一种编织航天器天线网用超细稀/贵金属复合丝及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种编织航天器天线网用超细稀/贵金属复合丝，采用高比强度、低膨胀系数的掺杂稀有难熔金属超细丝为基体材料，也即为芯丝；以高延伸率、低电阻率、高导热率的贵金属作为表层材料；在还原性保护气中、在贵金属熔点以上工作温度的条件下，使掺杂稀有难熔金属超细丝以均匀的速度穿过贵金属融池，涂敷在芯丝表面的液态贵金属冷却凝固后在芯丝表面形成贵金属覆层，形成稀有难熔金属/贵金属的金属复合丝。本发明专利技术制备的超细稀/贵金属复合丝，具有直径小、易于批量化生产、覆层致密、覆层与基体之间接合牢固、长期在大气环境中储存不变色、摩擦不掉粉、反复冷热循环冲击不起泡、不起皮剥落、强度高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种编织航天器天线网用超细稀/贵金属复合丝及其制备方法
本专利技术涉及一种金属复合丝及其制备方法，具体涉及一种编织航天器天线网用超细稀/贵金属复合丝及其制备方法。
技术介绍
近年来，空间信息传输、对地观察、深空探测等航天事业发展迅猛。人们对卫星通信质量、全球定位精度的要求越来越高，要求地面设备(例如大众所熟悉的手机等)灵巧、简便、小型化、轻量化，这就要求航天器(例如卫星)天线的口径尺寸越来越大。目前，空间大型可展开天线在空间展开工作时，口径可达数十米，航天技术先进的国家甚至可达百米以上。但巨大的航天器天线要随航天器一起由火箭送入太空，又受到火箭载荷舱容量和减重的限制，这就要求天线重量轻且易于折叠收纳成较小的体积，才能随航天器一起用火箭发射升空。空间大型可展开天线，依靠天线网面反射(或收集)电磁信号，来实现航天器(例如卫星、空间雷达等)之间，航天器与地面设备之间的信号传输。用于航天器大型可展开天线的金属网面材料，要求编织网布的金属复合丝强度高、有一定的延展性、膨胀系数小、网面接触电阻小、直径能做到微米级，且能批量化生产，编织的网布表面平整、轻薄柔软、抗皱折性能优良、对电磁波的反射率高。当前，大型航天器可收展天线用反射网布的编织，主要采用电化学的方法，在钨(W)丝、或钼(Mo)丝表面电镀一层黄金(Au)，或在不锈钢丝表面电镀一层镍(Ni),制成金属复合丝来编织网布。综合性能比较，镀金钼丝优于镀金钨丝，而这二者又优于镀镍不锈钢丝。因用于编织大型航天器可收展天线反射网布的金属复合丝直径通常要求小于30微米，制造技术难度很大，目前世界上仅有美国及俄罗斯等少数几个国家可以生产。美欧国家采用镀金钼丝编网，俄罗斯在高频段用镀金钨丝，在较低频段用镀镍不锈钢丝编网。针对目前大型航天器天线网编织行业内，普遍使用电镀法生产的超细镀金钨(或钼)丝作原料，这种丝在生产过程中要产生的有害气体和液体，污染环境；这种丝在编织成网布过程中，表面较疏松的镀层在丝与丝及丝与织针之间相互摩擦，易磨损掉粉；在太空工作环境的真空下，要反复承受±200℃的冷热循环热冲击，镀层中残留的微量电镀液逸出可能导致镀层局部脱落，影响航天器天线的电气性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种编织航天器天线网用超细稀/贵金属复合丝及其制备方法。本专利技术用掺杂微量元素强化的稀有难熔金属超细丝为基体芯丝，用不产生有害液体和气体、不污染环境的热物理工艺(非电化学)方法，在基体芯丝表面涂敷一层贵金属，制备出一种覆层致密、覆层与基体结合牢固、耐冷热循环反复冲击、摩擦不掉粉、长期储存不变色，可替代行业内传统的电镀法生产的镀金钨(或钼)丝，用于编织航天器天线网布的原料—超细稀/贵金属复合丝。