RU2324991C1 - Поглощающий свч-энергию материал и способ его изготовления - Google Patents
Поглощающий свч-энергию материал и способ его изготовления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2324991C1 RU2324991C1 RU2006135686/02A RU2006135686A RU2324991C1 RU 2324991 C1 RU2324991 C1 RU 2324991C1 RU 2006135686/02 A RU2006135686/02 A RU 2006135686/02A RU 2006135686 A RU2006135686 A RU 2006135686A RU 2324991 C1 RU2324991 C1 RU 2324991C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microwave energy
- absorbing
- temperature
- silicon carbide
- carbonyl iron
- Prior art date
Links
Landscapes
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
Изобретение относится металлургии, в частности к поглощающим СВЧ-энергию материалам, и может использоваться в электронной технике. Поглощающий СВЧ-энергию материал содержит, мас.%: карбонильное железо 20-60; карбид кремния 60-20; силикатное стекло - остальное. Для получения материала готовят смесь исходных компонентов, прессуют ее в форме, обжигают по заданному режиму. Обжиг и прессование осуществляют в одной и той же форме, выполненной из графита. Обжиг осуществляют в одну стадию при температуре не более 900°С с выдержкой при температуре 700-900°С в течение 10-20 минут и с одновременным приложением на обжигаемый материал рихтующего усилия, предотвращающего деформацию спекаемого материала. Общее время обжига в процессе нагревания, выдержки и охлаждения составляет 4-6 часов. Полученный материал обладает пониженной плотностью и высокой однородностью свойств при сохранении высокой поглощающей способности. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области химии и металлургии, а именно к поглощающим СВЧ-энергию материалам, и может быть использовано в электронной технике СВЧ.
Критерием оценки способности поглощающего СВЧ-энергию материала могут служить как непосредственно коэффициенты поглощения и отражения, тангенс угла суммарных диэлектрических и магнитных потерь, так и коэффициент теплопроводности, диэлектрическая проницаемость, а также его плотность.
Следует отметить, что параметры поглощающего СВЧ-энергию материала задают, как правило, в зависимости от требований, предъявляемых при его использовании, в том числе диапазон рабочих температур.
Более того, немалую роль имеет стоимость поглощающего СВЧ-энергию материала.
Широко используются поглощающий СВЧ-энергию материал и способ его изготовления, содержащий магнитный поглотитель - карбонильное железо и полимерное связующее на основе латекса, например, в виде синтетического клея «Элатон», при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| порошкообразный феррит или железо | 20-80 |
| синтетический клей «Элатон» | 80-20 [1] |
Этот поглощающий СВЧ-энергию материал предназначен для работы изделий СВЧ-техники на частоте 2-18 ГГц.
Он относительно дешев.
Однако этот поглощающий СВЧ-энергию материал обладает:
- относительно большой плотностью порядка 3.9 г/см3, которая определяет, в том числе общий вес изделия СВЧ-техники,
- относительно узким рабочим интервалом температур порядка 100-200°С, в случае повышения которого из поглощающего СВЧ-энергию материала могут выделяться органические вещества, которые оказывают разрушительное действие как на элементы изделий СВЧ-техники, так и на сам поглощающий СВЧ-энергию материал, могущие привести к потере его поглощающих свойств,
- низкой теплопроводностью, коэффициент теплопроводности порядка 0,889 Вт/мК, что может ухудшать параметры изделий СВЧ, в которых использован этот материал.
Относительно способа его изготовления. Поскольку данный материал физически представляет собой гель, его располагают простым нанесением на заданную поверхность изделий СВЧ-техники, что требует обеспечения высокой адгезии к материалу указанной поверхности.
Известен поглощающий СВЧ-энергию материал, например кермет, содержащий, мас.%:
| карбид молибдена | 10-30 |
| молибден | 10-30 |
| оксид кальция 1,8-2,2 | |
| или кальций углекислый | 3,4-3,6 |
| нитрид алюминия | остальное |
и способ его изготовления, заключающийся в:
- приготовлении смеси компонентов,
- смешивании смеси компонентов с технологической связкой - жидким парафином,
- просушивании и истирании в крошку,
- прессовании в металлической форме с целью придания определенной конфигурации,
- извлечении «сырого» изделия из формы,
- размещении его в другой форме, большего размера,
- засыпке его поглощающим технологическую связку материалом,
- первичном обжиге в течение пяти суток при температуре 800°С с последующим охлаждением до 20°С с целью выжигания парафина,
- извлечении изделия из формы и установке на предварительно обработанную поверхность, предотвращающую прилипание,
- вторичном обжиге в среде формиргаза в течение 12 часов при температуре порядка 1730°С - прототип [2].
