CN106917117A - 太赫兹波纹喇叭电铸成形中的内表面镀金方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种太赫兹波纹喇叭电铸成形中的内表面镀金方法，包括以下步骤：1)根据太赫兹波纹喇叭的内腔筋槽结构设计其内腔结构一致的叠装电铸芯模；2)对铜环进行镀金；3)将铝环(4)组装在铝棒(1)上后进行镀金，铝环(4)镀金时先进行铜打底，再镀金；要求各铝环(4)组装紧密，防止镀金液浸入各环接触的环面；去掉上下两片环面镀金的铝环(4)，中间的铝环(4)即为后续所需的仅外圈表面镀金的铝环(4)；4)组装铝棒(1)、铝环(4)和铜环，铝环(4)、铜环在铝棒(1)上交替叠装；5)芯模电铸后进行外形机加工，然后进行碱洗去掉铝材，再酸洗去掉铝环(4)镀金时的打底铜，即可获得内腔表面完整镀金的太赫兹波纹喇叭。

Description

太赫兹波纹喇叭电铸成形中的内表面镀金方法
技术领域
本发明涉及一种太赫兹波纹喇叭电铸成形中的内表面镀金方法,属于微结构表面处理技术领域。
背景技术
太赫兹(Terahertz，THz)波介于毫米波与远红外波段之间，能以很小的衰减穿透云层、烟雾、沙尘、墙体、衣物等非极性材料，具有良好的非极性物质穿透性。太赫兹雷达更易于实现极大信号带宽和极窄天线波束，空间分辨率高，从而获得精细的目标成像，并具备穿透云层、烟雾的能力，已成为当前能应对复杂恶劣环境条件的高精度雷达的发展方向。
与其他喇叭馈线相比，波纹喇叭馈线结构具备良好的电讯特性，但内腔结构复杂。太赫兹波纹喇叭要求内腔波纹槽及筋的线性尺寸小于0.5mm，尺寸精度要求±0.01mm，为了满足金属波纹喇叭的内腔表面电磁性能和防护要求，还需对内腔进行镀金处理。亚毫米内腔结构的镀金工艺是太赫兹波纹喇叭精密成形的关键难点之一。其难点在于采用构件成形后电镀的常规方法时，合金溶液不能在亚毫米尺度内腔结构内通畅流动，难以形成均匀稳定镀层，局部微结构甚至镀不上，不能满足工程应用需求，而采用电铸方法时，可以先对芯模镀金在电铸，溶掉芯模后镀金层则附着在内腔表面，芯模外露微结构要比构件内腔微结构的镀金难度小。另外，采用带微结构的整体加工芯模进行电铸，整体芯模同样存在微小凹槽尖角镀金液难以通常流动而堵不上的问题，尤其是对于大深宽比的筋槽微结构，整体芯模更难实现均匀稳定的镀金层；而采用铝环/铜环套装芯模电铸方法成形时(CN105154926A)，由于最终要求镀金层是三维复杂结构，也不能通过对组装芯模镀一次金而获得所需的完整镀金膜。
发明内容
针对太赫兹波纹喇叭精密电铸成形中面临的亚毫米内腔结构镀金难的问题，本发明提供了一种芯模套环两次镀金后叠装电铸反铐形成内表面完整镀金层的方法，可保证亚毫米尺度大深宽比内腔微筋槽结构的表面镀金层均匀完整，以满足太赫兹波纹喇叭的内腔防护和电磁性能设计要求，从而解决太赫兹波纹喇叭精密电铸成形技术工程化应用问题。
为了解决以上问题本发明提供了一种太赫兹波纹喇叭电铸成形中的内表面镀金方法，包括以下步骤：
1)根据太赫兹波纹喇叭的内腔筋槽结构设计其内腔结构一致的叠装电铸芯模；叠装电铸芯模包括铝棒、铝环、铜环；铜环包括中间铜环、定位铜环、锁紧铜环；
铝环、铜环用于设置在铝棒的顶部台阶下方；铝环、铜环为交替叠装；定位铜环和锁紧铜环位于上下两端；
