[其他]电铸扭波导用蜡模芯及其制作方法

说明书

扭波导是一种微波元件，在雷达等的微波电路中，用它来扭转电磁波的极化方向。长期以来，扭波导是用机械扭转法制作的。苏联发明人证书573，832号描述了用机械法扭转矩形波导管的一种夹具。但目前还存在以下问题尚待克服：（1）扭转段扭转角度的均匀性不易控制，而且出现不规则的变形，致使电压驻波比升高，电性能下降;（2）当波导轴向单位长度的扭转角较大时，会使波导管局部开裂。

近年来日本人Hatsuo    Yabe在“IEEE    Trans    Microwave    Theory    Tech.vol.MTT-22，91.1984”上报导了用铝模芯电铸扭波导的方法，用特殊机床加工的铝模芯电铸扭波导，用碱溶液化学溶解铝模芯后，得到扭波导。但这种铝模芯一直未能在工业上得到使用，其原因是：（1）铝模芯表面是复杂的曲面，需要用特殊机床加工;（2）加工出来的铝模芯的尺寸精度低;（3）一个铝模芯只能得到一个电铸成品，模芯成本过高而无法在工业中使用。

本发明的目的旨在克服上述已有技术的不足，发明一种叠片式金属骨架，并在其表面均匀地浸涂上一层蜡，作成具有不需特殊机床加工、并能重复使用的金属骨架的蜡模芯。

如图1所示，螺栓（4）穿过模块（2）和若干金属薄片（1）的中心孔，插进定位销（5）后，由于每块金属薄片（1）上的定位孔都绕金属薄片（1）的中心偏转相同的角度，当全部金属薄片叠加起来的高度为L时，总的扭转角度即为θ，用螺母（6）压紧后，就构成了蜡模芯的金属骨架。金属骨架浸涂蜡层（3）后，蜡层（3）表面便是光滑连续的曲面。蜡表面经金属化处理后，电解沉积一定厚度的铜层，然后在110～120℃温度下使蜡层熔化流失，退出定位销（5），旋下螺栓（4）上的螺母（6），模块（2）和金属薄片（1）便可自电铸扭波导中脱出，得到了扭波导的电铸制成品。按前述顺序重新装配好金属骨架后，又可制作下一个蜡模芯。

1.金属骨架的设计

图1到图3均以右旋和扭转角θ＝90°绘制的，矩形波导管横截面的长为a.宽为b，扭转段长度为L。

如图2所示，把扭转段L等分为10个间隔，每个间隔取一块金属薄片（1）把一个模块（2）编为[0]号，第二个间隔的金属薄片（1）编为[2L/10]，第二个间隔的金属薄片（1）编为[4L/10]，以此类推;

（1）.浸涂蜡层的厚度

蜡模芯径向尺寸由蜡层（3）的外表面尺寸决定。本发明规定蜡层的厚度为dw＝0.4～0.5毫米。

（2）.金属薄片（1）和模块（2）的外形尺寸

就是从这种矩形波导的尺寸a和b中分别减去二倍蜡层厚度后的尺寸。

（3）.金属薄片（1）的厚度选择

为了使金属骨架扭转段L形成接近于连续的曲面，必须满足以下关系：

dw＝KCs    （K＝1.2～1.5）

式中Cs是相邻两金属薄片（1）的对角线c绕其中点旋转θ′后在角顶点处两点的距离，由于dw＝0.4～0.5mm，故Cs＝0.27～0.42;由于Cs＝πcθd/360L，故d＝360LCs/πcθ;

或d＝0.27×360L/πcθ～0.42×360L/πcθ式中：d是金属薄片（1）的厚度;c是矩形波导横截面的对角线长度。

本发明规定d≤1.6毫米

（4）.定位孔的位置

模块（2）和各金属薄片（1）上的定位孔与中心孔间的孔距相同;孔径视波导矩形截面的大小而定;再根据扭波导扭转长度L、扭转角θ和金属薄片（1）的厚度d计算出右旋或左旋的相邻两块金属薄片（1）间的偏转角θ′，θ′＝d×θ/L，以此确定每块金属薄片（1）的定位孔位置。

（5）.金属骨架材料为不锈钢

2.金属骨架的蜡层（3）浸涂方法

把装配好的金属骨架轴向水平地浸没在温度为125～133℃的蜡液中（蜡液滴点为75±3℃），待金属骨架表面上浸入蜡液初期所凝结的蜡层全部熔化后，从蜡液里取出金属骨架，并使其固定在轴向竖直状态，让金属骨架表面多余的蜡液流淌下滴。蜡液停止下滴后，用刀片削平蜡表面存留的瘤状蜡，以同样方法进行第二次浸涂，第二次在蜡液里保持4～5秒，迅速从蜡液里取出金属骨架，与上次滴蜡方向相反，把金属骨架固定在轴向竖直状态，让金属骨架表面上第二次浸涂的多余蜡液下滴，并任其冷却到室温，用刀片削平蜡瘤。这样就制成电铸扭波导用的蜡模芯。按上述浸蜡工艺过程浸涂的蜡层厚度为0.4～0.5毫米。