[發明專利]一種鋁基材料及降低二次電子發射系數的表面處理方法

有效

• 申請號: 202010214903.5
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111270249B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 胡文波;龐妍;李潔;易興康;李永東;吳勝利;林舒
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C23C22/30
• 分類號: C23C22/30;C23C14/06;C23G1/22;C23G1/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 房鑫

一種鋁基材料及降低二次電子發射系數的表面處理方法，鋁基材料的表面為多孔結構，孔洞孔徑為50?500nm，孔洞深度為200nm?5000nm，孔洞密度為8×10⁶/mm²?2×10⁸/mm²。處理方法包括相繼采用丙酮、乙醇和去離子水對鋁基材料進行超聲波清洗、先后采用堿性溶液和去離子水對鋁基材料進行清洗、先后采用硝酸溶液和去離子水對鋁基材料進行清洗、先后采用阿洛丁溶液和去離子水對鋁基材料進行清洗，最后對鋁基材料進行烘干，得到具有多孔結構表面的鋁基材料。本發明能夠顯著降低鋁基材料二次電子發射系數，并獲得好的二次電子發射穩定性，實現防腐蝕處理與抑制微放電工藝同步完成。

技術領域

本發明屬于空間微波器件制造領域，具體涉及一種鋁基材料及降低二次電子發射系數的表面處理方法，鋁基材料包括鋁、鋁合金。

背景技術

隨著航天工業的快速發展，空間技術對高頻率和大功率微波器件的需求也在不斷上升，射頻大功率的應用對微波器件的可靠性、穩定性提出了更高的要求，微放電效應已經成為制約空間應用領域微波器件向高頻、大功率方向進一步發展的瓶頸問題。微放電效應是指在1×10^-3Pa或更低氣體壓強環境中，微波部件傳輸射頻大功率信號時發生的二次電子諧振放電現象，又稱為二次電子倍增效應。自由電子在微波交變電場作用下轟擊部件表面產生二次電子發射，當電子在極板間的運動與電場的交變同步時，微波腔內電子數目呈雪崩式增長，最終形成微放電。微放電可以出現在射頻腔、射頻窗、相互作用結構和射頻衛星等微波系統、天線發射系統和通信系統中，并且可以在一個很寬的頻率范圍內(從幾兆赫茲到幾吉赫茲)以及大功率(從幾百瓦到幾千瓦)條件下發生。微放電的發生將導致空間應用的高頻、大功率微波器件的性能降低，甚至永久性損壞，嚴重影響器件工作的穩定性和可靠性。

對材料表面進行粗糙化處理和選擇低二次電子發射系數材料進行鍍膜是抑制空間微波部件微放電的兩種有效方法。二次電子發射特性受表面微結構的影響很強烈，適當粗糙的表面可使電子進入某種特殊表面結構形成的“陷阱”中，而使產生的二次電子不能順利進入器件內部空間，從而起到抑制二次電子發射的效果。對于在材料表面制備鍍層材料以抑制微波部件微放電的方法，除了要求鍍層材料具有低的二次電子發射系數外，理想的鍍層材料還應滿足低損耗、化學性質穩定、熱穩定性好、低釋氣率、無毒無害和無需烘烤處理的要求。非晶碳薄膜中有較高的sp²雜化碳含量，而sp²鍵對內二次電子有很好的散射作用，同時非晶碳薄膜還有較好的二次電子發射穩定性，因此非晶碳薄膜是一種較理想的表面鍍層材料。

然而，隨著人類社會需求的不斷提升和科學技術的快速發展，需要空間微波器件在條件更為苛刻的環境下工作，因此進一步降低器件(或部件)材料表面的二次電子發射系數，以減小發生微放電的風險，是非常必要的。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術中空間微波器件存在微放電效應的問題，提供一種鋁基材料及降低二次電子發射系數的表面處理方法，能夠抑制材料微放電并降低插損。

為了實現上述目的，本發明有如下的技術方案：

本發明所提供的一種鋁基材料，其表面為多孔結構，孔洞孔徑為50-500nm，孔洞深度為200nm-5000nm，孔洞密度為8×10⁶/mm²-2×10⁸/mm²。

本發明還提供一種鋁基材料降低二次電子發射系數的表面處理方法，包括以下步驟：

1)相繼采用丙酮、乙醇和去離子水對鋁基材料進行超聲波清洗；

2)采用堿性溶液對鋁基材料進行清洗，然后用去離子水對鋁基材料進行清洗；

3)采用硝酸溶液對鋁基材料進行清洗，然后用去離子水對鋁基材料進行清洗；