本發(fā)明涉及電鑄加工及微波喇叭天線技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種喇叭陣天線電鑄方法及電鑄喇叭陣天線。

背景技術(shù)：

雷達(dá)天線作為一種微波控制器件，被廣泛應(yīng)用于軍事、民用等領(lǐng)域，尤其被廣泛應(yīng)用于武器精確制導(dǎo)與相控陣?yán)走_(dá)目標(biāo)追蹤。毫米波喇叭天線由于其在工藝尺度方面對(duì)射頻波段的器件有著很好的兼容性，因此，憑借其更低的電路損耗和更高的承載功率，在近幾年受到了廣泛的關(guān)注，很多形式的毫米波喇叭陣天線已經(jīng)被提出，并且已經(jīng)開(kāi)始走向?qū)嶋H的應(yīng)用。但是，目前傳統(tǒng)的天線通常由機(jī)械加工制作而成，然而喇叭天線的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸較小，槽較深，并且對(duì)于喇叭天線的內(nèi)表面要求比較高，通常壁較?。贿@種喇叭天線在進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)非常容易受到刀具尺寸等很多因素的限制，同時(shí)機(jī)械加工的喇叭天線又存在內(nèi)應(yīng)力和刀痕等缺陷，存在嚴(yán)重的質(zhì)量隱患，因此通過(guò)機(jī)械加工的方式制造的毫米波喇叭天線很難滿(mǎn)足毫米波喇叭天線的高性能和高可靠性的應(yīng)用發(fā)展需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)機(jī)械加工工藝制作而成的毫米波喇叭天線容易受到刀具尺寸等很多因素的限制，并且存在嚴(yán)重的質(zhì)量隱患等問(wèn)題，提出了一種新穎的喇叭陣天線電鑄方法及電鑄喇叭陣天線，采用電鑄工藝即采用射流電沉積工藝并且配合多種優(yōu)選處理方式，在預(yù)制的芯模模具上電鑄鎳，進(jìn)而得到喇叭陣天線的電鑄件結(jié)構(gòu)，本發(fā)明提出的喇叭陣天線電鑄方法，解決了毫米波喇叭天線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是壁薄難加工的難題，并且利用本發(fā)明喇叭陣天線電鑄方法制作而成的毫米波喇叭天線陣列質(zhì)量好、性能高、可靠性高，具有更好的輻射性能，提高了微波信號(hào)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種喇叭陣天線電鑄方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)根據(jù)預(yù)設(shè)的喇叭陣天線結(jié)構(gòu)制作喇叭陣天線的芯模模具；

步驟2)對(duì)所述芯模模具表面進(jìn)行預(yù)處理；

步驟3)在預(yù)處理后的芯模模具表面設(shè)置抗蝕層；

步驟4)在所述芯模模具上采用電鑄工藝電鑄鎳，得到喇叭陣天線的電鑄件；

步驟5)對(duì)所述電鑄件進(jìn)行脫模；

步驟6)對(duì)脫模后的電鑄件進(jìn)行后處理，得到喇叭陣天線。

所述步驟1)中制作喇叭陣天線的芯模模具具體為：采用機(jī)加工工藝制作所述芯模模具。

所述步驟2)中的預(yù)處理具體包括將所述芯模模具依次進(jìn)行除油處理、酸蝕處理和氮?dú)獯蹈商幚怼?/p>

所述步驟4)中的電鑄工藝包括射流電沉積工藝，利用鍍液射流在所述芯模模具上電沉積鎳，或者所述步驟4)中的電鑄工藝包括象形陽(yáng)極，利用象形陽(yáng)極形狀電沉積鎳，或者所述步驟4)中的電鑄工藝包括旋轉(zhuǎn)電鍍和脈沖電鍍，利用陰極旋轉(zhuǎn)和雙向脈沖電沉積鎳。

