Файл: Бушминский, И. П. Изготовление элементов конструкций СВЧ. Волноводы и волноводные устройства учеб. пособие.pdf

Наиболее часто применяется пирофосфатный электро­ лит. В последнее время его вытесняет кремнефтористый электролит, позволяющий вести наращивание волновод­ ных корпусов при повышенных плотностях тока, что зна­ чительно снижает время наращивания (в 6—7 раз по сравнению с сернокислым электролитом).

122

Температура электролита не должна превышать 20—■ 25° С, ее повышение увеличивает количество кристаллов в осадке, вызывает депдритообразование и усиливает гидролиз кремнефтористовородной кислоты с выделени­ ем коллоидной кремниевой кислоты.

Для предотвращения дендритообразования начальная плотность тока должна составлять не более 2 а/дм2 в те­ чение первых четырех часов. Затем постепенно повыша­ ют плотность тока до 10—12 а/дм2. Для того чтобы из­ бежать повышения температуры при работе с большой плотностью тока, ванна должна быть оборудована холо­ дильной установкой. Обычно это змеевик с проточной холодной водой.

Время наращивания зависит от требуемой толщины. Для 2—4 миллиметрового покрытия оно лежит в преде­ лах 25—40 ч. Аноды завешиваются в бязевых чехлах. Соотношение катодной и анодной поверхности 1 :3. Оправки должны загружаться на электролиз под током.

Перед повторным завешиванием оправки производят ее травление в течение 3 сек в азотной кислоте с после­ дующей промывкой в холодной воде, которое необхо­ димо для удаления пленки окислов с поверхности осадка.

Удаление неразрушаемьтх оправок из наращенного волноводного корпуса производится одним из следующих способов.

Если оправка изготовлена из нержавеющей стали или титановых сплавов, в результате плохого сцепления по­ крытия с этими металлами производится поверхностное отделение. При этом снятие волноводных корпусов с форм осуществляется на ручном приспособлении или гидравлическом прессе (рис. 2.12, 2.14) не позднее, чем через 24 ч после наращивания.

Если форма разъемная, то ее отделяют по частям, в зависимости от конструкции. При извлечении форм используются приспособления, чтобы обеспечить направ­ ление движения формы.

Когда оправка изготовлена из инвара, а волноводный корпус — из меди или серебра, разница коэффициентов теплового расширения формы и осадка достаточно вели­ ка, что позволяет при нагревании корпуса удалить фор­

123

му с малыми усилиями и без деформаций. Нагревание применяется и для удаления форм из нержавеющей ста­ ли. Для миллиметрового диапазона волноводные корпу­ са настолько малы, что использование разницы коэффи­

зии покрытия к металлу формы и получить высокое ка­ чество токонесущей поверхности.

С помощью возвратных форм можно получить волно­ водные корпуса по 2-му классу точности. Основной при­

124

чиной их неточности (помимо неточности формы) яв­ ляется сжатие корпуса в момент извлечения оправки. Чистота токонесущей поверхности корпуса несколько

Удаление их производится вытравливанием или выплав­ лением. Если для изготовления формы используются алюминиевые сплавы, то для их растворения используют щелочи (например, NaOH).

При изготовлении волноводов миллиметрового диа­ пазона скорость травления мала (вследствие малой по­ верхности взаимодействия и трудности удаления отходов растворения), а время на выполнение процесса велико. Длительная выдержка токонесущей поверхности в щело­ чи приводит к образованию на ней раковин, что вызы­ вает ухудшение электрических параметров волноводного корпуса и его брак. Так, при концентрации едкого натра 150—200 г/л и температуре раствора 90—100° С раст­ равливание канала волновода составляет 0,14 мкм/ч при длительности процесса 15—20 ч.

Уменьшение растравливания достигается использова­ нием пустотелых оправок. При этом процесс травления идет относительно равномерно. Скорость растворения оправки можно увеличить повышением температуры ще­ лочи до 150—250° С. Применение для форм сплавов алю­ миния, содержащих медь, ускоряет процесс растворения.

При использовании для изготовления разрушаемых форм сплавов, имеющих низкую температуру плавления, точность размеров и чистота токонесущей поверхности волноводных корпусов ниже, чем у корпусов, полученных на формах из алюминиевых сплавов.

Применение невозвратных форм из легкоплавких сплавов затруднительно из-за сложности полного удале­ ния сплава из полученного волноводного корпуса.

В качестве материала для невозвратной формы ис­ пользуют воск. Для того чтобы поверхность восковой формы была токопроводящей, ее покрывают тонким сло­ ем химически осажденного серебра.

125

Качество волноводного корпуса, изготовленного элект­ ролитическим наращиванием, зависит от точности моде­ ли и плотности тока при осаждении: чем ниже плотность тока, тем плотнее осадок и меньше внутренние напряже­ ния. В зависимости от площади покрываемой поверх­ ности и требуемой толщины осадка процесс осаждения продолжается от нескольких часов до нескольких суток: обеспечивая высокую точность геометрических размеров,

Рис. 2.15. Форма для гальванического наращивания волноводного корпуса:

чистоту токонесущей поверхности. Метод электролити­ ческого наращивания позволяет получить волноводные устройства с хорошими электрическими характеристика­ ми. Однако их прочностные характеристики (вибропроч­ ность, прочность на изгиб и т. д.) очень низкие.

Для устранения этого недостатка применяется по­ следующая заливка полученных волноводных корпусов эпоксидными смолами или опрессовывание пресс-мате­ риалами. Процесс заключается в следующем. На форму производят наращивание осадка — вначале серебра, за­ тем меди. Изменяя плотность тока, добиваются, чтобы внешняя поверхность полученного волноводного корпуса была шероховатой. Это необходимо для улучшения сцеп­ ления эпоксидной смолы или пресс-материала с осаж­ денным металлом. Затем на поверхность корпуса, полу­ ченного электроосаждением, наносят слой БФ-4 и высушивают при комнатной температуре. Он является промежуточным слоем между металлом покрытия и эпок­

126