專利名稱：低成本針刺織物增強(qiáng)石英復(fù)合陶瓷天線罩的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石英復(fù)合陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種低成本針刺織物增強(qiáng)石英復(fù)合陶瓷天線罩的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著軍エ武器向高、精、尖方向發(fā)展，軍エ武器的成本越來越高，過高的成本限制了大量生產(chǎn)、應(yīng)用，因此，降低軍エ武器成本已成為必然趨勢。在航空航天用天線罩領(lǐng)域，石英復(fù)合陶瓷因介電常數(shù)對頻率與溫度十分穩(wěn)定及突出的抗熱沖擊性能使之成為高超音速(Ma ^ 7)導(dǎo)彈天線罩唯一可用的透波耐熱承載材料。現(xiàn)階段石英復(fù)合陶瓷體系為石英纖維編織體增強(qiáng)石英，其基體由硅溶膠經(jīng)凝膠、干燥轉(zhuǎn)化形成，轉(zhuǎn)化過程即溶膠-凝膠法(sol gel)。 現(xiàn)有技術(shù)采用液相浸潰制備石英復(fù)合陶瓷天線罩材料，制作方法包括以下步驟I)將石英纖維編織成封頂仿形結(jié)構(gòu)；2)將石英纖維織物在硅溶膠中進(jìn)行液相浸潰(15 20次)；3)硅溶膠經(jīng)多次浸潰、干燥，轉(zhuǎn)化為基體；4)對復(fù)合石英陶瓷天線罩進(jìn)行熱處理、機(jī)加成型。所使用的原材料中高強(qiáng)石英纖維紗價格3000元/公斤；仿形編織費(fèi)用10000元/公斤，編織體密度> I. Og/cm3，纖維紗含量高，成型時間2個月左右，周期長，因此成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種低成本針刺織物增強(qiáng)石英復(fù)合陶瓷天線罩的制備方法，該方法在材料力學(xué)、電學(xué)性能滿足使用要求的情況下通過降低原材料成本、編織費(fèi)用及縮短生產(chǎn)周期，以達(dá)到較大程度的降低天線罩產(chǎn)品成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的低成本針刺織物增強(qiáng)石英復(fù)合陶瓷天線罩的制備方法，依次包括以下步驟I)根據(jù)天線罩的幾何尺寸設(shè)計出芯模，在芯模上用石英布和石英氈通過針刺法刺成相應(yīng)幾何尺寸的仿形結(jié)構(gòu)織物；2)將織物采用沸水水煮2(T40h后脫模；3)將脫模后的織物經(jīng)40(T700°C焙燒2 4h，再進(jìn)行酸洗處理；4)將經(jīng)酸洗的織物套在芯模上，重復(fù)進(jìn)行浸潰、干燥處理2 4次后再次脫摸，所述浸潰處理是將織物置于硅溶膠中浸潰2(T40min，所述干燥是將浸潰后的織物進(jìn)行干燥l(T30h ；5)將再次脫模后的織物，再重復(fù)進(jìn)行浸潰、干燥處理6 10次，所述浸潰處理是將織物置于硅溶膠中浸潰2(T40min，所述干燥是將浸潰后的織物進(jìn)行干燥l(T30h ；6)接著對織物在60(T900°C條件下進(jìn)行熱處理，使其完全陶瓷化成毛坯；7)最后將毛坯機(jī)械加工成所需的產(chǎn)品尺寸，即得石英復(fù)合陶瓷天線罩。
優(yōu)選地，所述步驟4)和步驟5)中的硅溶膠密度為I. l(Tl. 16g/cm3。進(jìn)ー步地，所述步驟4)中浸潰時需不斷地振動硅溶膠。更進(jìn)一歩地，所述步驟3)中酸洗處理選用的酸液中濃鹽酸與濃硝酸的體積比為3 I0本發(fā)明低成本針刺織物增強(qiáng)石英復(fù)合陶瓷天線罩的制備方法各步驟エ藝參數(shù)限定原理如下本發(fā)明將石英針刺織物(石英針刺編織體是通過多層石英布與石英氈交替疊加后針刺成型成仿形結(jié)構(gòu)織物，密度僅O. 4g/cm3)通過水煮、焙燒、酸洗等措施預(yù)處理，除去石英布、石英氈表面的浸潤劑，然后采用I. l(Tl. 16g/cm3硅溶膠作為基體，經(jīng)浸潰、干燥、浸潰、干燥重復(fù)2 4次處理，使硅溶膠基體有效填充石英針刺織物的縫隙，加強(qiáng)石英針刺織物的致密性，然后脫模后從內(nèi)側(cè)和外側(cè)同時對織物進(jìn)行再次浸潰、干燥重復(fù)處理6 10次，干燥脫水后，再經(jīng)60(T90(TC中溫?zé)崽幚砉に囂幚恚蛊渚嗷纬商沾苫擅鳎詈螅瑢γ?進(jìn)行機(jī)械加工成所需產(chǎn)品尺寸，即得到低成本針刺織物增強(qiáng)石英復(fù)合陶瓷天線罩產(chǎn)品。而且，本發(fā)明的制備方法采用的原材料石英纖維布約100元/公斤，石英氈約3000元/公斤，針刺費(fèi)用僅2000元/公斤，織物密度< O. 5g/cm3，石英布及石英氈含量低，成本低廉；同吋，生產(chǎn)周期大大縮短，僅需40天。材料介電常數(shù)2. 9，介電損耗角正切O. 009，彎曲強(qiáng)度50MPa，滿足天線罩介電及力學(xué)性能使用要求。本發(fā)明能在滿足天線罩產(chǎn)品使用要求的基礎(chǔ)上，降低成本60%。