CN111515098B - 一种微阴极电弧推力器绝缘元件导电薄膜喷涂方法 - Google Patents

一种微阴极电弧推力器绝缘元件导电薄膜喷涂方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微阴极电弧推力器绝缘元件导电薄膜喷涂方法,涉及卫星微推进技术领域,主要包括:将电喷雾器喷嘴中心与绝缘陶瓷元件中心的连线垂直于绝缘陶瓷元件的表面;电喷雾器装有导电碳漆;调节电喷雾器喷嘴压力;在保持电喷雾器喷嘴压力不变的情况下,调节电喷雾器喷嘴平面与绝缘陶瓷元件平面之间的距离,然后对绝缘陶瓷元件的喷涂表面进行喷涂,以改变导电碳漆在绝缘陶瓷元件上的分布情况,形成所需导电薄膜。采用本发明提供的方法,能够提升导电薄膜均匀程度和加工速度,促使推力器阴极弧点位置均匀分布,从而达到提高微阴极电弧推力器使用寿命的目的。

Description

一种微阴极电弧推力器绝缘元件导电薄膜喷涂方法
技术领域
本发明涉及卫星微推进技术领域,特别是涉及一种微阴极电弧推力器绝缘元件导电薄膜喷涂方法。
背景技术
微阴极电弧推力器因其具有微功率化、高效率、高比冲、宽范围可调控、低成本等优点而成为微纳卫星的理想电推进类型,可以应用于微纳卫星的轨道保持和编队飞行等任务。
导电薄膜作为微阴极电弧推力器主要组成部分,其分布情况将会直接影响微阴极电弧推力器的工作性能。现有导电薄膜绝缘体结合方法主要以涂刷的方式为主,是将导电碳漆涂刷至绝缘体表面,导电碳漆吸附于绝缘体上并在空气中迅速风干形成导电薄膜涂层。在涂刷过程中,由于导电碳漆中含有较大的固体颗粒将造成导电薄膜表面不均匀,此外,还因为绝缘体结构存在加工误差,导电碳漆在涂刷时,导电碳漆凝固缓慢且受到表面张力作用,将在绝缘体不平整处进行堆积,严重影响导电薄膜的分布均匀性,从而导致电弧放电位置集中,严重降低了微阴极电弧推力器的工作寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种微阴极电弧推力器绝缘元件导电薄膜喷涂方法,以达到提升导电薄膜均匀程度和加工速度的目的。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种微阴极电弧推力器绝缘元件导电薄膜喷涂方法,包括:
将电喷雾器喷嘴中心与绝缘陶瓷元件中心的连线垂直于所述绝缘陶瓷元件的表面;所述电喷雾器装有导电碳漆;
调节所述电喷雾器喷嘴压力;
在保持所述电喷雾器喷嘴压力不变的情况下,调节所述电喷雾器喷嘴平面与所述绝缘陶瓷元件平面之间的距离,然后对所述绝缘陶瓷元件的喷涂表面进行喷涂,以改变所述导电碳漆在所述绝缘陶瓷元件上的分布情况,形成所需导电薄膜。
可选的,在保持所述电喷雾器喷嘴压力不变的情况下,当所述电喷雾器喷嘴平面与所述绝缘陶瓷元件平面之间的距离增大时,所述导电碳漆在所述绝缘陶瓷元件上的喷涂面积增大,所述导电碳漆在所述绝缘陶瓷元件上的喷涂厚度减小,以控制所述导电薄膜的厚度;
在保持所述电喷雾器喷嘴压力不变的情况下,当所述电喷雾器喷嘴平面与所述绝缘陶瓷元件平面之间的距离减小时,所述导电碳漆在所述绝缘陶瓷元件上的喷涂面积减小,所述导电碳漆在所述绝缘陶瓷元件上的喷涂厚度增大,以提高喷涂效率。
可选的,所述导电薄膜的厚度与喷涂时间、所述电喷雾器喷嘴压力以及喷涂距离有关;其中,所述喷涂距离为所述电喷雾器喷嘴平面与所述绝缘陶瓷元件平面之间的距离。
可选的,根据以下公式调整所述导电薄膜的厚度;
所述公式为:
Figure BDA0002469139870000021
其中,d为导电薄膜的厚度;ξ为一常数,与电喷雾器结构有关;t为喷涂时间;P为电喷雾器喷嘴压力;L为喷涂距离。
可选的,所述导电碳漆为稀释后的碳导电胶。
可选的,在喷涂前,将碳导电胶与碳导电胶稀释液按照5:1进行稀释,得到稀释后的碳导电胶。
