一种吸波箱的制作方法

文档序号:14882526发布日期:2018-07-07 10:12阅读:247来源:国知局

本发明涉及电磁波吸收设备领域,具体涉及一种吸波箱。



背景技术:

吸波箱是根据电磁波在介质中从低磁导向高磁导方向传播的规律,利用高磁导率吸波材料引导电磁波,通过共振,大量吸收电磁波的辐射能量,再通过耦合把电磁波的能量转变成热能的原理制备的一种用于密闭容器的大功率电磁波吸收设备,因其具备有效吸收泄露的电磁辐射或达到消除电磁干扰的功能,所以在航天、军事和家用电器等领域受到诸多的关注和青睐。

吸波体作为吸波箱的主要吸波组件,在工程应用上,除要求吸波材料在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率外,还要求它具有质量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能;在行业领域以往应用的吸波材料为覆膜型海绵吸波材料,但以覆膜型海绵吸波材料为吸波材料制成的吸波箱的耐受功率低,不适合于真空环境中使用;

所以需要对现有技术作出改进,提供一种体积小、耐受功率高,适于在真空环境中使用的吸波箱。



技术实现要素:

为了克服现有技术的缺陷,本发明提供一种吸波箱,所述吸波箱的耐受功率高,且适于在真空环境中使用。

本发明通过如下技术方案实现:

一种吸波箱,所述吸波箱包括卧式放置的密闭多面体箱体,所述箱体的吸波面设置吸波体,所述吸波体包括由铁氧体烧制而成的吸波体单元;所述吸波体单元呈阵列排布于所述箱体的吸波面。

作为一种优选的实施方式中,所述吸波面包括主吸波面和侧吸波面;所述主吸波面包括多面体箱体的底面,所述侧吸波面包括与所述底面连接的侧面。

作为一种优选的实施方式中,所述主吸波面和侧吸波面的吸波体单元沿垂直于面的方向分别呈劈尖阵列和长方体阵列。

作为一种优选的实施方式中,所述劈尖和长方体的尺寸分别为以毫米为单位的200×85×20和200×150×5。

作为一种优选的实施方式中,,所述劈尖阵列和长方体阵列的规格分别为10行100列和10行4列。

作为一种优选的实施方式中,所述箱体的底端设置支撑板,所述支撑板的下方设置与导轨相匹配的滑轮。

作为一种优选的实施方式中,所述箱体的底端设置支撑板,所述支撑板的下方设置与滑轮相匹配的导轨。

作为一种优选的实施方式中,所述吸波体以螺纹和胶黏剂设于所述箱体的吸波面。

作为一种优选的实施方式中,所述铁氧体的制备方法包括如下步骤:

(1)原料混合:将锌锰铁氧体、二氧化硅和碳酸钙混磨均匀,得混合粉末;

(2)预烧结:将所述混合粉末于加热炉内在在400-500摄氏度保温2-4h,得锰锌铁氧体预烧料;

(3)砂磨:将所述锰锌铁氧体预烧料中掺加tio2、zro2,于去离子水中分散24h得混合料浆;

(4)喷雾造粒

于所述混合料浆中添加胶合剂和分散剂后搅拌6h以上,并过滤产生的杂质,得喷雾料浆;

将所述喷雾料浆于离心式喷雾干燥机中喷雾造粒,得混合颗粒;

(5)成型:将所述混合颗粒于液压机中压制成型,得生坯;

(6)烧结:将所述生坯放入匣钵内于1000摄氏度保温1-1.5h后升至1200摄氏度保温2h左右,得致密均匀的铁氧体颗粒。

搅拌时间对喷雾造粒有重要影响,若搅拌时间不够,喷雾造粒时将产生葡萄串状颗粒而不是单个颗粒;为了防止上述问题的发生,必须保证搅拌时间在6h以上;

过滤的目的是清除分散剂产生的硬渣,以防在喷雾造粒时堵塞喷嘴。

因混合颗粒的流动性差会造成成型困难,特别是成型形状复杂的坯件时,往往因混合颗粒的流动性差而使生坯各部位的压实密度不均匀,导致烧结后产品变形严重,所以为了解决所述技术问题,作为一种优选的实施方式中,在成型前,于混合颗粒中加入硬脂酸锌;

因含水量大的混合颗粒在成型后容易出现层裂和粘模,为了解决所述技术问题,在成型前,将加入硬脂酸锌的混合颗粒进行干燥1h;

作为一种优选的实施方式中,为了克服因烧结时升温过快,使pva挥发剧烈造成烧结后产品易开裂的缺陷,在烧结前,将所述生坯从室温升至600摄氏度保温2-4h。

作为一种优选的实施方式中,为了抑制锌锰铁氧体烧结过程中锌的挥发,从而保证烧结产品高的磁导率,于所述匣钵内的生坯周围放置zno压制的坯件。

作为一种优选的实施方式中,所述锌锰铁氧体、二氧化硅和碳酸钙的质量比为97:2:1,在烧结过程中形成高电阻率的casio3分布于晶界中,使得铁氧体的宏观电阻率变高,从而降低涡流损耗。

