【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及陶瓷材料，具体地指一种改进的氧化硅陶瓷天线窗口及其复合模压成型方法。
技术介绍
1、航天产品多用于高温、冲击、振动等极端环境，为保证天线在极端环境下的电磁波传输效率，须将天线处的防热材料局部开口并更换具有防热、透波作用的新材料，即形成天线窗口。石英复合陶瓷具有密度低、强度高、透波性能好等特点，在航空航天领域得到广泛的应用，已经成为天线罩、天线窗口等产品的常用材料体系。
2、目前最常用的石英陶瓷天线窗口成型方法为基于溶胶-凝胶法的硅溶胶浸渍复合成型。该方法需将纤维编织体通过多次浸渍复合、干燥、热处理、机械加工得到最终产品，生产周期往往较长，且编织体的成本较高，不利于批量生产。此外，该方法在加工过程中纤维容易断裂、撕扯，导致表观质量较差、局部力学强度下降等问题。而另一种模压成型方法突破了传统的加工模式，可快速完成成型。通过模压成型方法生产天线窗口，无需使用石英纤维编织体，可以极大降低生产成本。通过模具可将预混料压制成几乎净尺寸状态，省去机械加工时间，可有效缩短生产周期。但通过现有的模压成型方法得到的天线窗产品存在产品密度不均匀的情况，其产品内部大多存在结晶体和气孔，导致产品性能不稳定。另外，在生产过程中由于气孔和结晶体的产生，产品容易出现开裂现象，从而导致成品率较低。
3、因此，亟需提出一种新的方案来解决现有浸渍复合成型方法存在的生产周期长、成本高、产品表观质量较差、局部力学强度下降的问题，同时解决现有模压成型方法的产品内部密度不均匀的问题。
技术实现思路p>
1、为克服上述技术的不足，本专利技术提供一种改进的氧化硅陶瓷天线窗口及其复合模压成型方法，解决现有浸渍复合成型方法存在的工艺复杂、纤维易撕裂等问题以及现有模压成型方法的产品内部密度不均匀的问题，以获得高表观质量、高力学强度、高密度和性能稳定的产品，达到提高产品质量、提高成品率、缩短生产周期、降低成本的目的。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
3、一种改进的氧化硅陶瓷天线窗口，所述氧化硅陶瓷天线窗口的密度为1.8～1.9g/cm3，弯曲强度为55～65mpa，拉伸强度为35～45mpa，导热系数为0.5～0.6w/m·k，介电常数为3～3.8，损耗角正切为0.0004～0.0006。
4、一种改进的氧化硅陶瓷天线窗口的复合模压成型方法，包括以下步骤：
5、1)预混料制备：
6、硅溶胶处理：取硅溶胶，在60～80℃下水浴加热至形成凝胶，将凝胶捣碎后于140～160℃烘干至恒重，然后磨成凝胶粗粉，加入占凝胶粗粉质量5～15％的pva水溶液，随后研磨，过筛，得到粉末；所述pva水溶液中pva的含量为5～7wt％；
7、混合：另取硅溶胶、纤维长度为2～4mm的氧化硅短纤维、制备得到的粉末按质量比为1∶8～12∶18～28进行混合，然后密封，常温晾置4～6h，制得预混料；
8、2)加料：将脱模剂处理后的模具升温至40～50℃并保温10～20min，然后将制得的预混料均匀地铺层填入模具中；其中，升温速度为0.5～1℃/min，加料时间控制在6～10min，加料温度控制在40～50℃；
9、3)模压处理：加料结束后，合模加压至20～25mpa并保压，然后升温处理，随后自然降温至15～25℃，在自然降温至60～50℃时开始自然卸压至常压；所述升温处理过程中，先升温至60～70℃并保温100～120min，再升温至110～120℃并保温100～120min；
10、4)干燥：将模压处理后的坯料脱模，并放入干燥箱中，升温至140～150℃干燥2～3h，得到模压陶瓷坯体；其中，升温速度为1～3℃/min；
11、5)高温处理：将干燥后的坯体放入加热炉中，以2～3℃/min的速度升温至700～750℃，保温100～120min，然后随炉降温至15～25℃后取出；
12、6)浸渍：将高温处理后的坯体放入容器中，抽真空至-0.07～-0.09mpa并持续保压，在保压10～20min时注入硅溶胶对坯体进行浸渍处理，注入硅溶胶后，以1～3℃/min的速度将硅溶胶加热至80～90℃，保温保压直至硅溶胶变为凝胶；
13、7)浸渍后热处理：将浸渍处理后的坯体放入加热炉中，先升温至400～450℃保温100～120min，然后升温至900～950℃保温100～120min，最后随炉降温至15～25℃后取出；
14、8)打磨修整：按产品尺寸要求对边角部位进行打磨修整。
15、优选地，所述步骤1)和步骤6)中，硅溶胶为在20℃时ph值为2～5、固含量为38～42％的硅溶胶。
16、优选地，所述步骤1)中，pva水溶液的加入量占所述凝胶粗粉质量的8～10％。
17、优选地，所述步骤1)中，pva水溶液中pva的含量为7wt％。