可选的,所述电喷雾器为喷嘴直径为0.2mm的VOGUE AIR喷笔气泵。
为实现上述目的,本发明还提供了一种微阴极电弧推力器绝缘元件导电薄膜喷涂方法,包括:
将电喷雾器喷嘴中心与绝缘陶瓷元件中心的连线垂直于所述绝缘陶瓷元件的表面;所述电喷雾器装有导电碳漆;
调节所述电喷雾器喷嘴平面与所述绝缘陶瓷元件平面之间的距离;
在保持所述电喷雾器喷嘴平面与所述绝缘陶瓷元件平面之间的距离不变的情况下,调节所述电喷雾器喷嘴压力,然后对所述绝缘陶瓷元件的喷涂表面进行喷涂,以改变所述导电碳漆在所述绝缘陶瓷元件上的分布情况,形成所需导电薄膜。
可选的,在保持所述电喷雾器喷嘴平面与所述绝缘陶瓷元件平面之间的距离不变的情况下,当所述电喷雾器喷嘴压力加大时,所述导电碳漆液滴粒径的尺寸减小,以达到使绝缘陶瓷元件表面的导电薄膜均匀平整的目的。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
本发明采用电喷雾喷涂方式对微阴极电弧推力器中的绝缘体进行喷涂,通过调节电喷雾器喷嘴平面与绝缘体喷涂面之间的距离达到对绝缘体上导电薄膜厚度精细控制的目的,通过调节电喷雾器喷嘴压力达到控制导电碳漆喷雾液滴粒径尺寸的目的,从而使导电碳漆均匀附着于微阴极电弧推力器中的绝缘体上,避免了在涂刷过程中由于导电碳漆中含有较大的固体颗粒、表面张力作用以及人为操作误差等原因,导致导电薄膜表面出现不平整的现象,达到提升导电薄膜均匀程度和加工速度的目的,进而也提高了微阴极电弧推力器的工作寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1微阴极电弧推力器绝缘元件导电薄膜喷涂方法的流程示意图;
图2为本发明电喷雾喷涂方式示意图;
图3为本发明实施例2微阴极电弧推力器绝缘元件导电薄膜喷涂方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
为了提高微阴极电弧推力器导电薄膜的均匀程度以及导电薄膜加工速度,本发明提供了一种微阴极电弧推力器绝缘元件导电薄膜喷涂方法。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明的核心原理:采用电喷雾喷涂方式对微阴极电弧推力器中的绝缘体进行喷涂,通过控制电喷雾器喷嘴压力、电喷雾器喷嘴平面与绝缘体表面之间的距离等因素,提高微阴极电弧推力器导电薄膜的均匀程度以及导电薄膜加工速度,从而达到对导电薄膜电阻值控制的目的。
实施例1
本实施例通过电喷雾喷涂方式对微阴极电弧推力器中的绝缘陶瓷元件进行均匀喷涂。
如图1所示,本实施例提供的一种微阴极电弧推力器绝缘元件导电薄膜喷涂方法,具体操作步骤如下。其中,电喷雾喷涂方式如图2所示。
步骤101:将电喷雾器喷嘴中心与绝缘陶瓷元件中心的连线垂直于绝缘陶瓷元件的表面。其中,电喷雾器装有导电碳漆。
步骤102:调节电喷雾器喷嘴压力。
步骤103:在保持电喷雾器喷嘴压力不变的情况下,调节电喷雾器喷嘴平面与绝缘陶瓷元件平面之间的距离,然后对绝缘陶瓷元件的喷涂表面进行喷涂,以改变导电碳漆在绝缘陶瓷元件上的分布情况,形成所需导电薄膜。
其中,在喷涂过程中,在保持电喷雾器喷嘴压力不变的情况下,当电喷雾器喷嘴平面与绝缘陶瓷元件平面之间的距离增大时,导电碳漆在绝缘陶瓷元件上的喷涂面积增大,导电碳漆在绝缘陶瓷元件上的喷涂厚度减小,有助于对导电薄膜厚度的控制。
在喷涂过程中,在保持电喷雾器喷嘴压力不变的情况下,当电喷雾器喷嘴平面与绝缘陶瓷元件平面之间的距离减小时,导电碳漆在绝缘陶瓷元件上的喷涂面积减小,导电碳漆在绝缘陶瓷元件上的喷涂厚度增大,有助于提高喷涂效率。
在本实施例中,针对于不同的喷涂要求,应适当调整电喷雾器喷嘴平面与绝缘陶瓷元件平面之间的距离和导电碳漆的浓度。