作为一种优选的实施方式中,所述锰锌铁氧体预烧料、tio2、zro2和去离子水的质量比为2:1.5:1:1,有助于烧结工艺中铁氧体颗粒的均匀生长,提高铁氧体的磁导率。

作为一种优选的实施方式中,为了使得喷雾料浆于离心式喷雾干燥机中制得的混合颗粒粒径均匀,所述喷雾造粒的压力优选为2-4mpa;

为了避免成型后的生坯因成型压力过大造成烧结后产品易开裂的弊端,所述成型的压力优选为5-10mpa;

胶合剂的选取以及胶合剂的用量,对喷雾造粒和成型工艺都具有重要影响;

在喷雾造粒过程中,若胶合剂含量过大,一方面致使喷雾料浆在喷雾造粒过程中分裂不完全,从而导致制备的颗粒结砣的问题;若胶合剂含量过小,则易导致喷雾造粒制得的颗粒粒径不均匀;

在成型过程中,若胶合剂含量大,则喷雾造粒制得的混合颗粒在成型过程中因摩擦大而难以成型;若胶合剂含量小,喷雾造粒制得的混合颗粒虽易于成型,但坯件强度低,在搬运、摆坯等过程中容易损坏坯件;

作为一种优选的实施方式中,所述胶合剂的重量为混合料浆中干粉重量的10%,所述胶合剂为浓度8%的pva溶液;

作为一种优选的实施方式中,所述分散剂和胶合剂的质量比为3:1,所述分散剂为柠檬酸铵。

与最接近的现有技术比,本发明的技术方案具备如下有益效果:

1、本发明提供的吸波箱,采用所述吸波箱的吸波面设置由铁氧体烧制而成的吸波体,所述吸波体以吸波体单元呈阵列排布于所述箱体的吸波面的技术方案,表征功率耐受性能指标的平均功率≥1kw/m2,峰值功率≥4kw/m2;表征挥发性能指标的真空总质量损失≤0.14%,收集可凝挥发物≤0.02%,具有吸收频带宽、吸收率高、匹配厚度薄的特点,大大提高了吸波箱的功率耐受性,适宜在真空环境中使用。

2、本发明所述铁氧体的适温范围大,在-100℃~+150℃内具备良好的电气和机械性能;耐受功率大,能够达到连续波功率≥800w,脉冲功率≥4000w;吸波频带宽,在1.0ghz~5ghz频率范围内吸波性能优良且在此频段内,均能满足驻波≤1.1的电性能要求。

3、本发明提供的吸波箱,所述主吸波面和侧吸波面的吸波体单元沿垂直于面的分别呈劈尖阵列和长方体阵列,大大提高了吸波箱内吸波体对电磁波的吸收率。

4、本发明提供的吸波箱,于所述吸波箱的支撑板的下方设置与导轨相匹配的滑轮,便于吸波箱在不同场合使用时的移动。

5、本发明提供的吸波箱,体积小,重量轻,便于推广利用。

附图说明

图1为本发明的所述吸波箱的主视图;

图2为本发明所述吸波箱的左视图;

图3为本发明所述主吸波面的吸波体单元的劈尖阵列的示意图;

图4为图3中单个吸波体的放大示意图;

图5为本发明所述侧吸波面的吸波体单元的长方体阵列示意图;

图6为本发明所述铁氧体功率测定示意图;

图7为本发明所述铁氧体驻波测定示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明:

实施例1:

本发明提供一种吸波箱,如图1-2所示,所述吸波箱包括卧式放置的密闭八面体铝制箱体1。箱体1的吸波面设置吸波体,所述吸波体包括由铁氧体烧制而成的吸波体单元;所述吸波体单元呈阵列排布于所述箱体的吸波面;大大提高了吸波箱的功率耐受性,表征功率耐受性能指标的平均功率≥1.2kw/m2,峰值功率≥4.6kw/m2;检测样片真空总质量损失=0.14%,可凝挥发物cvcm=0.02%;适宜在真空环境中使用;

为吸波箱在不同场合使用时移动,于箱体1的底端设置支撑板2,支撑板2的下方设置与导轨相匹配的滑轮3;

进一步的,为了提高吸波体和箱体的连接可靠性能,所述吸波体以螺纹和胶黏剂安装于所述箱体的吸波面。

实施例2

由于吸波箱内吸波体的放置方式会影响吸波箱的吸波效果,所以为了使电磁波尽可能完全穿过吸波体表面和保证进入吸波体内部的电磁波的能量尽量损耗掉,本发明在实施例1的基础上作出改进,将所述吸波体以吸波体单元呈阵列排布于所述箱体1的主吸波面和侧吸波面;