所述步驟6)中對(duì)脫模后的電鑄件進(jìn)行后處理具體為：包括依次溶解電鑄溶液形成的粘附層及所述抗蝕層。

所述步驟3)之前還包括對(duì)所述芯模模具表面進(jìn)行物理拋磨處理；所述步驟6)中還包括對(duì)脫模后的電鑄件表面進(jìn)行物理拋磨處理；所述芯模模具采用易溶合金材料制作而成。

一種電鑄喇叭陣天線，其特征在于，包括通過(guò)電鑄形成的一體化喇叭陣列，所述喇叭陣列包括陣列頂平面和陣列底平面，所述喇叭陣列若干個(gè)喇叭單體，所述喇叭單體包括喇叭體和自喇叭體小端延伸出的尾柱體，所述喇叭體的喇叭外口在所述陣列頂平面上，所述尾柱體的尾腔外口在所述陣列底平面上，所述喇叭體的喇叭腔與所述尾柱體的尾腔之間形成分割臺(tái)階，所述喇叭體的喇叭內(nèi)口大于所述尾柱體的尾腔內(nèi)口，所述喇叭內(nèi)口的形狀不同于所述尾腔內(nèi)口的形狀。

所述喇叭體為四棱錐體，所述四棱錐體的棱邊處具有外倒角面，所述喇叭腔為四棱錐腔，所述四棱錐腔的棱邊處具有內(nèi)倒角面，所述尾柱體為四棱柱體，所述尾腔為六棱柱腔，所述四棱柱體的棱邊處和所述六棱柱腔的棱邊處均設(shè)置有倒角。

所述喇叭腔的喇叭內(nèi)坡面和所述尾腔的內(nèi)壁均為電鑄用的芯模模具的貼合面即電鑄金屬沉積層底面，所述喇叭體的喇叭外坡面和所述尾柱體外表面均為電鑄金屬沉積層表面。

所述一體化喇叭陣列采用電鑄金屬鎳形成，所述喇叭陣列是由49個(gè)喇叭單體組成的7*7陣列結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的技術(shù)效果如下：

本發(fā)明涉及一種喇叭陣天線電鑄方法，首先根據(jù)預(yù)設(shè)的喇叭陣天線的內(nèi)腔結(jié)構(gòu)制作喇叭陣天線的芯模模具；然后對(duì)芯模模具表面進(jìn)行預(yù)處理，并在在預(yù)處理后的芯模模具表面設(shè)置抗蝕層；進(jìn)而在芯模模具上采用電鑄工藝電鑄鎳，得到喇叭陣天線的電鑄件；最后對(duì)電鑄件進(jìn)行脫模，并且對(duì)脫模后的電鑄件進(jìn)行后處理，得到喇叭陣天線。本發(fā)明提出的喇叭陣天線電鑄方法，解決了毫米波喇叭天線結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是壁薄難加工的難題，同時(shí)可以獲得內(nèi)表面粗糙度低的輕質(zhì)量的喇叭陣天線，并且利用本發(fā)明喇叭陣天線電鑄方法制作而成的毫米波喇叭天線陣列質(zhì)量好、性能高、可靠性高，具有更好的輻射性能，提高了微波信號(hào)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

本發(fā)明提出的喇叭陣天線電鑄方法，采用電鑄工藝即采用射流電沉積工藝，并且配合多種優(yōu)選處理方式，例如象形陽(yáng)極、陰極旋轉(zhuǎn)和/或雙向脈沖等處理，以及物理拋磨等處理，在預(yù)制的芯模模具上電鑄鎳，進(jìn)而得到喇叭陣天線的電鑄件結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步在最小成本的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)電流密度分布均勻，保證了電鑄鎳金屬材料的高附著性，最終保證了陰極芯模模具上的鑄層即電鑄件的均勻性和高質(zhì)量。

本發(fā)明還涉及一種電鑄喇叭陣天線，喇叭陣天線可以為N*M陣列結(jié)構(gòu)，優(yōu)選為N*N陣列結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)精巧，尺寸小，質(zhì)量高，尤其壁薄符合實(shí)際應(yīng)用需求。優(yōu)選采用射流電沉積工藝，利用鍍液射流在芯模模具上電沉積鎳金屬材料以制作而成。

