表面具有聚四氟乙烯防潮塗層的石英複合陶瓷天線罩製備方法與流程
2023-10-24 18:19:02
本發明涉及天線罩防潮塗層技術領域，具體涉及一種表面具有聚四氟乙烯防潮塗層的石英複合陶瓷天線罩製備方法。
背景技術：
天線罩、天線窗是飛彈武器系統結構的重要組成部分，是保護飛彈武器系統通訊、遙測、制導、引爆等系統正常工作的關鍵部件，其必須具備優異的透波、放熱、承載和耐候等多種功能。隨著飛彈武器系統向超高音速方向的不斷發展、打擊範圍和制導精度的不斷提高，天線罩、天線窗要能在更加寬泛的頻帶具有良好穩定的透波性能，更好的抗熱衝擊性能。由於石英複合陶瓷其較高的孔隙率可降低其基體的介電常數，被廣泛應用在天線罩、天線窗上。然而較高的孔隙率，造成其極易吸潮，在石英複合陶瓷表面形成一種水化層，從而嚴重的影響天線罩、天線窗陶瓷產品的電氣性能、抗雨蝕性能。因此在石英複合陶瓷材料表面形成一種連續、穩定、緻密化的塗層的尤為重要，不僅保證其良好的透波性能，而且進一步的提高了其抗雨蝕、抗衝刷性能。作為透波材料的防潮塗層，應該具備以下特點：
(1)具備優良的防潮效果，對液態、氣態水有明顯的阻隔作用，對石英複合陶瓷自身微觀結構不存在改性的情況；
(2)具備良好的介電性能，不能明顯降低石英複合陶瓷材料的透波性能；
(3)與基體就具有較好的粘接性、有良好的高低溫線膨脹性能匹配性；
(4)具備一定的力學性能、耐高溫性能和老化性能；
現有的防潮塗層一般採用無機物塗層，無機物塗層的製備一般需較高溫度，對基體材料損傷較大。且常常由於塗層及基體的熱膨脹係數不匹配，容易開裂和脫落。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種表面具有聚四氟乙烯防潮塗層的石英複合陶瓷天線罩製備方法，本發明採用石英纖維仿形織物液相浸漬複合矽溶膠，經高溫燒結製備石英複合陶瓷材料，再把石英複合陶瓷材料表處理後，把粉狀聚四氟乙烯通過預熱、真空熱噴塗在石英複合陶瓷表面形成一種低介電常數、連續的、高阻隔水汽、優秀的高低溫穩定性、高耐候性的保護膜。
為解決上述技術問題，本發明所設計的表面具有聚四氟乙烯防潮塗層的石英複合陶瓷天線罩製備方法，其特徵在於，它包括如下步驟：
步驟1：將石英纖維仿形織物放入丙酮中進行加熱浸泡，然後將石英纖維仿形織物取出進行烘乾，烘乾後，將石英纖維仿形織物焙燒，然後再次將石英纖維仿形織物放入丙酮進行加熱浸泡，之後再次烘乾，形成表面經過處理後的石英纖維仿形織物；
步驟2：將表面經過處理後的石英纖維仿形織物置於承裝有矽溶膠仿形的不鏽鋼濃縮工裝內，通過減壓蒸餾和濃縮一體化複合，最後乾燥定型；
步驟3：將乾燥定型後的石英纖維仿形織物坯料置於仿形真空浸漬罐內，在真空狀態下進行矽溶膠浸漬複合處理；
步驟4：將矽溶膠浸漬複合處理後的石英纖維仿形織物坯料乾燥直至石英纖維仿形織物坯料徹底硬化定型；
步驟5：對定型後的石英纖維仿形織物坯料進行熱處理，並進行機械加工至產品的設計尺寸，得到石英纖維仿形織物產品；
步驟6：將步驟5得到的石英纖維仿形織物產品表面進行打磨處理，以去除石英纖維仿形織物產品表面附著的矽溶膠顆粒，再用進行毛化處理；
步驟7：將步驟6得到的石英纖維仿形織物產品放入真空固化爐內的轉動平臺上，先抽真空至-50～-75kpa，待壓力穩定後，隨爐升溫至100～200℃、保溫60～90min；
步驟8：使真空固化爐內的轉動平臺按預設轉速旋轉，將聚四氟乙烯通過噴槍均勻噴塗在石英纖維仿形織物產品表面，然後隨爐升溫至200℃～400℃，保溫30～60min。
本發明採用石英纖維仿形織物液相浸漬複合矽溶膠，經高溫燒結製備石英複合陶瓷材料，再把石英複合陶瓷材料表處理後，把粉狀聚四氟乙烯通過預熱、真空熱噴塗在石英複合陶瓷表面形成一種低介電常數、連續的、高阻隔水汽、優秀的高低溫穩定性、高耐候性的保護膜，其特點如下：
1)該製備方法採用仿形的石英纖維織物通過真空液相浸漬矽溶膠、矽溶膠一體化濃縮在具備仿形成型工裝內，通過真空減壓、水浴加熱的方式，可大幅度降低矽溶膠用量，提高石英陶瓷材料的緻密化效果，明顯較少複合次數，縮短產品生產周期。
2)該成型方法通過先將石英陶瓷材料預熱後，在陶瓷表面噴塗一層粉狀的聚四氟乙烯(ptfe)，使ptfe在低溫狀態下呈現一定的半軟態，再進行高溫處理後提高其流動性使其均勻的包覆在石英陶瓷表面。