在本实施例中,控制喷涂厚度使导电薄膜达到某一确定电阻值是主要目的。其中,导电薄膜的厚度与喷涂时间、喷涂压力(电喷雾器喷嘴压力)以及喷涂距离(电喷雾器喷嘴平面与绝缘陶瓷元件平面之间的距离)有关。
根据大量实践可得到相应经验公式:
Figure BDA0002469139870000051
其中,d为导电薄膜的厚度;ξ为一常数,与电喷雾器结构有关,在本实施例中ξ=2×10-7m2/(bar·s);t为喷涂时间;P为喷涂压力;L为喷涂距离。
结合电阻定律有:
Figure BDA0002469139870000052
其中,S=2πl×d;
Figure BDA0002469139870000053
Figure BDA0002469139870000054
ρ为稀释后导电碳漆电阻率;ρ1为稀释前导电碳漆的电导率;η为导电碳漆稀释比例(稀释后浓度/稀释前浓度);l为绕制成电阻的导线长度,即阴极与阳极距离;d为导电薄膜的厚度;S为绕制成电阻的导线横截面积。
在本实施例中,绝缘陶瓷元件的喷涂表面积为3mm2,导电碳漆为稀释后的碳导电胶(使用前,将碳导电胶与碳导电胶稀释液进行5:1稀释),电喷雾器喷嘴平面与绝缘陶瓷元件平面之间的距离为30cm,电喷雾器喷嘴压力为1.5bar,电喷雾器为喷嘴直径为0.2mm的VOGUEAIR喷笔气泵,喷涂时间为10S。此时,首先,按照上述参数和上述操作步骤进行喷涂操作,获取导电薄膜的实际测量值,即实际厚度值和实际电阻值;然后根据上述公式计算得到的元件理论电阻值为200Ω,元件理论厚度值为0.01mm;最后,将上述理论值与实际测量值进行比较,结论:理论值与实际测量值基本一致。
实施例2
在本实施例中,电喷雾器喷嘴与绝缘陶瓷元件的空间位置与实施例1相同,其操作步骤如图3所示。具体为:
步骤201:将电喷雾器喷嘴中心与绝缘陶瓷元件中心的连线垂直于绝缘陶瓷元件的表面。其中,电喷雾器装有导电碳漆。
步骤202:调节电喷雾器喷嘴平面与绝缘陶瓷元件平面之间的距离。
步骤203:在保持电喷雾器喷嘴平面与绝缘陶瓷元件平面之间的距离不变的情况下,调节电喷雾器喷嘴压力,然后对绝缘陶瓷元件的喷涂表面进行喷涂,以改变导电碳漆在绝缘陶瓷元件上的分布情况,形成所需导电薄膜。
其中,在喷涂过程中,在保持电喷雾器喷嘴平面与绝缘陶瓷元件平面之间的距离不变的情况下,当电喷雾器喷嘴压力加大时,导电碳漆液滴粒径的尺寸减小,即有助于加剧导电碳漆液滴粒径的细小化,从而达到使绝缘陶瓷元件表面的导电薄膜更加均匀平整的目的。
在本实施例中,电喷雾器喷嘴压力由1.5bar减小至1bar,其他基本条件与实施例1一致,通过测量元件电阻发现,与实施例1相比,电阻由200Ω增大至300Ω。根据经验公式,当电喷雾器喷嘴压力由1.5bar减小至1bar时,喷涂时间应由10s延长为15s,为使喷涂时间为达到实施例1中的要求,应在该喷涂方式下继续喷涂5s。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
第一,采用电喷雾喷涂方式对微阴极电弧推力器中的绝缘体进行喷涂,通过控制电喷雾器喷嘴压力、电喷雾器喷嘴平面与绝缘体表面之间的距离等因素,避免导电碳漆中大颗粒的不均匀堆积,极大程度地提高导电薄膜的均匀性,促使推力器阴极弧点位置均匀分布,从而达到提高微阴极电弧推力器使用寿命的目的。
第二,采用电喷雾喷涂方式对微阴极电弧推力器中的绝缘体进行喷涂,使导电碳漆雾化液滴粒径较小,与空气接触面积较大,加快导电薄膜凝固速度,从而达到加快零件生产以及避免导电碳漆堆积的目的,有效解决了微阴极电弧推力器导电薄膜加工速度较慢的特点。
第三,采用电喷雾喷涂方式对微阴极电弧推力器中的绝缘体进行喷涂,使雾化后的导电碳漆液滴与空气接触表面积更大,在空气中可以更加迅速地风干,节省加工时间。