本發(fā)明具有以下特點(diǎn)：1.采用電鑄工藝即采用射流電沉積工藝在芯模模具上電沉積鎳。2.對(duì)芯模模具表面進(jìn)行預(yù)處理。3.在預(yù)處理后的芯模模具表面設(shè)置抗蝕層。4.配合多種優(yōu)選處理方式，例如象形陽(yáng)極、陰極旋轉(zhuǎn)和/或雙向脈沖等處理。5.可靠性高，進(jìn)而制作而成的喇叭陣天線性能良好。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明一種電鑄喇叭陣天線的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是芯模模具單體和喇叭單體脫模分解結(jié)構(gòu)示意圖；圖2中包括喇叭單體結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記列示如下：1-芯模模具；2-喇叭單體或電鑄件；3-尾柱體；4-尾腔外口；5-陣列底平面；6-內(nèi)壁；7-喇叭外坡面；8-外倒角面；9-喇叭外口；10-陣列頂平面；11-喇叭體；12-喇叭內(nèi)坡面；13-分割臺(tái)階；14-內(nèi)倒角面；15-喇叭腔；16-尾腔內(nèi)口；17-喇叭內(nèi)口；A-喇叭陣天線或電鑄喇叭陣天線。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖(圖1-圖2)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。

本發(fā)明涉及一種喇叭陣天線電鑄方法，包括以下步驟：

步驟1)根據(jù)預(yù)設(shè)的喇叭陣天線結(jié)構(gòu)制作喇叭陣天線的芯模模具；

步驟2)對(duì)芯模模具表面進(jìn)行預(yù)處理；

步驟3)在預(yù)處理后的芯模模具表面設(shè)置抗蝕層；

步驟4)在芯模模具上采用電鑄工藝電鑄鎳，得到喇叭陣天線的電鑄件；

步驟5)對(duì)電鑄件進(jìn)行脫模；

步驟6)對(duì)脫模后的電鑄件進(jìn)行后處理，得到喇叭陣天線。

本發(fā)明涉及的喇叭陣天線電鑄方法，結(jié)合參考圖1-圖2，其優(yōu)選地流程步驟具體說(shuō)明如下：

步驟1)首先根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求設(shè)計(jì)喇叭陣天線結(jié)構(gòu)(即喇叭陣天線內(nèi)腔結(jié)構(gòu))，然后根據(jù)預(yù)設(shè)的喇叭陣天線結(jié)構(gòu)采用機(jī)加工工藝(即機(jī)械加工，可以選用手動(dòng)加工或數(shù)控加工，手工控制或自動(dòng)控制機(jī)械精確加工)制作喇叭陣天線的芯模模具，該芯模模具可以采用易溶合金材料制作而成，優(yōu)選可以采用鎂合金、鋁合金或其它易溶合金材料。

步驟2)對(duì)芯模模具表面進(jìn)行預(yù)處理，包括將芯模模具依次進(jìn)行除油處理、酸蝕處理和氮?dú)獯蹈商幚?，具體來(lái)說(shuō)即是對(duì)芯模模具表面進(jìn)行電鑄前處理，可以包括熱浸除油和/或電解除油，以及酸蝕除垢。

步驟3)在預(yù)處理后的芯模模具表面設(shè)置抗蝕層(或稱(chēng)阻擋層或絕緣層)，以增強(qiáng)芯模模具的抗蝕性，提高電鑄效率和效果。

步驟4)在芯模模具上采用電鑄工藝電鑄鎳得到喇叭陣天線的電鑄件，如圖1-圖2所示，具體可以采用如下工藝。

電鑄是指在含有預(yù)鑄金屬的鹽類(lèi)溶液中，以被鑄基體金屬為陰極，通過(guò)電解作用，使鑄液中預(yù)鑄金屬的陽(yáng)離子在基體金屬表面沉積出來(lái)，以形成鑄層的一種表面加工方法。也就是說(shuō)，電鑄的基本原理與電鍍基本相同，是一種電化學(xué)過(guò)程，也是一種氧化還原過(guò)程，均可以是指利用金屬的電解沉積原理精確地復(fù)制某些復(fù)雜或特殊形狀工件的特種加工方法。具體電鑄過(guò)程原理說(shuō)明如下：