铝棒的直径与太赫兹波纹喇叭端部内腔圆孔直径相同，顶部台阶直径介于底部直径与铜环外径之间，底部带外螺纹；
铝环和中间铜环厚度与波纹喇叭内腔筋槽宽相同，内径与波纹喇叭端部内腔圆孔直径相同，外径与波纹喇叭槽底直径相同；
定位铜环与锁紧铜环内外径与中间铜环一致，厚度大于波纹喇叭中不带筋槽部分的长度(留后续加工余量)，锁紧铜环带内螺纹与铝棒底部的外螺纹配合；
2)对铜环进行镀金，获得各表面附着均匀镀金层的铜环，铜环外圈表面镀金不影响后续电铸时铜的生长；
3)将铝环组装在铝棒上后进行镀金，铝环镀金时先进行铜打底，再镀金；要求各铝环组装紧密，防止镀金液浸入各环接触的环面；去掉上下两片环面镀金的铝环，中间的铝环即为后续所需的仅外圈表面镀金的铝环；
4)组装铝棒、铝环和铜环，铝环、铜环在铝棒上交替叠装；形成可满足后续电铸筋槽内表面镀金膜完整的芯模部件；
5)芯模电铸后进行外形机加工，然后进行碱洗(NaOH或KOH溶液)去掉铝材(铜和金不会被腐蚀)，再酸洗(HCl或H2SO4溶液)去掉铝环镀金时的打底铜(金不会被腐蚀)，即可获得内腔表面完整镀金的太赫兹波纹喇叭，最后可根据需要对外表面进行镀金(或涂漆)防护。
所述的铝棒选用2A12铝棒，铝环选用2A12铝棒加工，铜环可采用电铸方法制作。
所述的铜环、铝环厚度尺寸在亚毫米级，要求加工尺寸误差小于10μm，表面粗糙度Ra值小于0.8。
有益效果：本发明适用于内腔筋槽尺寸在亚毫米量级的太赫兹波纹喇叭采用精密电铸成形时的内腔表面完整镀金；其工艺简单，可操作和调整性强，适用于各种深宽比的内腔筋槽微结构的精密成形与镀金
附图说明
图1为本太赫兹波纹喇叭电铸成形中的内表面镀金方法的工艺流程图；
图2为表面镀金的铜环和铝环叠装电铸芯模；
图3为内腔筋槽表面镀金的波纹喇叭结构。
其中，1、铝棒，2、定位铜环，3、定位铜环镀金膜，4、铝环，5、铝环镀金膜，6、铜环，7、铜环镀金膜，8、锁紧铜环，9、锁紧铜环镀金膜，10、电铸铜层 11、波纹喇叭完整镀金膜。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步详细说明。
结合本发明技术方案提供以下实施例,用于0.33T太赫兹波纹喇叭精密电铸成形。
如图1至图3所示，本实施例应用时，首先明确波纹喇叭结构尺寸(内腔筋槽宽为0.2mm，深宽比为10，端部内腔圆孔直径为0.56mm)、精度需求(尺寸精度为±0.01mm)及表面处理要求(内外均镀金)，根据波纹喇叭结构设计与其内腔结构一致的叠装电铸芯模：铝棒1直径为0.56mm，顶部台阶1-1直径为0.8mm，底部带外螺纹1-2；中间铝环和铜环的厚度为0.2mm，内径0.56mm，外径2.56mm，定位铜环2与锁紧铜环8内外径与中间铜环6一致，厚度等于波纹喇叭中不带筋槽部分的长度加3mm(加工余量)，锁紧铜环8的外螺纹8-1与铝棒1底部的外螺纹1-2配合。分别对铜环和铝环4镀金，金膜厚度1μm，铜环全部表面镀金，将铝环4叠装后镀金(先铜打底)，去掉上下两片环面镀金的铝环4。然后叠装芯模，保证各环接触紧密而不发生变形。再将叠装芯模进行整体电铸，然后进行酸洗溶膜和碱洗去掉铝环4外圈镀金打底铜，最后加工外形和进行外表面处理，至此用于传输0.33THz太赫兹波的波纹喇叭制备完成。