为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：本专利技术提供了一种编织航天器天线网用超细稀/贵金属复合丝，采用高比强度、低膨胀系数的掺杂稀有难熔金属超细丝为基体材料，也即为芯丝；以高延伸率、低电阻率、高导热率的贵金属作为表层材料；在还原性保护气中、在贵金属熔点以上工作温度的条件下，使掺杂稀有难熔金属超细丝以均匀的速度穿过贵金属融池，涂敷在芯丝表面的液态贵金属冷却凝固后在芯丝表面形成贵金属覆层，形成稀有难熔金属/贵金属的金属复合丝，即超细稀/贵金属复合丝。优选地，所述掺杂稀有难熔金属超细丝包括但不限于掺杂稀有难熔金属超细钨丝或掺杂稀有难熔金属超细钼丝；所述掺杂稀有难熔金属超细丝的直径为10～40μm。优选地，所述掺杂稀有难熔金属超细丝中掺入的微量元素包括但不限于硅、铝、钾或稀土元素，掺杂的微量元素可以只掺一种，也可以同时掺入两种，或几种微量元素组合一起掺入基体芯丝材料中，微量元素的掺入总量为50～600ppm。优选地，所述芯丝表面必须清洁干燥且无残留润滑剂、氧化物及其它夹杂物。优选地，所述贵金属包括但不限于金或银，所述贵金属的纯度为99.9～99.999％。优选地，所述还原性保护气包括但不限于氢气。优选地，所述工作温度必须高于表层贵金属熔点的100～300℃。优选地，所述贵金属覆层的厚度为0.1～0.8μm。优选地，所述速度为5～40米/分。本专利技术还提供了一种编织航天器天线网用超细稀/贵金属复合丝的制备方法，包括以下步骤:(1)原料选择：选择纯度为99.9％～99.999％的贵金属锭，或贵金属丝、或贵金属带或贵金属粒为表层材料；选择直径为10～40μm、表面清洁干燥且无残留润滑剂、氧化物及其它夹杂物的掺杂稀有难熔金属超细丝为基体材料；(2)敷金：将掺杂稀有难熔金属超细丝通过导轮导入敷金保护罩内，罩内氢气压力控制为正压，即为高于大气压力，掺杂稀有难熔金属超细丝以5～40米/分钟的速度运动，具体的速度根据用户对贵金属覆层的厚度而定，掺杂稀有难熔金属超细丝在预热装置中加热到900℃以上，穿过熔融贵金属池，熔融贵金属的温度控制在高于贵金属熔点的100～300℃，在芯丝表面涂敷一层液态贵金属，芯丝表面的液态贵金属在坩埚外冷凝成固态贵金属，形成稀有难熔金属/贵金属的金属复合丝；(3)复绕：敷完贵金属的超细稀/贵金属复合丝，经复绕设备复绕在用户指定尺寸的线盘上；(4)检验：对复绕过的超细稀/贵金属复合丝进行各项性能指标的检测，达到要求的就成为超细稀/贵金属复合丝成品。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术采用高温热涂敷的工艺技术制备超细稀/贵金属复合丝，制备过程不产生有害气体和液体，避免了传统电镀法制备镀金钼丝(或镀金钨丝)时要产生有害物质可能对环境造成污染的危害，从环保的角度来看，这是一种值得推广的超细金属复合丝的制备技术；(2)本专利技术在涂敷贵金属前，芯丝已经在预热装置中加热到芯丝金属(如钨、钼)氧化物的氢还原温度以上，使芯丝表面吸附的气体脱吸，并将表面残留的氧化物还原成金属，使贵金属液能很好地浸润基体芯丝表面，从而保证覆层与基体的牢固结合。这对于那些难以容忍在储存中表层易变色、在编网过程中易掉粉、在反复高低温热冲击中易剥落的金属复合丝用户来说，是一个不错的选择；(3)本专利技术是使液态贵金属在芯丝表面冷凝成固体金属，形成致密的贵金属覆层；而电镀方法是电镀液中的贵金属离子在电场的作用下，一颗一颗地堆砌在芯丝表面形成贵金属镀层，在颗粒之间可能会残留微量电镀液成分，镀层可能产生疏松、不致密。