本發(fā)明提出的喇叭陣天線電鑄方法，即采用射流電沉積工藝，利用鍍液射流在芯模模具上電沉積鎳以形成電鑄件(即喇叭陣天線原始件)；

首先將預(yù)先按所需形狀制作而成的原模(即本發(fā)明的芯模模具)作為陰極，將電鑄材料(即本發(fā)明的鎳金屬材料，電鑄選用的金屬材料通常可以是銅、鐵或鎳等金屬材料，或者金、銀、鉑、鈷或鎢等合金材料，本發(fā)明優(yōu)選以鎳金屬材料為電鑄陽(yáng)極材料，但該陽(yáng)極材料不受本發(fā)明實(shí)施例限制，具體可以實(shí)際應(yīng)用情況選擇)作為陽(yáng)極，將芯模模具放入與陽(yáng)極材料即鎳金屬材料相同的金屬鹽溶液中，接通直流電源通以直流電；在電解作用下，芯模模具表面逐漸沉積出金屬電鑄層即電鑄件，達(dá)到所需的厚度后從金屬鹽溶液中取出。

在電沉積過(guò)程中，針對(duì)作為陰極的芯模模具形狀比較特殊、復(fù)雜，有可能造成陰極芯模模具表面電流分布不均勻，進(jìn)而造成電鑄件的鑄層不均勻，更甚者造成鑄層無(wú)法住鑄上，優(yōu)選利用象形陽(yáng)極，按照陰極芯模模具的形狀定制陽(yáng)極，使得陽(yáng)極和陰極芯模模具各處距離相等，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)電流密度分布均勻，以實(shí)現(xiàn)鑄層均勻的電沉積鎳電鑄件。

在電沉積過(guò)程中，還優(yōu)選采用旋轉(zhuǎn)電鍍工藝，利用陰極旋轉(zhuǎn)方式電沉積鎳，具體為：電沉積過(guò)程中，將待電鑄工件(即陰極芯模模具)相對(duì)陽(yáng)極不斷旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)中實(shí)現(xiàn)電解沉積鎳，實(shí)現(xiàn)了陰極芯模模具在金屬鹽溶液槽內(nèi)的溶液中沿中心軸作圓周旋轉(zhuǎn)，使得鍍液對(duì)芯模模具表面不斷的大幅度沖刷和充分接觸交換，同時(shí)陰極芯模模具的旋轉(zhuǎn)也進(jìn)一步使得電流分布均勻，從而最終保證陰極芯模模具上的鑄層即電鑄件的均勻性、高質(zhì)量以及低成本；上述陰極旋轉(zhuǎn)方式優(yōu)選可以采用水平旋轉(zhuǎn)方式、垂直旋轉(zhuǎn)方式或傾斜旋轉(zhuǎn)方式。

在電沉積過(guò)程中，還優(yōu)選采用脈沖電鍍工藝，利用雙向脈沖方式電沉積鎳，使用的脈沖波可以為矩形波或正弦波，使得電鑄回路周期性地接通和斷開(kāi)，以實(shí)現(xiàn)鑄層即電鑄件的平整致密以及高附著性。

步驟5)對(duì)電鑄件進(jìn)行脫模，即將在芯模模具上電沉積鎳而形成的電鑄件從該芯模模具上剝離，得到與芯模模具形狀相對(duì)應(yīng)的金屬?gòu)?fù)制件即電鑄件，如圖1和圖2所示。