该方法可以满足内腔筋槽结构宽度不小于0.1mm，深宽比在10以内，内腔有镀金要求的波纹喇叭的精密电铸成形，也适用于其它包含类似内腔筋槽结构和镀金要求的回转体构件的电铸成形。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不限制于本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (7)

1.一种太赫兹波纹喇叭电铸成形中的内表面镀金方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)根据太赫兹波纹喇叭的内腔筋槽结构设计其内腔结构一致的叠装电铸芯模；叠装电铸芯模包括铝棒(1)、铝环(4)、铜环；铜环包括中间铜环(6)、定位铜环(2)、锁紧铜环(8)；
铝环(4)、铜环用于设置在铝棒(1)的顶部台阶(1-1)下方；铝环(4)、铜环为交替叠装；定位铜环(2)和锁紧铜环(8)位于上下两端；
铝棒(1)的直径与太赫兹波纹喇叭端部内腔圆孔直径相同，顶部台阶(1-1)直径介于底部直径与铜环外径之间，底部带外螺纹(1-2)；
铝环(4)和中间铜环(6)厚度与波纹喇叭内腔筋槽宽相同，内径与波纹喇叭端部内腔圆孔直径相同，外径与波纹喇叭槽底直径相同；
定位铜环(2)与锁紧铜环(8)内外径与中间铜环一致，厚度大于波纹喇叭中不带筋槽部分的长度，锁紧铜环(8)的内螺纹(8-1)与铝棒(1)底部的外螺纹(1-2)配合；
2)对铜环进行镀金，获得各表面附着均匀镀金层的铜环；
3)将铝环(4)组装在铝棒(1)上后进行镀金，铝环(4)镀金时先进行铜打底，再镀金；要求各铝环(4)组装紧密，防止镀金液浸入各环接触的环面；去掉上下两片环面镀金的铝环(4)，中间的铝环(4)即为后续所需的仅外圈表面镀金的铝环(4)；
4)组装铝棒(1)、铝环(4)和铜环，铝环(4)、铜环在铝棒(1)上交替叠装；形成可满足后续电铸筋槽内表面镀金膜完整的芯模部件；
5)芯模电铸后进行外形机加工，然后进行碱洗去掉铝材，再酸洗去掉铝环(4)镀金时的打底铜，即可获得内腔表面完整镀金的太赫兹波纹喇叭。
2.根据权利要求1所述的太赫兹波纹喇叭电铸成形中的内表面镀金方法，其特征在于，所述的铝棒(1)选用2A12铝棒，铝环(4)选用2A12铝棒加工，铜环采用电铸方法制作。
3.根据权利要求1所述的太赫兹波纹喇叭电铸成形中的内表面镀金方法，其特征在于，铜环、铝环(4)厚度尺寸在亚毫米级，要求加工尺寸误差小于10μm，表面粗糙度Ra值小于0.8。
4.根据权利要求1所述的太赫兹波纹喇叭电铸成形中的内表面镀金方法，其特征在于，铜环、铝环(4)镀金的金膜厚度为1μm。
5.根据权利要求1所述的太赫兹波纹喇叭电铸成形中的内表面镀金方法，其特征在于，碱洗溶液为NaOH或KOH溶液。
6.根据权利要求1所述的太赫兹波纹喇叭电铸成形中的内表面镀金方法，其特征在于，酸洗溶液为HCl或H2SO4溶液。
7.根据权利要求1所述的太赫兹波纹喇叭电铸成形中的内表面镀金方法，其特征在于，获得内腔表面完整镀金的太赫兹波纹喇叭后对外表面进行镀金或涂漆防护。
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