一种螺旋线六方衰减器的制备方法与流程

1.本发明属于空间行波管制备技术领域，特别涉及一种螺旋线六方衰减器的制备方法。


背景技术：

2.行波管在信号传输过程中，由于传输线阻抗匹配不可能达到理想值，所以在管内存在许多反射波，反射波容易与向前的信号产生自激振荡，从而影响行波管功率、增加增益的不稳定性。螺旋线行波管常要使用衰减器来吸收这些反射波，抑制自激振荡，保证行波管的稳定性。在螺旋线行波管中，为了能够吸收反射波，要求衰减器不仅要有良好的机械强度、导热性，还要求根据传输信号频率的不同，设计不同的阻抗值。目前可通过热解碳基化合物，在陶瓷基底上沉积石墨薄膜。通过在不同位置沉积的时间，来改变沉积的石墨厚度。但是，此方法制备的衰减器石墨厚度渐变效果不明显，加工难度较大，加工精度不易控制。因此需要提供一种新的衰减器的加工方法进行改进。


技术实现要素：

3.针对现有技术中衰减器制备中的问题，本发明提供一种螺旋线六方衰减器的加工方法，石墨薄膜厚度渐变显著、加工简易、精度高。
4.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
5.一种螺旋线六方衰减器的制备方法，包括以下步骤：（1）将石墨粉末、氮化硼粉末按照不同比例混合，再加入烧结助剂球磨混合，放入模具中加压成型获得原料块；（2）按照氮化硼比例递增或递减的顺序依次将原料块放入模具中加压成型，获得毛坯料；（3）将毛坯料隔氧煅烧，切割后获得半成品；（4）将半成品检测或/和调整阻抗，获得螺旋线六方衰减器。
6.所述石墨粉末的微观形态为磷片状，平均粒径为500nm；所述氮化硼平均粒径为1μm。
7.所述石墨粉末的添加量为石墨粉末和氮化硼粉末总质量的(0.2-1)wt%。
8.所述烧结助剂为氧化硼，添加量为0.2wt%。
9.优选地，所述球磨以无水乙醇为分散介质进行湿法研磨；无水乙醇和原料的质量比为(1-1.5):1；球磨的时间为(10-15)h。更进一步地，球磨后还包括干燥、粉碎步骤。
10.优选地，步骤（1）中加压的压力为(5-10)mpa；步骤（2）中加压的压力为(150-350)mpa。
11.步骤（3）中，煅烧为热压烧结。优选地，煅烧温度为(1500-2000)℃；升温速度为(50-150)℃/min；煅烧的压力为(30-50)mpa。
12.优选地，调整阻抗的方式为低温氧化除碳。
13.具体地，将阻值过低的半成品以直流线圈加热，温度达到500℃时通入适量氧气和氮气的混合气体，低温氧化除碳。
14.本发明具有以下优点：本发明提供了一种螺旋线六方衰减器的加工方法，通过石墨与氮化硼粉末高温高压混合，碳偏析原理，制备阻值渐变的碳膜氮化硼衰减器；可通过控制原料中石墨比例调整衰减器的阻值，不需要复杂设备镀膜，方法简便、生产效率高、废品率低。
附图说明
15.图1是实施例1螺旋线六方衰减器的示意图及阻值变化范围；图2是实施例1获得的成品图片；图3是实施例1螺旋线六方衰减器的示意图及阻值变化范围。
具体实施方式
16.下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受下述实施例的限制。
17.实施例1 螺旋线六方衰减器的制备（1）按照质量比1:99将粒径500nm的鳞片状石墨粉末与粒径1μm的氮化硼粉末混合，获得粉料a，再加入粉料a质量2%的氧化硼作为烧结助剂，获得粉料b，然后将上述粉料b加入球磨机中加入等质量的无水乙醇再加入2倍粉料质量的研磨球进行10h的湿法球磨，获得浆料；将浆料100℃烘至恒重，粉碎研磨，过300目筛，获得粉料c，按照上述方法获得石墨：氮化硼质量比分别为0.9:99.1，0.8:99.2，0.7:99.3，0.6:99.4，0.5:99.5的粉料；然后按照石墨粉末比例递减的顺序依次注入模具中在10mpa下压3min压成1mm厚的片状原料块，纯氮化硼粉末压成50mm厚的块状料块；（2）按照石墨粉末比例递减的顺序依次将原料块层叠放入模具中，200mpa下冷等静压5min成型，获得毛坯料；（3）将毛坯料放入炉中，先抽真空至真空度高于1
×
10-1
pa后充入氮气至压力30mpa，然后以100℃/min升温至1560℃高温烧结1h，然后关闭加热程序并卸压，冷却后切割成长50mm、宽10mm、厚0.6mm的衰减器半成品；（4）按照图1所示的阻值变化：0-2mm的阻值变化范围（500
±
50）ω，2mm-4mm为（700
±
50）ω，4mm-6mm为（1200
±
50）ω检测半成品的阻抗是否合格；将阻值过低的不合格半成品以直流线圈加热，温度达到500℃时通入适量氧气和氮气的混合气体，低温氧化除碳，获得如图2所示的螺旋线六方衰减器成品，碳在水平方向呈渐变式分布；十批次试制后，废品率为8.32%。
18.对比例1 常规方法制备的衰减器（1）将粒径1μm的氮化硼粉末加入2%的氧化硼作为烧结助剂，混合后加入球磨机中加入等质量的无水乙醇再加入2倍粉料质量的研磨球进行10h的湿法球磨，获得浆料；将浆料100℃烘至恒重，粉碎研磨，过300目筛，获得粉料，注入模具中在200mpa下冷等静压5min成型，压成50mm厚的块状料块；
（2）将料块放入炉中，先抽真空至真空度高于1
×
10-1
pa后充入氮气至压力30mpa，然后以100℃/min升温至1560℃高温烧结1h，然后关闭加热程序并卸压，冷却后切割成50mm长、10mm宽、6mm厚的夹持杆；（3）利用真空热解法沉积碳薄膜：在真空蒸发腔体中，利用真空泵将其抽至低真空1pa以下，充入500pa的正庚烷气体；然后加热线圈通入直流电，产生焦耳热，到900℃时正庚烷气体发生热裂解，生成碳原子，碳原子沉积在附近的基底上形成碳膜；十批次试制后，废品率为49.8%。可见，由于沉积碳薄膜的方式控制难度大，废品率远高于实施例1中的。
19.实施例2 螺旋线六方衰减器的制备（1）按照质量比1:99将粒径500nm的鳞片状石墨粉末与粒径1μm的氮化硼粉末混合，获得粉料a，再加入粉料a质量1%的氧化硼作为烧结助剂，获得粉料b，然后将上述粉料b加入球磨机中加入等质量的无水乙醇再加入2倍粉料质量的研磨球进行10h的湿法球磨，获得浆料；将浆料100℃烘至恒重，粉碎研磨，过300目筛，获得粉料c，按照上述方法获得石墨：氮化硼质量比分别为0.8:99.2，0.6:99.4，0.4:99.6，0.2:99.8，0.1:99.9，的粉料；然后按照石墨粉末比例递减的顺序依次注入模具中在15mpa下压3min压成2mm厚的片状原料块，纯氮化硼粉末压成40mm厚的块状料块；（2）按照石墨粉末比例递减的顺序依次将原料块层叠放入模具中，200mpa下冷等静压5min成型，获得毛坯料；（3）将毛坯料放入炉中，先抽真空至真空度高于1
×
10-1
pa后充入氮气至压力50mpa，然后以100℃/min升温至1850℃高温烧结1h，然后关闭加热程序并卸压，冷却后切割成长40mm、宽10mm、厚0.6mm的衰减器半成品；（4）按照图3所示的阻值变化：0-2mm的阻值范围（550
±
50）ω，2mm-4mm为（750
±
50）ω，4mm-6mm为（1800
±
50）ω检测半成品的阻抗是否合格；将阻值过低的不合格半成品以直流线圈加热，温度达到500℃时通入适量氧气和氮气的混合气体，低温氧化除碳，获得螺旋线六方衰减器成品；十批次试制后，废品率为9.01%。