3)本發明在石英陶瓷表面成型的ptfe膜，具有良好的低介電常數、連續的、高阻隔水汽、優秀的高低溫穩定性、高耐候性，可實現飛彈武器系統用的天線罩、天線窗在惡劣環境貯存下的超低防潮性能。
具體實施方式
以下結合具體實施例對本發明作進一步的詳細說明：
一種表面具有聚四氟乙烯防潮塗層的石英複合陶瓷天線罩製備方法，它包括如下步驟：
步驟1：將石英纖維仿形織物放入丙酮中進行加熱浸泡，然後將石英纖維仿形織物取出進行烘乾，烘乾後，將石英纖維仿形織物焙燒，然後再次將石英纖維仿形織物放入丙酮進行加熱浸泡，之後再次烘乾，形成表面經過處理後的石英纖維仿形織物；
步驟2：將表面經過處理後的石英纖維仿形織物置於承裝有矽溶膠仿形的不鏽鋼濃縮工裝內，通過減壓蒸餾和濃縮一體化複合，最後乾燥定型；
步驟3：將乾燥定型後的石英纖維仿形織物坯料置於仿形真空浸漬罐內，在真空狀態下進行矽溶膠浸漬複合處理；
步驟4：將矽溶膠浸漬複合處理後的石英纖維仿形織物坯料乾燥直至石英纖維仿形織物坯料徹底硬化定型(石英纖維織物經過首次浸漬複合後，織物表面很軟，較容易因自身及外力作用而造成的凹坑、褶皺，這樣在後期機械加工時無法加工出來，造成報廢)；
步驟5：對定型後的石英纖維仿形織物坯料進行熱處理，並進行機械加工至產品的設計尺寸，得到石英纖維仿形織物產品；
步驟6：將步驟5得到的石英纖維仿形織物產品表面進行打磨處理，以去除石英纖維仿形織物產品表面附著的矽溶膠顆粒，再用進行毛化處理；
步驟7：將步驟6得到的石英纖維仿形織物產品放入真空固化爐內的轉動平臺上，先抽真空至-50～-75kpa，待壓力穩定後，隨爐升溫至100～200℃、保溫60～90min(真空壓力適中可以使聚四氟乙烯在產品表面形成一種連續的膜，不至於恢復至常壓時出現鼓泡、開裂現象，另外，加熱的目的是提高預製件的溫度，使聚四氟乙烯粉末呈現出半軟態，更好的吸附在預製件表面)；
步驟8：使真空固化爐內的轉動平臺按預設轉速旋轉，將聚四氟乙烯通過噴槍均勻噴塗在石英纖維仿形織物產品表面，然後隨爐升溫至200℃～400℃，保溫30～60min(進一步加熱的目的是使聚四氟乙烯粉末呈現出流態，更好的吸附在預製件表面，另外，通過旋轉平臺可以更均勻覆蓋)；
步驟9：重複步驟8的處理過程1～3次，使石英纖維仿形織物產品表面均勻包覆一層聚四氟乙烯膜。
上述技術方案提供的製備方法，利用聚四氟乙烯本身具有高度的化學穩定性、極強的耐高低溫性能、突出的不黏性以及優異的電絕緣性和抗輻射性、極小的吸水率等優勢，通過一系列工藝方法使其包覆在多孔陶瓷表面，形成一種低介電常數、連續的、高阻隔水汽、優秀的高低溫穩定性、高耐候性的保護膜，從而有效解決石英複合陶瓷天線罩材料在惡劣貯存環境下吸潮致產品電氣性能下降的問題。
上述技術方案的步驟1中，石英纖維表面有一層環氧型浸潤劑，步驟1通過兩次丙酮加熱浸泡進行去除，從而實現二氧化矽基體同石英纖維的良好結合，提高材料性能。
上述技術方案的步驟3中，仿形真空浸漬灌可以節省矽溶膠用量，降低成本。另外，真空浸漬可以有效地排出坯料內部空隙裡的空氣，提高浸漬效果。
上述技術方案的步驟1：將石英纖維仿形織物放入丙酮中熱到45～47℃浸泡15～45小時。
上述技術方案的步驟1中：再次將石英纖維仿形織物放入丙酮熱到45～47℃浸泡10～15小時。
上述技術方案的步驟3中，將乾燥定型後的石英纖維仿形織物坯料置於仿形真空浸漬罐內，在真空狀態下進行矽溶膠浸漬複合處理，並通過震動、加熱提高浸漬複合效果，進一步的提升坯料緻密化程度。
上述技術方案的步驟4中，重複步驟3處理2～4次，將矽溶膠浸漬複合處理後的石英纖維仿形織物坯料乾燥直至石英纖維仿形織物坯料徹底硬化定型。
上述技術方案的步驟6中，所述毛化處理採用40～80目的石英砂紙進行處理。毛化處理的目的是增強聚四氟乙烯在陶瓷天線罩的表面結合強度。
上述技術方案的步驟6中，用氮氣吹除石英纖維仿形織物產品表面附著的矽溶膠顆粒。
上述技術方案的步驟8中，將白色超細粉狀聚四氟乙烯(聚四氟乙烯顆粒直徑分布在0.5～5微米)通過噴槍均勻噴塗在石英纖維仿形織物產品表面。
上述技術方案的步驟5中，對定型後的石英纖維仿形織物坯料進行400～800℃的熱處理；所述步驟8中，轉動平臺的預設轉速為30轉/min(旋轉速度過快，粉體容易被甩下來。旋轉速度過慢會造成局部噴塗過厚)。熱處理的目的是：1、是提高坯料的可加工性；2、提升力學性能。
本說明書未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員公知的現有技術。