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

нопластического метода приводится сравнительная табл. 2.16.

На рис. 2.17 дана ориентировочная планировка про­ изводственного участка для производства волноводных корпусов.

§ 2.5. КОМБИНИРОВАННЫЙ МЕТОД ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОРПУСОВ сложных ВОЛНОВОДНЫХ УСТРОЙСТВ

Комбинированный метод изготовления корпусов вол­ новодных устройств включает несколько способов: а) до­ полнительных деталей; б) получения разрушаемой фор­ мы в полуфабрикате корпуса; в) наращивание на комби­ нированную форму; г) формообразование корпуса с последующей металлизацией; д) металлизация воз­ вратных форм распылением.

Способ дополнительных деталей применяется, когда невыгодно или невозможно изготовить весь корпус вол­

размеров. Примером может быть изготовление направ­ ленных отверстий миллиметрового диапазона, когда в общей стенке двух волноводов необходимо выполнить прецизионные отверстия связи наряду с обеспечением высокой точности каналов волноводов при их малых ли­ нейных размерах. Тогда отдельные детали волноводного корпуса изготовляются механически и укрепляются в формах для наращивания. Далее процесс гальваниче­ ского наращивания ведется обычным путем. Для на­ правленного ответвителя предварительно изготовляется общая стенка. Электроискровым методом в ней полу­ чают отверстия связи требуемой точности. Затем эта стенка зажимается между деталями формы, служащими для формования связанных е о л н о в о д н ы х труб, и сборку загружают в ванну для гальванической металлизации. При необходимости поверхность деталей, вводимых до­ полнительно, можно легко обработать с высокой чисто­ той и покрыть серебром (рис. 2.18).

Способ получения разрушаемой формы в полуфабри­

132

В практике применяется наращивание волноводных корпусов на комбинированные формы. Они применяются в том случае, если конфигурация волноводного корпуса не позволяет применить извлекаемые формы, а объем его полости слишком велик для использования раство­ римых форм.

Комбинированные формы изготовляются из несколь­ ких частей. Детали формы, которые после нанесения осадка растворяются, выполняют из алюминия, извле­ каемые детали — из нержавеющей стали. Применение комбинированных форм позволяет снизить длительность цикла вытравливания и уменьшить стоимость корпуса за счет многократного использования деталей оправок. Примером использования комбинированных форм мо­ жет служить изготовление гибридного кольца. Конфигу­ рация его такая, что можно извлечь детали формы, оформляющие плечи кольца. Полость оформляется раст­ воримой частью формы.

При способе формообразования корпуса с последую­ щей металлизацией корпус волноводного устройства из­ готовляется из диэлектрика. В качестве конструкционно­ го материала используют пластмассу (АГ-4) и керамику. Корпус волноводного устройства выполняется методами, характерными для данного материала. Затем осуществ­ ляют химическое меднение его поверхности, гальвани­ ческое меднение или серебрение.

Химическое меднение поверхности пластмасс будет рассмотрено в § 5.1. Рассмотрим процесс металлизации керамики. Металлизация вжиганием серебряных паст при производстве волноводных корпусов не рекомендует­ ся, так как она трудоемка, требует специального обору­ дования и связана с большим расходом серебра при ме­ таллизаций больших поверхностей.

Учитывая, что керамические волноводные корпуса производят малыми партиями, для металлизации целе­ сообразно использовать химическое меднение токонесу­ щих поверхностей. В этом случае предварительно про­ водят сенсибилизацию поверхности керамики в растворе:

134

М е т а л л и з а ц и я п р о и з в о д и т с я и з с л е д у ю щ е г о р а с т в о р а :

Перед началом работы растворы смешивают в соот­ ношении 1: 1. В смесь, нагретую до 40° С, вводят форма­ лин из расчета 20 мл/л. Прочность сцепления осадков хи­ мически восстановленной меди с поверхностью керами­ ки — 3—10 кГ/см2.