第四,采用电喷雾喷涂方式对微阴极电弧推力器中的绝缘体进行喷涂,通过控制电喷雾器喷嘴压力、电喷雾器喷嘴平面与绝缘体表面之间的距离等因素,可以改变单次喷涂时导电薄膜的厚度,从而达到对导电薄膜厚度精确控制的目的。
第五,采用稀释浓度的方法对导电碳漆进行处理,可以有效减少导电碳漆中固体大颗粒的数目,从而达到提高导电薄膜表面均匀性的目的。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (5)

1.一种微阴极电弧推力器绝缘元件导电薄膜喷涂方法,其特征在于,包括:
将电喷雾器喷嘴中心与绝缘陶瓷元件中心的连线垂直于所述绝缘陶瓷元件的表面;所述电喷雾器装有导电碳漆;所述导电碳漆为稀释后的碳导电胶;在喷涂前,将碳导电胶与碳导电胶稀释液按照5:1进行稀释,得到稀释后的碳导电胶;
调节所述电喷雾器喷嘴压力;
在保持所述电喷雾器喷嘴压力不变的情况下,调节所述电喷雾器喷嘴平面与所述绝缘陶瓷元件平面之间的距离,然后对所述绝缘陶瓷元件的喷涂表面进行喷涂,以改变所述导电碳漆在所述绝缘陶瓷元件上的分布情况,形成所需导电薄膜;
所述导电薄膜的厚度与喷涂时间、所述电喷雾器喷嘴压力以及喷涂距离有关;其中,所述喷涂距离为所述电喷雾器喷嘴平面与所述绝缘陶瓷元件平面之间的距离;
根据以下公式调整所述导电薄膜的厚度;
所述公式为:
Figure FDA0003707338590000011
其中,d为导电薄膜的厚度;ξ为一常数,与电喷雾器结构有关;t为喷涂时间;P为电喷雾器喷嘴压力;L为喷涂距离。
2.根据权利要求1所述的一种微阴极电弧推力器绝缘元件导电薄膜喷涂方法,其特征在于,在保持所述电喷雾器喷嘴压力不变的情况下,当所述电喷雾器喷嘴平面与所述绝缘陶瓷元件平面之间的距离增大时,所述导电碳漆在所述绝缘陶瓷元件上的喷涂面积增大,所述导电碳漆在所述绝缘陶瓷元件上的喷涂厚度减小,以控制所述导电薄膜的厚度;
在保持所述电喷雾器喷嘴压力不变的情况下,当所述电喷雾器喷嘴平面与所述绝缘陶瓷元件平面之间的距离减小时,所述导电碳漆在所述绝缘陶瓷元件上的喷涂面积减小,所述导电碳漆在所述绝缘陶瓷元件上的喷涂厚度增大,以提高喷涂效率。
3.根据权利要求1所述的一种微阴极电弧推力器绝缘元件导电薄膜喷涂方法,其特征在于,所述电喷雾器为喷嘴直径为0.2mm的VOGUEAIR喷笔气泵。
4.一种微阴极电弧推力器绝缘元件导电薄膜喷涂方法,其特征在于,包括:
将电喷雾器喷嘴中心与绝缘陶瓷元件中心的连线垂直于所述绝缘陶瓷元件的表面;所述电喷雾器装有导电碳漆;所述导电碳漆为稀释后的碳导电胶;在喷涂前,将碳导电胶与碳导电胶稀释液按照5:1进行稀释,得到稀释后的碳导电胶;
调节所述电喷雾器喷嘴平面与所述绝缘陶瓷元件平面之间的距离;
在保持所述电喷雾器喷嘴平面与所述绝缘陶瓷元件平面之间的距离不变的情况下,调节所述电喷雾器喷嘴压力,然后对所述绝缘陶瓷元件的喷涂表面进行喷涂,以改变所述导电碳漆在所述绝缘陶瓷元件上的分布情况,形成所需导电薄膜;
所述导电薄膜的厚度与喷涂时间、所述电喷雾器喷嘴压力以及喷涂距离有关;其中,所述喷涂距离为所述电喷雾器喷嘴平面与所述绝缘陶瓷元件平面之间的距离;
根据以下公式调整所述导电薄膜的厚度;
所述公式为:
Figure FDA0003707338590000021
其中,d为导电薄膜的厚度;ξ为一常数,与电喷雾器结构有关;t为喷涂时间;P为电喷雾器喷嘴压力;L为喷涂距离。
5.根据权利要求4所述的一种微阴极电弧推力器绝缘元件导电薄膜喷涂方法,其特征在于,在保持所述电喷雾器喷嘴平面与所述绝缘陶瓷元件平面之间的距离不变的情况下,当所述电喷雾器喷嘴压力加大时,所述导电碳漆液滴粒径的尺寸减小,以达到使绝缘陶瓷元件表面的导电薄膜均匀平整的目的。
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