[发明专利]用于天线罩的陶瓷材料、天线罩及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于天线罩(天线屏蔽器、整流罩，radome)的陶瓷材料、天线罩及其生产方法。

特别地，本发明涉及用于导弹并且通常用于航空航天应用的天线罩的陶瓷材料及相关生产方法。

背景技术

用于这些应用的材料在高耐机械性、高耐热性和良好的介电性能方面需要有特别严格的要求。

特别地，用于天线罩应用中的材料必须确保宽温度范围内的最佳耐机械性和低介电常数。

它们必须能够在长时间内抵抗空气动力、大气介质和热冲击，并且同时它们对于电磁波必须是可透过的。

使用陶瓷材料制造天线罩是已知的。

特别地，由于它们在环境温度和高温下的良好的机械性能并且由于它们的良好的抵抗热冲击性，使得使用基于Si₃N₄(氮化硅)的陶瓷材料制造天线罩是已知的。

然而，在烧结步骤过程中，这类材料具有的问题在于：在大气压力下，氮化硅倾向于分解而不是首先熔化或烧结。

为此，通过挤压(压制，pressing)进行形成由这类材料制成的物品的步骤。这所表示的限制在于通过挤压的形成仅允许获得简单的形状。因此，生产具有更多复杂形状的物品需要在块体(piece)上进行后续的加工操作。

即使由于材料的良好的机械特性，这些操作也是耗时、复杂并且昂贵的。特别地，这些材料的高硬度需要复杂的机械加工操作并且使用昂贵的工具。

在现有技术的一些方法中，提出了包括氮化硅和硅酸钡铝(barium aluminosilicate，BAS)的材料。

这些已知的方法，虽然具有高密度并且因此具有良好的机械性能，但是具有高介电常数并且因此具有差的介电性能。

此外，包括这类材料的天线罩的生产方法存在上述缺点。

此外，应该观察到，针对航空航天应用而研究的基于氮化硅的已知陶瓷材料中的大部分存在的工业应用问题在于，它们的性能与它们的微观结构和宏观结构严格相关，因此，它们的组成和/或生产过程中的即使微小的变化也会显著地改变它们的性能。

发明内容

因此，本发明的目的是提供在宽温度范围内在耐机械性、耐热性和介电性能方面具有高性能的用于天线罩的陶瓷材料。

本发明的进一步的目的是提供用于天线罩的陶瓷材料和无烧结问题的天线罩的生产方法。

本发明的进一步的目的是提供用于生产简单、便宜的天线罩并且允许获得具有上述机械、热和介电性能的天线罩的方法。

这些和其他目的通过用于天线罩的陶瓷材料获得，所述陶瓷材料包括：

-约80-95％(％wt)的Si₃N₄；以及

-约5-15％(wt％)的硅酸镁铝(magnesium aluminosilicate)，所述硅酸镁铝包括2.5-12.5％(wt％)的SiO₂、0.5-3％(wt％)的MgO和2-6％(wt％)的Al₂O₃；

并且具有不低于2.5g/cm³的密度和不超过6.5的介电常数。

优选地，介电常数的值基本恒定或在温度变化时发生微小的变化。

在X、Ku和Ka波段测量介电常数的值。

根据优选的实施方式，所述密度包括在2.5和2.9g/cm³之间和/或所述介电常数包括在5.7和6.4之间。

根据特别优选的实施方式，所述密度包括在2.65和2.79g/cm³之间和/或所述介电常数包括在5.9和6.2之间。

有利地，15-35％(wt％)的Si₃N₄是β-Si₃N₄。这允许改善材料的介电性能。

优选地，所述材料包括90-94％(wt％)的Si₃N₄；和约6-10％(wt％)的硅酸镁铝，所述硅酸镁铝包括3.2-5.2％(wt％)的SiO₂、0.7-2％(wt％)的MgO和2.1-4％(wt％)的Al₂O₃。

根据本发明的材料的特别优选的组成包括90％(wt％)的Si₃N₄、5.1％(wt％)的SiO₂、1.4％(wt％)的MgO和3.5％(wt％)的Al₂O₃。