Этот поглощающий СВЧ-энергию материал имеет:
- высокую теплопроводность, коэффициент теплопроводности порядка 95 Вт/мК,
- высокую диэлектрическую проницаемость порядка 50 на частоте 1010 ГГц при температуре 20°С,
- тангенс угла суммарных диэлектрических и магнитных потерь порядка 0,9 на частоте 1010 ГГц при температуре 20°С.
Это говорит о его высокой поглощающей способности.
Он может работать при высоких температурах до 1000°С и более, сохраняя поглощающие свойства после охлаждения.
Однако этот поглощающий СВЧ-энергию материал:
во-первых, обладает высокой плотностью порядка 5-6 г/см3, что в случае использования корпуса изделия СВЧ-техники, выполненного из алюминия, может составлять 30% от массы всего изделия.
во-вторых, имеет высокую стоимость, обусловленную сложной и длительной - до десяти суток - технологией изготовления и используемыми при этом дорогостоящими исходными компонентами для его изготовления, а также высокую твердость - более девяти по шкале Мооса, это делает необходимую механическую обработку достаточно дорогой.
Что касается способа его изготовления - он очень сложен, длителен и дорог.
Техническим результатом изобретения является снижение стоимости путем снижения стоимости исходных компонентов и сокращения времени технологического процесса и его упрощения, уменьшение плотности, повышение однородности свойств поглощающего СВЧ-энергию материала при сохранении высокой поглощающей способности.
Это достигается:
как предложенным поглощающим СВЧ-энергию материалом, в котором поглотитель содержит карбонильное железо и карбид кремния, а в качестве связующего содержит силикатное стекло, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| карбонильное железо | 20-60 |
| карбид кремния | 60-20 |
| силикатное стекло | остальное |
при этом указанный материал может содержать в качестве связующего боросиликатное стекло,
так и предложенным способом его изготовления, заключающимся в:
- приготовлении смеси исходных компонентов,
- прессовании ее в форме непосредственно после ее приготовления,
- обжиге непосредственно после ее прессования, при этом прессование и обжиг осуществляют в одной и той же форме, выполненной из графита, а обжиг осуществляют в одну стадию при температуре не более 900°С с выдержкой при температуре 700-900°С в течение 10-20 минут и с одновременным приложением на обжигаемый материал рихтующего усилия, предотвращающего деформацию спекаемого материала, при этом общее время обжига в процессе нагревания, выдержки и охлаждения составляет 4-6 часов.
Предложенный поглощающий СВЧ-энергию материал в совокупности его составов как качественного, так и количественного, в том числе наличие карбида кремния и использование в качестве связующего силикатного стекла, и предложенный способ его изготовления обеспечат следующее.
Во-первых, многократное снижение его стоимости:
- поскольку его исходные компоненты во много раз дешевле, более чем в 30 раз,
- благодаря сокращению как времени технологического процесса, более чем в 25 раз, так и его упрощения,
- благодаря снижению его твердости, что снижает стоимость механической обработки,
- возможности получения образца поглощающего СВЧ-энергию материала заданной формы, благодаря использованию при обжиге рихтующего усилия и, следовательно, уменьшение затрат на необходимую механическую обработку.
Для справки дана стоимость в рублях исходных компонентов и стоимость их в составе одного килограмма поглощающего СВЧ-энергию материала с учетом их процентного содержания, без учета стоимости связующего.
Предложенный поглощающий СВЧ-энергию материал:
| Карбонильное железо - | 215-00 | в материале - | 64-50 |
| Карбид кремния - | 19-49 | в материале - | 5-85 |
| Итого | 70-35 |
Поглощающий СВЧ-энергию материал-прототип:
| Нитрид алюминия - | 2000-00 | в материале - | 1200-00 |
| Карбид молибдена - | 3000-00 | в материале - | 675-00 |
| Молибден - | 5000-00 | в материале - | 1000-00 |
| Итого | 2875-00 |
Как видно, стоимость одного килограмма предложенного поглощающего СВЧ-энергию материала дешевле стоимости материала-прототипа более чем в 30 раз, без учета стоимости технологического процесса.
Во-вторых, уменьшение плотности благодаря сочетанию двух типов поглотителей магнитного - карбонильного железа и полупроводникового - карбида кремния, что привело к резкому уменьшению в материале тяжелого металлического компонента при сохранении достаточной поглощающей способности.