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的方法作進(jìn)ー步詳細(xì)的說明。實(shí)施例Iー種半球狀天線罩エ藝過程如下I)根據(jù)天線罩的幾何尺寸設(shè)計出半球狀芯模，在芯模上按照ー層石英布、ー層石英氈的次序通過針刺法逐層刺成相應(yīng)半球狀的仿形結(jié)構(gòu)織物；2)將織物采用沸水水煮40h后脫模；3)將脫模后的織物經(jīng)400°C焙燒4h，再進(jìn)行酸洗處理，酸洗所采用的酸液中濃鹽酸與濃硝酸的體積比為3:1;4)將經(jīng)酸洗的織物套在芯模上，重復(fù)進(jìn)行浸潰、干燥處理4次后再次脫摸，浸潰時需不斷地振動硅溶膠，所述浸潰處理是將織物置于密度為I. 10g/cm3的硅溶膠中浸潰20min，所述干燥是將浸潰后的織物進(jìn)行干燥IOh ；5)將再次脫模后的織物，再重復(fù)進(jìn)行浸潰、干燥處理6次，所述浸潰處理是將織物置于密度為I. 10g/cm3的娃溶膠中浸潰20min,所述干燥是將浸潰后的織物進(jìn)行干燥IOh ；6)接著對織物在600°C條件下進(jìn)行熱處理，使其完全陶瓷化成毛坯；7)最后將毛坯機(jī)械加工成所需的產(chǎn)品尺寸，即得半球狀天線罩。采用此浸潰技術(shù)制造的半球狀石英復(fù)合陶瓷天線罩，密度1.70g/cm3，介電常數(shù)3. 0，損耗角正切O. 009，彎曲強(qiáng)度55MPa，各項(xiàng)性能滿足設(shè)計使用要求。本方法主要從織物材料用量、編織費(fèi)用及生產(chǎn)周期三個方面降低成本64%，以Ikg產(chǎn)品成本降低情況具體見下表。
權(quán)利要求
1.一種低成本針刺織物增強(qiáng)石英復(fù)合陶瓷天線罩的制備方法，其特征在于，它依次包括以下步驟 1)根據(jù)天線罩的幾何尺寸設(shè)計出芯模，在芯模上用石英布和石英氈通過針刺法刺成相應(yīng)幾何尺寸的仿形結(jié)構(gòu)織物； 2)將織物采用沸水水煮2(T40h后脫模； 3)將脫模后的織物經(jīng)40(T70(TC焙燒2 4h，再進(jìn)行酸洗處理； 4)將經(jīng)酸洗的織物套在芯模上，重復(fù)進(jìn)行浸潰、干燥處理2 4次后再次脫模，所述浸潰處理是將織物置于硅溶膠中浸潰2(T40min，所述干燥是將浸潰后的織物進(jìn)行干燥l(T30h ； 5)將再次脫模后的織物，再重復(fù)進(jìn)行浸潰、干燥處理6 10次，所述浸潰處理是將織物 置于硅溶膠中浸潰2(T40min，所述干燥是將浸潰后的織物進(jìn)行干燥l(T30h ； 6)接著對織物在60(T90(TC條件下進(jìn)行熱處理，使其完全陶瓷化成毛坯； 7)最后將毛坯機(jī)械加工成所需的產(chǎn)品尺寸，即得石英復(fù)合陶瓷天線罩。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述低成本針刺織物增強(qiáng)石英復(fù)合陶瓷天線罩的制備方法，其特征在于所述步驟4)和步驟5)中的硅溶膠密度為I. l(Tl. 16g/cm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述低成本針刺織物增強(qiáng)石英復(fù)合陶瓷天線罩的制備方法，其特征在于所述步驟4)中浸潰時需不斷地振動硅溶膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述低成本針刺織物增強(qiáng)石英復(fù)合陶瓷天線罩的制備方法，其特征在于所述步驟3)中酸洗處理選用的酸液中濃鹽酸與濃硝酸的體積比為3 I。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述低成本針刺織物增強(qiáng)石英復(fù)合陶瓷天線罩的制備方法，其特征在于所述步驟3)中酸洗處理選用的酸液中濃鹽酸與濃硝酸的體積比為3 I。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種低成本針刺織物增強(qiáng)石英復(fù)合陶瓷天線罩的制備方法，其步驟包括先根據(jù)天線罩的幾何尺寸設(shè)計出芯模，在芯模上用石英布和石英氈通過針刺法刺成相應(yīng)幾何尺寸的仿形結(jié)構(gòu)織物，然后織物采用沸水水煮、焙燒、酸洗處理、重復(fù)浸漬、干燥、脫模后再重復(fù)浸漬、干燥處理、以及對織物進(jìn)行熱處理，使其完全陶瓷化成毛坯，最后將毛坯機(jī)械加工成所需的產(chǎn)品尺寸，即得石英復(fù)合陶瓷天線罩。實(shí)踐證明，該方法在材料力學(xué)、電學(xué)性能滿足使用要求的情況下通過降低原材料成本、編織費(fèi)用及縮短生產(chǎn)周期，以達(dá)到較大程度的降低天線罩產(chǎn)品成本。
文檔編號C04B35/14GK102731130SQ201210201469
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月19日
發(fā)明者佘平江, 張軍, 張志斌, 王芬, 鄧德鳳 申請人:湖北三江航天江北機(jī)械工程有限公司