102) 및 민감성(RS103).
  • IEEE 299-2006: 인클로저의 차폐 효과(10kHz-40GHz).

2. 환경 테스트

  • 염수 분무(ASTM B117): 해양 등급 합금(316L, 하스텔로이)의 경우 5,000시간 이상.
  • 열 순환(MIL-STD-810H)항공우주 부품의 경우 -65°C ~ +150°C.
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XI. 사례 연구

  1. 군용 무인 항공기: 데이터링크의 엘길로이 나선형 튜브는 모래 마모(MIL-STD-810)와 전파 방해에 강합니다.
  2. 심장 박동기: BeCu 쉴드는 마이크로파의 전자파를 차단하는 동시에 MRI에도 안전합니다.
  3. 5G 인프라: 기지국의 하스텔로이 C-276 튜브는 해안 부식을 견뎌냅니다.
  1. 적층 제조: 경량화를 위한 격자 구조의 3D 프린팅 인코넬 718 나선형 튜브.
  2. 스마트 차폐: 전압 튜닝을 통한 적응형 SE를 갖춘 그래핀 코팅 튜브.
  3. 지속 가능성: 친환경 전자제품을 위한 재활용 가능한 티타늄 튜브(RoHS/REACH).

결론

한다 쉴드 나선형 튜브 개스킷의 소재 선택은 전도성, 환경 저항성, 비용의 균형을 맞추는 데 달려 있습니다. 스테인리스강이 일반적인 용도를 지배하는 반면, BeCu, 엘길로이, 하스텔로이와 같은 합금은 항공우주, 의료 및 화학 분야의 틈새 수요를 해결합니다. 하이브리드 소재와 스마트 코팅의 미래 혁신은 더 가볍고 적응력이 뛰어난 솔루션을 약속합니다.