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无氰、环保电刷镀系列

航天钛材波导研制中用到的FJY无氰电刷镀银技术

发布时间:2021-02-09 15:29:42    来源:费敬银原创

航天钛材波导研制中用到的FJY无氰电刷镀银技术

费敬银

西北工业大学 710072

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摘要

由于钛的密度约为铜密度的50%,因此,在实现航天通讯装备轻量化的宏观目标的指引下,高性能钛基波导的研制具有主要的实际意义。采用FJY系列环境友好型无氰电刷镀银技术、结合FJY钛材表面专有刷镀工艺,可制造航天通讯用钛材波导。

关键词:无氰镀银 波导 卫星通讯 微波传输 FJY电刷镀 镀银

 

一、大气层的高度与特性

在地球引力的作用下,气态物质会富集于地球的周围,而远离地球、失去地球引力的物质,会飘散于无边无际的太空中。因此,大气层的厚度是有限的。

距离地球表面的高度不同,大气的物性(温度、组成、电离程度等)也不一样。常见的五层(对流层、平流层、中间层、暖层(电离层)、外层(逸散层))结构,据此而分。

21-1.png      图片来自网络

即使是处在同一高度的大气,还受到除太阳照射之外的其它太空辐射、以及日、月引力等因素的作用,性质也会有所不同。因而,某一区域大气的密度、温度、压力、成分和电离度等均会随高度、经纬度、时间等维度的不同而瞬息万变。

二、电离层的形成及其在无线通讯中的作用

当太阳辐射中的紫外线、X射线等高能射线到达大气层时,大气中的中性分子会吸收的能量而电离,产生自由电子和离子,形成电离层。一般认为电离层的高度介于601000Km之间。高度低于60Km,属于中性层;高于1000Km,分子完全电离,属于物质的第四态——等离子态(也称低温等离子态),也称之为磁层。

21-2.jpg

图片来自网络

电离层对不同波段的电磁波具有不同的吸收、反射、散射、衍射和透射特性,人们利用其特性,成就了形形色色的地波、天波、微波通讯方式。

1、地波通讯:利用无线电沿地球表面传播的特性进行信息交流的通讯方式(如无线电广播等)。用于地波通讯的电磁波波长较长,常称之为“长波通讯”。

2、天波通讯:利用大气电离层对电磁波反射、多次反射的特性进行较远距离(不同国家、地区之间)信息交流的通讯方式(如中短波、短波无线电广播等)。

3微波(卫星)通讯:利用能穿透电离层的电磁波(波长在10.1米之间)通过卫星中继进行信息交流的通讯方式(如卫星电视、GPS、北斗导航等)。

 

三、波导在微波(卫星)通讯中的作用

由于微波的频率极高,在常用传输介质衰减严重,因此,需要用特殊的构件——波导来帮助高频电磁波的传输。

21-3,弯管波导.jpg       方形管状波导(图片来自网络)

波导是用来引导、传输高频电磁波的构件。常见的波导器件是用导电性能良好的金属材料制作的方形或圆形管状物件。

制作波导金属的导电性越好,微波衰减系数越小;微波的频率越高,趋肤深度越小。

波导传输理论认为,用理想导体制作的波导,微波是在其表层传播的。

航天波导镀银应用(刷镀网,21-02-08)4.jpg    波导材料国家标准

 

四、钛基波导表面镀银的必要性

钛及其合金是比强度高的航空、航天、太空探索用轻金属材料(纯钛比重:4.5)。

但是,与铜等导电良好的材料相比,钛的导电性较差,而且,由于钛材表面会自发形成导电性更差的氧化膜,因此,在大气环境中,钛不适合用作波导材料。

如果能在钛材表面镀覆导电性比铜更好的银层(1020µ),利用高频微波的趋肤效应,可以制造出性能优于铜材的波导器件。

 

五、FJY无氰电刷镀技术用于航天钛基波导器件的研制

采用电刷镀的方法在钛材表面镀银,必须解决两大难题:1、解决有氰镀银液剧毒问题,使用本质上不含任何形式CN的无氰镀银液。2、解决钛材表面易氧化生成氧化膜问题,确保镀银层与钛基体有良好的结合力。

使用FJY系列环境友好型无氰电刷镀银技术、结合FJY钛材表面刷镀专有工艺,是制造航天钛基波导方法之一。

航天波导镀银应用(刷镀网,21-02-08)5.jpgFJY无氰电刷镀技术在航天钛基波导研制中的具体应用

 

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