所述主吸波面为所述卧式放置的密闭八面体箱体的底面,所述侧吸波面为八面体箱体的八个侧面。

如图3所示为主吸波面--八面体箱体的一个底面的吸波体单元的阵列示意图,所述吸波体单元以垂直于底面的方向呈劈尖阵列排布;为了提高吸波单元对电磁波的吸收率,根据铁氧体基材材料的吸波参数和模拟仿真,所述劈尖的尺寸(长×宽×高):200mm×85mm×20mm;阵列排布规格:10行100列。

单个吸波体单元的放大示意图如图4所示;

如图5所示为所述侧吸波面--八面体箱体的一个侧面的吸波体单元的阵列示意图,所述吸波体单元沿垂直于面的方向呈长方体矩形阵列排布;

为了提高吸波单元对电磁波的吸收率,根据铁氧体基材材料的吸波参数和模拟仿真,所述长方体的尺寸(长×宽×高):200mm×150mm×5mm;矩形阵列规格:10行4列。

实施例1-2所述铁氧体的制备方法包括如下步骤:

(1)原料混合:将锌锰铁氧体、二氧化硅和碳酸钙以质量比97:2:1混磨均匀,得混合粉末;

(2)预烧结:将所述混合粉末于加热炉内在400-500摄氏度保温2-4h,得锰锌铁氧体预烧料;

(3)砂磨:将所述锰锌铁氧体预烧料中掺加tio2、zro2,于去离子水中分散24h得混合料浆;所述锰锌铁氧体预烧料、tio2、zro2和去离子水的质量比为2:1.5:1:1。

(4)喷雾造粒

于所述混合料浆中添加浓度8%的pva溶液和柠檬酸铵后搅拌6h以上,并过滤产生的杂质,得喷雾料浆;

所述胶合剂的重量为混合料浆中干粉重量的10%,pva溶液和柠檬酸铵的重量比为3:1

将所述喷雾料浆于离心式喷雾干燥机中以2-4mpa的喷射压力喷雾造粒,得混合颗粒;

(5)成型:在所述混合颗粒中加入硬脂酸锌,干燥1后置于液压机中以5-10mpa的压力压制成型,得生坯;

(6)烧结:将所述生坯从室温升至600摄氏度保温2-4h,然后放入匣钵内,坯体周围放置zno压制的坯件,于1000摄氏度保温1-1.5h再升至1200摄氏度保温2h左右,得致密均匀的铁氧体颗粒。

下面采取样片摸底测定方法对本发明所述铁氧体作为吸波箱的吸波体的性能做进一步说明,所述样片摸底测定内容包括高低温测定、耐受功率测定、吸波性能测定以及驻波大小测定。

(1)高低温测定

测定过程:

取主吸波面尺寸为200x85x20的铁氧体劈尖三块,固定在样件铝板上;

取侧吸波面尺寸为200x150x5的铁氧体矩形板三块,固定在样件铝板上;

将所述铁氧体劈尖和矩形板在-100℃~+150℃的温度范围内,快速温变,循环48小时,取出复测其电气性能和机械性能。

结论:通过目测观察铁氧体材料并没有明显的物理变化,观察和铝板的附着性能,没有翘变、龟裂、脱落现象。通过功率负载测试,电气性能参数稳定,无明显突变。

(2)耐受功率测定

测定过程:将制备的铁氧体打磨成劈尖固定于如图6所示的32wmpl100负载(注:负载的体积为吸波箱的1/8)内壁,

按如下方式给予输入:

a.平均100w的射频功率考核2小时。

b.峰值500w,脉宽小于100us,工作比小于20%的射频功率考核2小时;

重复测定8次,测定数据如下:

表1

结论:体积为吸波箱的1/8的负载内壁的铁氧体能够满足连续波功率≥100w;脉冲功率≥500w;因此,设置于吸波箱内壁的铁氧体能够满足连续波功率≥800w;脉冲功率≥4000w。

(3)吸波性能测定

测定过程:

将制备的铁氧体固定于不同型号的功率负载中,1.0ghz~5ghz频率范围分6段波导功率负载来测定吸波材料铁氧体的频率适应性。

测定数据:

表2

结论:分析以上数据可知,铁氧体在1.0ghz~5ghz频率范围内吸波性能优良。

(4)驻波大小测定

测定过程:

将制备的铁氧体固定于不同编号的功率负载中,如图7所示,用矢量网络分析仪通过馈源测定负载的驻波大小来验证铁氧体的吸波性能。

测定数据:

表3

表3

结论:分析上述数据可知,铁氧体在1.0ghz~5ghz频率范围内,均能满足驻波≤1.1的电性能要求。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

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