对于超细金属复合丝用户来说，要求在没有特殊保护措施的环境中长期储存不变色、在复合丝表面受到摩擦时表面不掉粉。例如，在用超细金属复合丝编织网布过程中，丝与丝之间、丝与编织器具之间就会产生相互摩擦，如果掉粉，就会影响网布的电性能；因此，超细金属复合丝表层致密程度，对编织网布的用户来说，是一个很重要的性能要求。(4)本专利技术制备的超细稀/贵金属复合丝，具有直径小、易于批量化生产、覆层致密、覆层与基体之间接合牢固、长期在大气环境中储存不变色、摩擦不掉粉、反复冷热循环冲击不起泡、不起皮剥落、强度高等优点；这种丝可用于某些电真空器件的栅极、分析检测仪器的电极、特殊电子器件的引线等；这种丝特别适合于编织超薄、面密度小、柔软、强度要求高、抗皱褶性能优良的金属网布，这种网布可用作大型航天器可收展天线网面材料、高端电子器件的电磁信号屏蔽网、特殊用途的过滤网等。(5)本专利技术开发的超细稀/贵金属丝热复合技术，根据市场需求的不同，可将基体芯丝材质，由掺K、Al本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种编织航天器天线网用超细稀/贵金属复合丝，其特征在于，采用高比强度、低膨胀系数的掺杂稀有难熔金属超细丝为基体材料，也即为芯丝；以高延伸率、低电阻率、高导热率的贵金属作为表层材料；在还原性保护气中、在贵金属熔点以上工作温度的条件下，使掺杂稀有难熔金属超细丝以均匀的速度穿过贵金属融池，涂敷在芯丝表面的液态贵金属冷却凝固后在芯丝表面形成贵金属覆层，形成稀有难熔金属/贵金属的金属复合丝，即超细稀/贵金属复合丝。

【技术特征摘要】
1.一种编织航天器天线网用超细稀/贵金属复合丝，其特征在于，采用高比强度、低膨胀系数的掺杂稀有难熔金属超细丝为基体材料，也即为芯丝；以高延伸率、低电阻率、高导热率的贵金属作为表层材料；在还原性保护气中、在贵金属熔点以上工作温度的条件下，使掺杂稀有难熔金属超细丝以均匀的速度穿过贵金属融池，涂敷在芯丝表面的液态贵金属冷却凝固后在芯丝表面形成贵金属覆层，形成稀有难熔金属/贵金属的金属复合丝，即超细稀/贵金属复合丝。2.根据权利要求1所述的一种编织航天器天线网用超细稀/贵金属复合丝，其特征在于，所述掺杂稀有难熔金属超细丝包括但不限于掺杂稀有难熔金属超细钨丝或掺杂稀有难熔金属超细钼丝；所述掺杂稀有难熔金属超细丝的直径为10～40μm。3.根据权利要求2所述的一种编织航天器天线网用超细稀/贵金属复合丝，其特征在于，所述掺杂稀有难熔金属超细丝中掺入的微量元素包括但不限于硅、铝、钾或稀土元素，掺杂的微量元素可以只掺一种，也可以同时掺入两种，或几种微量元素组合一起掺入基体芯丝材料中，微量元素的掺入总量为50～600ppm。4.根据权利要求1所述的一种编织航天器天线网用超细稀/贵金属复合丝，其特征在于，所述芯丝表面必须清洁干燥且无残留润滑剂、氧化物及其它夹杂物。5.根据权利要求1所述的一种编织航天器天线网用超细稀/贵金属复合丝，其特征在于，所述贵金属包括但不限于金或银，所述贵金属的纯度为99.9～99.999％。6.根据权利要求1所述的一种编织航天器天线网用超细稀/贵金属复合丝，其特征在于，所述还原性保护气包括但不限于氢气。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，
申请(专利权)人：烟台元泰金属材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37