[發明專利]一種星載小型演化金屬天線的成形制造工藝

在審

• 申請號: 201510509710.1
• 申請日: 2015-08-19
• 公開（公告）號: CN105177539A
• 公開（公告）日: 2015-12-23
• 發明（設計）人: 韓光超;曾三友;黃何軍;孫明;姜翔;翁宗超;吳勇;胡君
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: C23C18/40
• 分類號: C23C18/40;C23C18/30;C23C18/24;B29C67/00;B33Y40/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮;朱宏偉

技術領域

本發明涉及天線制造工藝，更具體地說，涉及一種星載小型演化金屬天線的成形制造工藝。

背景技術

具有復雜空間形狀小型演化金屬天線的設計和制造是目前航空航天領域的前沿研究課題，是衛星等航空航天設備中所必不可少的關鍵零件。該類天線由于具有復雜的空間幾何形狀(其空間形狀多通過計算機演化算法得到，具有隨機性和不可預測性)，且該類天線需要采用直徑1-3mm的細金屬絲制備，其空間形狀的高精度成形也是目前機械加工領域所急需解決的關鍵問題之一。

對于復雜空間形狀小型演化天線的成形制造，在美國ST-5演化天線計劃研制計劃中，美國軍方使用數控折彎機來使其成形。目前，國內的數控折彎工藝，受到導線直徑(直徑不能小于3mm)和空間形狀干涉的限制，很難實現該類復雜空間形狀小尺寸天線的成形制造，而且成本很高，目前多采用人工折彎的方式來制作該類天線的模型，但所成形天線的空間結構和成形精度無法保證，嚴重影響天線的使用性能。

快速成形制造是一種典型的增材制造工藝，可以實現各種復雜形狀零件的分層和逐層疊加成形。近年來，該技術的產業化進程發展迅速，目前市面上常見的3D打印機，即采用的是一種稱為FDM的快速成形工藝。FDM，即熔融沉積制造工藝，所使用的材料一般是絲狀熱塑性材料，如PLA、ABS、尼龍等。材料在噴頭內被加熱熔化，噴頭沿零件截面輪廓和填充軌跡運動，同時將熔化的材料擠出，材料迅速凝固，并與周圍的材料凝結形成實體零件。由于受到零件材料的限制，FDM工藝不能直接制備金屬材質的復雜空間形狀小尺寸天線。常見的金屬快速成形方法包括SLS和SLM等，主要采用激光熱源來燒結或加熱融化金屬粉末來成形金屬零件，現有的激光快速成形工藝在制備具有微細直徑的小型演化天線時，金屬粉末薄層在燒結或加熱融化時會產生嚴重的球化現象從而影響到金屬天線的整體成形質量。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，提供一種星載小型演化金屬天線的成形制造工藝，不僅可以實現對復雜結構星載小型天線空間位置和空間角度的高精度成形，還能滿足星載小型演化天線的使用性能要求。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種星載小型演化金屬天線的成形制造工藝，包括以下步驟：

S1、根據星載小型演化天線的結構尺寸繪制三維實體模型，采用基于FDM的快速成形方法制備塑料材質的天線實體；

S2、采用化學鍍的方法在天線實體表面鍍上導電的金屬鍍層。

上述方案中，所述金屬鍍層為銅、銀、鋁、鎳。

上述方案中，當所述步驟S2中的金屬鍍層為銅時，則所述步驟S2進一步包括：

S201、去應力：將天線實體浸泡在25％的丙酮溶液中，去除塑料天線實體的內應力；

S202、水洗；

S203、除油：以4～6g/L氫氧化鈉、15～25g/L碳酸鈉、15～25g/L磷酸鈉和0.5～1.5g/L十二烷基磺酸鈉配制溶液對塑料實體表面化學除油；

S204、水洗；

S205、粗化：以380～430g/L三氧化鉻和217～239ml/L硫酸配制溶液粗化塑料實體表面；

S206、水洗；

S207、敏化：以40～50ml/L鹽酸和20～30g/L二氯化錫配制溶液敏化塑料實體表面；

S208、水洗；

S209、活化：以3～8g/L硝酸銀和5～10ml/L氨水配制溶液在塑料實體表面產生一層具有催化活性的貴金屬；

S210、水洗并烘干；

S211、化學鍍銅：以10～20g/L硫酸銅、5～9g/L氫氧化鈉、10～14ml/L甲醛、20～40g/LEDTA二鈉鹽和0.05～0.15g/L的2，2'-聯吡啶配制溶液，并利用化學還原的方法在塑料實體表面沉積一層銅金屬；

S212、水洗。

上述方案中，所述塑料材質的天線實體由PLA或ABS制成。

實施本發明的星載小型演化金屬天線的成形制造工藝，具有以下有益效果：

本發明采用基于FDM的快速成形方法制備具有復雜空間幾何結構塑料材質的三維天線實體，實體的幾何形狀和尺寸精度滿足設計要求。然后采用化學鍍的方法在天線實體表面鍍一層具有一定厚度的金屬涂層，使天線實體表面導電并滿足天線的使用要求。該工藝可以實現對復雜結構星載小型演化天線空間位置和空間角度的高精度成形，并可精確控制表面金屬涂層的厚度，顯著降低了金屬星載小型演化天線的成形制造難度。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：