В-третьих, высокую однородность свойств поглощающего СВЧ-энергию материала при неизбежных изменениях температуры в процессе обжига благодаря:
- наличию силикатного стекла, которое, обладая свойством слабо изменять вязкость в достаточно широком интервале температур, обеспечивает равномерность усадки и, следовательно, однородность свойств,
- исключению операции перемешивания исходных компонентов с парафином - легкой технологической связкой, которая может вызывать расслоение различных по плотности исходных компонентов.
Карбид кремния в поглощающем СВЧ-энергию материале одновременно выполняет две функции:
во-первых, как указано выше, является поглотителем СВЧ-энергии дополнительно к карбонильному железу,
во-вторых, является разъединителем частиц карбонильного железа, которые при нагреве до температуры плавления силикатного стекла и при отсутствии карбида кремния недопустимо сближаются, что приводит к переходу материала в фазу проводник.
Более того, как указано выше, поглощающий СВЧ-энергию материал обладает значительно меньшей плотностью, чем прототип - 2,5 г/см3 против 3,9 г/см3. Последнее позволяет значительно снизить вес изделий СВЧ техники в целом, особенно в тех случаях, когда материалом их корпуса служит алюминий.
При содержании карбонильного железа более 60 мас.% и карбида кремния менее 20 мас.% поглощающий СВЧ-энергию материал имеет недопустимо большую проводимость, а при содержании - менее 20 мас.% и более 60 мас.% соответственно - наблюдается недопустимое снижение его поглощающей способности и прочности.
Таким образом, способность предложенного материала поглощать СВЧ-энергию обусловлена свойствами двух типов поглотителей: магнитного - карбонильное железо и полупроводникового - карбида кремния. При этом карбид кремния играет роль не только поглотителя СВЧ-энергии, но, что принципиально важно, - устойчивого разъединителя частиц железа.
Следует отметить, что предложенный способ изготовления более технологичен как с точки зрения простоты, так и времени.
Количество операций сократилось вдвое.
Общее время, необходимое для изготовления предложенного поглощающего СВЧ-энергию материала, по сравнению с прототипом сокращено более чем в 25 раз (4-6 часов против более 5 суток).
При этом время на приготовление смеси исходных компонентов, как в случае предложенного поглощающего СВЧ-энергию материала, так и прототипа не учитывалось.
Изобретение иллюстрируется чертежом, где даны амплитудно-частотные характеристики полупроводникового герметизированного модуля СВЧ, которые были сняты:
- в корпусе без крышки - кривая 1,
- в корпусе с металлической крышкой - кривая 2,
- в корпусе, на металлической крышке которого расположена и закреплена пластина, изготовленная из предложенного поглощающего СВЧ-энергию материала.
Как видно:
- кривая 2 сильно изрезана, что говорит об отражении паразитных электромагнитных излучений,
- кривые же 1 и 3 аналогичны, что говорит о практически полном поглощении паразитных электромагнитных излучений пластиной из предложенного поглощающего СВЧ-энергию материала.
Пример 1.
Берут исходные компоненты: порошок карбонильного железа марки Р10 в количестве 40 мас.%, порошок карбида кремния марки М5 в количестве 40 мас.% и порошок боросиликатного стекла марки С52-1 в количестве 20 мас.%, тщательно перемешивают их. Для этого засыпают их в полиэтиленовую тару с керамическими шарами. Тару устанавливают на валковую мельницу и подвергают вращению в течение 4 часов.
Полученную смесь исходных компонентов загружают в форму в виде плоскопараллельной пластины с углублением и прессуют, после чего избыток смеси исходных компонентов удаляют, форму накрывают плотно прилегающей крышкой, посредством которой осуществляют рихтующее усилие при последующем обжиге.
Указанную форму помещают в водородную печь, проводят обжиг при температуре 800°С, выдерживают при этой температуре в течение 15 минут и охлаждают. Общее время обжига - подъем температуры, выдержка и охлаждение - составляют 4-6 часов.
После охлаждения формы из нее извлекают образец спеченного поглощающего СВЧ-энергию материала.
Общее время на изготовление поглощающего СВЧ-энергию материала составляет не более 4-6 часов без учета времени на приготовление смеси исходных компонентов.
Примеры 2-3.
Изготовление образцов поглощающего СВЧ-энергию материала осуществляют аналогично примеру 1, но при других значениях соотношений компонентов и параметрах технологического процесса, указанных в формуле изобретения.
Изготовленные образцы поглощающего СВЧ-энергию материала представляют собой твердый материал, в котором равномерно распределены карбонильное железо, карбид кремния и силикатное стекло.
