[发明专利]一种星载小型演化金属天线的成形制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及天线制造工艺，更具体地说，涉及一种星载小型演化金属天线的成形制造工艺。

背景技术

具有复杂空间形状小型演化金属天线的设计和制造是目前航空航天领域的前沿研究课题，是卫星等航空航天设备中所必不可少的关键零件。该类天线由于具有复杂的空间几何形状(其空间形状多通过计算机演化算法得到，具有随机性和不可预测性)，且该类天线需要采用直径1-3mm的细金属丝制备，其空间形状的高精度成形也是目前机械加工领域所急需解决的关键问题之一。

对于复杂空间形状小型演化天线的成形制造，在美国ST-5演化天线计划研制计划中，美国军方使用数控折弯机来使其成形。目前，国内的数控折弯工艺，受到导线直径(直径不能小于3mm)和空间形状干涉的限制，很难实现该类复杂空间形状小尺寸天线的成形制造，而且成本很高，目前多采用人工折弯的方式来制作该类天线的模型，但所成形天线的空间结构和成形精度无法保证，严重影响天线的使用性能。

快速成形制造是一种典型的增材制造工艺，可以实现各种复杂形状零件的分层和逐层叠加成形。近年来，该技术的产业化进程发展迅速，目前市面上常见的3D打印机，即采用的是一种称为FDM的快速成形工艺。FDM，即熔融沉积制造工艺，所使用的材料一般是丝状热塑性材料，如PLA、ABS、尼龙等。材料在喷头内被加热熔化，喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速凝固，并与周围的材料凝结形成实体零件。由于受到零件材料的限制，FDM工艺不能直接制备金属材质的复杂空间形状小尺寸天线。常见的金属快速成形方法包括SLS和SLM等，主要采用激光热源来烧结或加热融化金属粉末来成形金属零件，现有的激光快速成形工艺在制备具有微细直径的小型演化天线时，金属粉末薄层在烧结或加热融化时会产生严重的球化现象从而影响到金属天线的整体成形质量。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种星载小型演化金属天线的成形制造工艺，不仅可以实现对复杂结构星载小型天线空间位置和空间角度的高精度成形，还能满足星载小型演化天线的使用性能要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种星载小型演化金属天线的成形制造工艺，包括以下步骤：

S1、根据星载小型演化天线的结构尺寸绘制三维实体模型，采用基于FDM的快速成形方法制备塑料材质的天线实体；

S2、采用化学镀的方法在天线实体表面镀上导电的金属镀层。

上述方案中，所述金属镀层为铜、银、铝、镍。

上述方案中，当所述步骤S2中的金属镀层为铜时，则所述步骤S2进一步包括：

S201、去应力：将天线实体浸泡在25％的丙酮溶液中，去除塑料天线实体的内应力；

S202、水洗；

S203、除油：以4～6g/L氢氧化钠、15～25g/L碳酸钠、15～25g/L磷酸钠和0.5～1.5g/L十二烷基磺酸钠配制溶液对塑料实体表面化学除油；

S204、水洗；

S205、粗化：以380～430g/L三氧化铬和217～239ml/L硫酸配制溶液粗化塑料实体表面；

S206、水洗；

S207、敏化：以40～50ml/L盐酸和20～30g/L二氯化锡配制溶液敏化塑料实体表面；

S208、水洗；

S209、活化：以3～8g/L硝酸银和5～10ml/L氨水配制溶液在塑料实体表面产生一层具有催化活性的贵金属；

S210、水洗并烘干；

S211、化学镀铜：以10～20g/L硫酸铜、5～9g/L氢氧化钠、10～14ml/L甲醛、20～40g/LEDTA二钠盐和0.05～0.15g/L的2，2'-联吡啶配制溶液，并利用化学还原的方法在塑料实体表面沉积一层铜金属；

S212、水洗。

上述方案中，所述塑料材质的天线实体由PLA或ABS制成。

实施本发明的星载小型演化金属天线的成形制造工艺，具有以下有益效果：

本发明采用基于FDM的快速成形方法制备具有复杂空间几何结构塑料材质的三维天线实体，实体的几何形状和尺寸精度满足设计要求。然后采用化学镀的方法在天线实体表面镀一层具有一定厚度的金属涂层，使天线实体表面导电并满足天线的使用要求。该工艺可以实现对复杂结构星载小型演化天线空间位置和空间角度的高精度成形，并可精确控制表面金属涂层的厚度，显著降低了金属星载小型演化天线的成形制造难度。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：