Кроме химического меднения поверхности керамики можно использовать ее химическое никелирование. При этом прочность сцепления осадка металла с поверх­ ностью керамики возрастает в 2—3 раза по сравнению с медью.

После меднения или никелирования следует гальва­ ническое серебрение поверхности корпуса.

Длительность производственного цикла гальваниче­ ского наращивания волноводных корпусов и низкая про­ изводительность обусловили необходимость получения металлических покрытий другим путем, обеспечивающим более высокую производительность при одинаковых экс­ плуатационных параметрах корпусов. Для этого использу­ ют металлизацию распылением, при которой расплавлен­ ный металл распыляется струей газа (воздуха или аргона) на мелкие частицы, которые с высокой скоростью (100— 150 м/сек) ударяются о металлизируемую поверхность и, сцепляясь с ней, образуют слой покрытия. Оно на­ носится на формы, аналогичные возвратным формам, ко­ торые используются при гальваническом наращивании волноводных корпусов. В качестве материала приме­ няют нержавеющую сталь. Перед нанесением покрытия поверхность формы тщательно обезжиривается.

Распылением можно наносить цинк, сплав серебра и кадмия, сплав серебра и олова, латунь, медь, алюми­ ний, никель и его сплавы, а также стали. При произ­ водстве волноводных корпусов используются многослой­ ные покрытия. Первым наносится слой сплава серебра и кадмия, обладающий малым удельным сопротивлени­ ем. Толщина его составляет 0,25 мм. Затем, чтобы при­ дать корпусу большую механическую прочность, его

135

покрывают латунью или сталью до требуемой толщины

(до 3—5 мм).

Распыление сопровождается изменением структуры металла, его физических свойств и химического состава. Образуемый при металлизации слой состоит из сцеп­ ленных друг с другом частиц металла, каждая из кото­ рых покрыта окисным слоем. Они сцепляются механи­ чески, сплавления или сваривания их не происходит. Поэтому покрытия отличаются пористостью, несколько пониженным (на 6—12%) по сравнению с исходным ме­ таллом удельным весом и повышенным удельным сопро­ тивлением.

Для покрытий толщиной до 0,1 мм "проводимость снижается в 8—10 раз. Для толстых покрытий удельное электрическое сопротивление составляет (в мком-см): для меди 4,5, для алюминия 10, для латуни Л62 13,8. Для уменьшения удельного сопротивления токонесущих поверхностей предварительно наносят на форму гальва­ ническим методом тонкий (2—3 мкм) слой серебра или создается защитная среда в зоне распыления. При этом частицы металла не окисляются и удельное сопротивле­ ние покрытия возрастает не более чем в 0,5—1,5 раза. Разбрызгивание ведется струей аргона или азота. Этот способ более прост и производителен, чем нанесение подслоя серебра гальваническим путем. Применение за­ щитной среды целесообразно лишь на первом этапе на­ несения покрытия — при получении слоя толщиной 3—5 мкм. Последующие слои, не являющиеся токонесу­ щими, можно наносить по общей методике.

Полученные распылением покрытия имеют низкую механическую прочность. Сопротивление разрыву для них составляет лишь 25% прочности прокатанного ме­ талла. С такими механическими характеристиками не только эксплуатация, но и снятие с форм корпусов не­ возможно. Увеличение их механической прочности до 60% от номинальной достигается вакуумной пропиткой заготовки эпоксидной смолой. Пропитка ведется до сня­ тия корпуса с оправки. Одновременно с повышением механической прочности она обеспечивает герметичность узла. При выборе пропиточного материала надо учиты­ вать коэффициенты теплового расширения слоя покры­ тия. В табл. 2.17 приведены значения ТКЛР для покры­ тий, полученных распылением. После пропитки формы извлекаются с помощью пресса.

136

Металлизация распылением осуществляется специ: альными установками, в которых плавление распыляемо­ го металла производится электрической дугой. Наиболее распространены аппараты, у которых металл для рас­

137