На изготовленных образцах поглощающего СВЧ-энергию материала были измерены следующие параметры:
- коэффициенты поглощения и отражения СВЧ-энергии,
- плотность,
- механическая прочность в составе полупроводникового герметизированного модуля СВЧ.
Все измерения проводились по стандартным методикам.
Механическая прочность поглощающего СВЧ-энергию материала в виде пластины размером 3×40×80 оценивалась, как указано выше, в составе полупроводникового герметизированного модуля СВЧ на вибропрочность, на ударную прочность и на технологическую виброустойчивость в соответствии с ГОСТ 20.57.406-81 при одиннадцатой степени жесткости.
Данные представлены в таблице.
Из таблицы видно:
во-первых, что коэффициенты поглощения и отражения как предложенного поглощающего СВЧ-энергию материала, так и материала прототипа порядка 10 дБ/мм и 0,85 соответственно;
во-вторых, плотность предложенного поглощающего СВЧ-энергию материала порядка 2,5 против 6 материала-прототипа.
Стоимость предложенного поглощающего СВЧ-энергию материала без учета стоимости технологического процесса многократно ниже стоимости материала-прототипа более чем в 30 раз.
Продолжительность технологического процесса сокращена более чем в 25 раз.
Пластины, изготовленные из указанных образцов поглощающего СВЧ-энергию материала в составе полупроводникового герметизированного модуля СВЧ, выдержали весь цикл проведенных испытаний.
Таким образом, предложенный поглощающий СВЧ-энергию материал и способ его изготовления по сравнению с прототипом обеспечат:
- снижение стоимости материала более чем в 30 раз как за счет стоимости исходных компонентов, так и сокращения длительности и упрощения технологического процесса, а также за счет уменьшения его твердости и возможности получения материала заданной формы, что снижает стоимость необходимой механической обработки,
- уменьшение его плотности более чем в два раза,
- повышение однородности.
Все это при сохранении высокой поглощающей способности.
Следует отметить, что указанное резкое снижение стоимости поглощающего СВЧ-энергию материала особенно значимо при массовом его производстве.
Источники информации
1. Патент РФ №2107705 приоритет 04.11.96, МПК C09D 5/32, опубл. 27.03.98.
2. Патент РФ №2272085 приоритет 25.06.2004, МПК7 C22C 29/16, опубл. 20.03.06.
| № п/п | Соотношение компонентов | Параметры поглощающего СВЧ-энергию материала | Стоимость поглощающего СВЧ-энергию материала без учета цены технологического процесса, руб. | Продолжительность технологического процесса, часы | ||||
| Карбонильное железо, мас.% | Карбид кремния, мас.% | Силикатное стекло, мас.% | Коэффициент поглощения СВЧ-энергии (αп) на частоте 10 ГГц, дБ. | Коэффициент отражения СВЧ-энергии (Г) на частоте 10 ГТц | Плотность (d), гр/см3 | |||
| 1 | 40 | 40 | 20 | 5,30 | 0,84 | 2,3 | ||
| 2 | 20 | 60 | 20 | 4,35 | 0,80 | 2,4 | 70-35 | 6 |
| 3 | 60 | 20 | 20 | 9,87 | 0,76 | 2,7 | ||
| Прототип | - | - | - | 0,1 | 0,85 | 6 | 2875-00 | 180 |
Claims (3)
1. Поглощающий СВЧ-энергию материал, содержащий поглотитель и связующее, отличающийся тем, что поглотитель состоит из карбонильного железа и карбида кремния, а связующее представляет собой силикатное стекло при следующем соотношении компонентов, мас.%:
2. Поглощающий СВЧ-энергию материал по п.1, отличающийся тем, что в качестве силикатного стекла он содержит боросиликатное стекло.