18、优选地，所述步骤1)中，预混料内硅溶胶∶2～4mm氧化硅短纤维∶制备得到的粉末的质量比为1∶10∶20～25。
19、优选地，所述步骤1)中，先混合氧化硅短纤维和粉末，再加入另取的硅溶胶，且所述硅溶胶使用喷雾方式在氧化硅短纤维和粉末的混合过程中均匀喷洒添加。
20、优选地，所述步骤3)中，控制升温过程的升温速度为0.5～1℃/min。
21、优选地，所述步骤7)中，控制升温过程的升温速度为2～3℃/min。
22、相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：
23、本专利技术设计的改进的氧化硅陶瓷天线窗口的密度为1.8～1.9g/cm3，弯曲强度为55～65mpa，拉伸强度为35～45mpa，导热系数为0.5～0.6w/m·k，介电常数为3～3.8，损耗角正切为0.0004～0.0006，具有高表观质量、高力学强度、高密度、性能稳定的优点。
24、本专利技术设计的改进的氧化硅陶瓷天线窗口的复合模压成型方法，将溶胶-凝胶法制得的凝胶干燥并研磨成反应活性较高的粉体，通过添加粉体，提高了预混料的均匀性且降低了预混料中的水分，为得到密度均匀的氧化硅陶瓷天线窗口产品提供了基础；通过添加少量pva作为粘接剂提高了产品的强度；通过添加石英短纤维提高了产品的力学性能；混料时通过喷雾方式加入硅溶胶，起到填充间隙、提高产品密度作用，同时具有一定粘接作用，可以减少pva用量，避免孔隙过多；将处理后的预混料填入模压模具中分段升温加压，可充分排出挥发份；将坯体通过浸渍复合及热处理，提高了产品致密度、表观质量及结构强度。
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1.一种改进的氧化硅陶瓷天线窗口，其特征在于：所述改进的氧化硅陶瓷天线窗口的密度为1.8～1.9g/cm3，弯曲强度为55～65MPa，拉伸强度为35～45MPa，导热系数为0.5～0.6W/m·k，介电常数为3～3.8，损耗角正切为0.0004～0.0006。
2.一种权利要求1所述改进的氧化硅陶瓷天线窗口的复合模压成型方法，其特征在于：包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述改进的氧化硅陶瓷天线窗口的复合模压成型方法，其特征在于：所述步骤1)和步骤6)中，硅溶胶为在20℃时pH值为2～5、固含量为38～42％的硅溶胶。
4.根据权利要求2所述改进的氧化硅陶瓷天线窗口的复合模压成型方法，其特征在于：所述步骤1)中，PVA水溶液的加入量占所述凝胶粗粉质量的8～10％。
5.根据权利要求2所述改进的氧化硅陶瓷天线窗口的复合模压成型方法，其特征在于：所述步骤1)中，PVA水溶液中PVA的含量为7wt％。
6.根据权利要求2所述改进的氧化硅陶瓷天线窗口的复合模压成型方法，其特征在于：所述步骤1)中，预混料内硅溶胶∶2～4mm氧化
7.根据权利要求2-6任意一项所述改进的氧化硅陶瓷天线窗口的复合模压成型方法，其特征在于：所述步骤1)中，先混合氧化硅短纤维和粉末，再加入另取的硅溶胶，且所述硅溶胶使用喷雾方式在氧化硅短纤维和粉末的混合过程中均匀喷洒添加。
8.根据权利要求2所述改进的氧化硅陶瓷天线窗口的复合模压成型方法，其特征在于：所述步骤3)中，控制升温过程的升温速度为0.5～1℃/min。
9.根据权利要求2所述改进的氧化硅陶瓷天线窗口的复合模压成型方法，其特征在于：所述步骤7)中，控制升温过程的升温速度为2～3℃/min。
...【技术特征摘要】
1.一种改进的氧化硅陶瓷天线窗口，其特征在于：所述改进的氧化硅陶瓷天线窗口的密度为1.8～1.9g/cm3，弯曲强度为55～65mpa，拉伸强度为35～45mpa，导热系数为0.5～0.6w/m·k，介电常数为3～3.8，损耗角正切为0.0004～0.0006。
2.一种权利要求1所述改进的氧化硅陶瓷天线窗口的复合模压成型方法，其特征在于：包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述改进的氧化硅陶瓷天线窗口的复合模压成型方法，其特征在于：所述步骤1)和步骤6)中，硅溶胶为在20℃时ph值为2～5、固含量为38～42％的硅溶胶。
4.根据权利要求2所述改进的氧化硅陶瓷天线窗口的复合模压成型方法，其特征在于：所述步骤1)中，pva水溶液的加入量占所述凝胶粗粉质量的8～10％。
5.根据权利要求2所述改进的氧化硅陶瓷天线窗口的复合模压成型方法，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊君，佘平江，罗琪，张嘉明，
申请(专利权)人：湖北三江航天江北机械工程有限公司，
类型：发明
国别省市：
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