技术特征：
1.一种螺旋线六方衰减器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将石墨粉末、氮化硼粉末按照不同比例混合，再加入烧结助剂球磨混合，放入模具中加压成型获得原料块；（2）按照氮化硼比例递增或递减的顺序依次将原料块放入模具中加压成型，获得毛坯料；（3）将毛坯料隔氧煅烧，切割后获得半成品；（4）将半成品检测或/和调整阻抗，获得螺旋线六方衰减器。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨粉末的微观形态为磷片状，平均粒径为500nm；所述氮化硼平均粒径为1μm；所述石墨粉末的添加量为石墨粉末和氮化硼粉末总质量的(0.2-1)wt%；所述烧结助剂的添加量为0.2wt%。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述烧结助剂为氧化硼。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述球磨以无水乙醇为分散介质；无水乙醇和原料的质量比为(1-1.5):1；球磨的时间为(10-15)h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，球磨后还包括干燥、粉碎步骤。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中加压的压力为(5-10)mpa；步骤（2）中加压的压力为(150-350)mpa。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，煅烧为热压烧结；煅烧温度为(1500-2000)℃；升温速度为(50-150)℃/min；煅烧的压力为(30-50)mpa。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，调整阻抗的方式为低温氧化除碳。9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，低温氧化除碳步骤为将阻值过低的半成品以直流线圈加热，温度达到500℃时通入适量氧气和氮气的混合气体。

技术总结
本发明属于空间行波管制备技术领域，提供了一种螺旋线六方衰减器的制备方法：将石墨粉末、氮化硼粉末按照不同比例混合加压成型获得原料块，按照氮化硼比例递增或递减的顺序依次将原料块放入模具中加压成型，然后隔氧煅烧，切割、调整阻抗，获得螺旋线六方衰减器。本发明提供的加工方法可通过控制原料中石墨比例调整衰减器的阻值，不需要复杂设备镀膜，方法简便、生产效率高、废品率低。废品率低。废品率低。


技术研发人员：张彬 程飞 高学强
受保护的技术使用者：济钢防务技术有限公司
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/8/9