3. Способ изготовления поглощающего СВЧ-энергию материала по п.1, включающий приготовление смеси компонентов, прессование ее в форме, обжиг в одну стадию при температуре не более 900°С, с выдержкой при температуре 700-900°С в течение 10-20 мин и одновременным приложением на обжигаемый материал рихтующего усилия, предотвращающего деформацию спекаемого материала, при этом общее время обжига в процессе нагрева, выдержки и охлаждения составляет 4-6 ч, а обжиг и прессование осуществляют в одной и той же форме, выполненной из графита.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006135686/02A RU2324991C1 (ru) | 2006-10-09 | 2006-10-09 | Поглощающий свч-энергию материал и способ его изготовления |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006135686/02A RU2324991C1 (ru) | 2006-10-09 | 2006-10-09 | Поглощающий свч-энергию материал и способ его изготовления |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2324991C1 true RU2324991C1 (ru) | 2008-05-20 |
Family
ID=39798913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006135686/02A RU2324991C1 (ru) | 2006-10-09 | 2006-10-09 | Поглощающий свч-энергию материал и способ его изготовления |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2324991C1 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102304347A (zh) * | 2011-06-08 | 2012-01-04 | 浙江大学 | 从农业废弃物微波复合制备SiC/羰基铁纳米复合材料及其方法 |
| CN104668550A (zh) * | 2014-04-10 | 2015-06-03 | 广东美的厨房电器制造有限公司 | 微波吸波材料及其制备方法、微波炉专用容器 |
| RU2681330C1 (ru) * | 2017-12-13 | 2019-03-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Радиопоглощающий конструкционный материал |
| CN111534279A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-08-14 | 中国电子科技集团公司第三十三研究所 | 一种v波段吸波粉体的制备方法 |
-
2006
- 2006-10-09 RU RU2006135686/02A patent/RU2324991C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102304347A (zh) * | 2011-06-08 | 2012-01-04 | 浙江大学 | 从农业废弃物微波复合制备SiC/羰基铁纳米复合材料及其方法 |
| CN104668550A (zh) * | 2014-04-10 | 2015-06-03 | 广东美的厨房电器制造有限公司 | 微波吸波材料及其制备方法、微波炉专用容器 |
| CN104668550B (zh) * | 2014-04-10 | 2016-11-23 | 广东美的厨房电器制造有限公司 | 微波吸波材料及其制备方法、微波炉专用容器 |
| RU2681330C1 (ru) * | 2017-12-13 | 2019-03-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук (ИМЕТ РАН) | Радиопоглощающий конструкционный материал |
| CN111534279A (zh) * | 2020-05-13 | 2020-08-14 | 中国电子科技集团公司第三十三研究所 | 一种v波段吸波粉体的制备方法 |
| CN111534279B (zh) * | 2020-05-13 | 2022-11-29 | 中国电子科技集团公司第三十三研究所 | 一种v波段吸波粉体的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110713379B (zh) | 一种多孔陶瓷雾化芯及其制备方法 | |
| US8648284B2 (en) | Composite materials and devices comprising single crystal silicon carbide heated by electromagnetic radiation | |
| RU2324991C1 (ru) | Поглощающий свч-энергию материал и способ его изготовления | |
| CN109836141B (zh) | 一种高热导率低温共烧陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN108046789A (zh) | 一种电磁屏蔽复合材料的制备方法 | |
| CN102094142A (zh) | 通过快速热压制备高硅铝合金电子封装材料的方法 | |
| CN108911746B (zh) | 一种低损耗型钨基超低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法和应用 | |
| CN110128114B (zh) | 一种低温共烧陶瓷介质材料及其制备方法 | |
| CN111470776B (zh) | 一种高频低损耗玻璃陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN111377722A (zh) | 一种微波介质陶瓷材料、微波介质陶瓷天线及其制备方法 | |
| CN110148509A (zh) | 一种高可靠性FeSiCr一体成型电感颗粒料及制备方法 | |
| CN102417809B (zh) | 干粉分层包裹法制备铝-玻璃涂覆立方氮化硼的工艺 | |
| RU2375793C1 (ru) | Материал для поглощения электромагнитных волн и способ его изготовления | |
| CN106977210B (zh) | 一种高热导微波体衰减陶瓷材料及其制备方法 | |
| KR970009989B1 (ko) | 질화 알루미늄체 및 유리질 소결제를 사용하여 질화 알루미늄체를 형성시키는 방법 | |
| CN112125527B (zh) | 一种铜浆料用高热膨胀玻璃粉及其制备方法和应用 | |
| CN111876216B (zh) | 润滑剂及利用其的高强度软磁复合材料成形工艺 | |
| CN109320263B (zh) | 烧结助剂与石英陶瓷及其制备与应用方法 | |
| CN109133939B (zh) | 一种制备致密超大负热膨胀块体材料的方法 | |
| CN114956833A (zh) | 一种耐高温抗热震复合陶瓷绝缘材料及其制备方法 | |
| JPH0127012B2 (ru) | ||
| CN116462496B (zh) | 一种介电陶瓷的制备方法和产品 | |
| CN115974559B (zh) | 一种低热导率氮化硅透波陶瓷材料 | |
| CN101967365B (zh) | 一种梯度物理波透波材料 | |
| Li et al. | Influence of YO Addition on Crystallization, Thermal, Mechanical, and Electrical Properties of BaO-AlO-BO-SiO Glass-Ceramic for Ceramic Ball Grid Array Package. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20160225 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201010 |