步驟6)對(duì)脫模后的電鑄件進(jìn)行后處理：可以包括依次溶解電鑄溶液(即金屬鹽溶液)形成的粘附層(包括雜質(zhì)等)及在預(yù)處理后的芯模模具表面設(shè)置的抗蝕層(或稱(chēng)阻擋層)，得到喇叭陣天線成品，如圖1所示；優(yōu)選地，在步驟6)之后還可以對(duì)該脫模后的電鑄件表面進(jìn)行物理拋磨處理，以進(jìn)一步優(yōu)化喇叭陣天線成品。

本發(fā)明還涉及一種利用本發(fā)明上述的喇叭陣天線電鑄方法制作而成的喇叭陣天線，如圖1所示，制作而成的喇叭陣天線可以為N*M陣列結(jié)構(gòu)，優(yōu)選為N*N陣列結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)精巧，尺寸小，質(zhì)量高，尤其壁薄符合實(shí)際應(yīng)用需求，優(yōu)選采用射流電沉積工藝，利用鍍液射流在芯模模具上電沉積鎳以制作而成(即喇叭陣天線原始件)，也即是說(shuō)，該喇叭陣天線優(yōu)選由鎳金屬材料制作而成，當(dāng)然選用的金屬材料通常可以是銅、鐵或鎳等金屬材料，或者金、銀、鉑、鈷或鎢等合金材料，本發(fā)明優(yōu)選以鎳金屬材料為電鑄金屬材料，但該金屬材料不受本發(fā)明實(shí)施例限制，具體可以實(shí)際應(yīng)用情況選擇；此外，制作該喇叭陣天線的芯模模具采用機(jī)加工工藝(即機(jī)械加工，可以選用手動(dòng)加工或數(shù)控加工，手工控制或自動(dòng)控制機(jī)械精確加工)制作而成，該芯模模具可以采用易溶合金材料制作而成，優(yōu)選可以采用鎂合金、鋁合金或其它易溶合金材料。

如圖1和圖2所示，一種電鑄喇叭陣天線A，包括通過(guò)電鑄形成的一體化喇叭陣列，喇叭陣列包括陣列頂平面10和陣列底平面5，喇叭陣列若干個(gè)喇叭單體2，喇叭單體2包括喇叭體11和自喇叭體11小端延伸出的尾柱體3，喇叭體11的喇叭外口9在陣列頂平面10上，尾柱體3的尾腔外口4在陣列底平面5上，喇叭體11的喇叭腔15與尾柱體3的尾腔之間形成分割臺(tái)階13，喇叭體11的喇叭內(nèi)口17大于尾柱體3的尾腔內(nèi)口16，喇叭內(nèi)口17的形狀不同于尾腔內(nèi)口16的形狀。優(yōu)選地，喇叭體11為四棱錐體，四棱錐體的棱邊處具有外倒角面8，喇叭腔15為四棱錐腔，四棱錐腔的棱邊處具有內(nèi)倒角面14，尾柱體3為四棱柱體，尾腔為六棱柱腔，四棱柱體的棱邊處和六棱柱腔的棱邊處均設(shè)置有倒角。喇叭腔15的喇叭內(nèi)坡面12和尾腔的內(nèi)壁6均為電鑄用的芯模模具1的貼合面即電鑄金屬沉積層底面，喇叭體11的喇叭外坡面7和尾柱體3外表面均為電鑄金屬沉積層表面。如圖1和圖2所示，一體化喇叭陣列優(yōu)選采用電鑄金屬鎳形成，喇叭陣列可以是由49個(gè)喇叭單體2組成的7*7喇叭陣列結(jié)構(gòu)。

在此指明，以上敘述有助于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解本發(fā)明創(chuàng)造，但并非限制本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍。任何沒(méi)有脫離本發(fā)明創(chuàng)造實(shí)質(zhì)內(nèi)容的對(duì)以上敘述的等同替換、修飾改進(jìn)和/或刪繁從簡(jiǎn)而進(jìn)行的實(shí)施，均落入本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍。