基于铝芯模的太赫兹微矩形波导腔体电化学加工技术

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太赫兹波具有高穿透性、低能性、高信噪比、相干性和宽带性等特性,已经广泛应用于无线通信、雷达成像、生物医学等领域,而太赫兹波导管是传输太赫兹波的重要元器件。目前加工太赫兹矩形波导腔体主要的方法有微细铣削、UV-LIGA、3D打印和深反应离子刻蚀等,但这些方法都各有缺点,难以加工特征尺寸更微小、精度要求更高的微矩形波导腔体。电化学加工方法理论上能够达到离子数量级去除和增加材料,针对高频段太赫兹微矩形波导腔体特征尺寸微小并且各种加工指标要求严格的特点,本文采用微细电解线切割铝牺牲芯模与微细电铸组合加工技术进行太赫兹微矩形波导腔体的制备,主要研究内容如下:(1)探索了在NaNO3浓度为0.05mol/L、NaCl浓度为0.025mol/L复合水溶液中微细电解线切割制备铝牺牲芯模,采用单因素实验法研究了加工电压、脉冲宽度和脉冲周期对切缝的表面质量的影响,确定较优参数后进行铝牺牲芯模的加工发现在复合水溶液中长时间电解线切割铝芯模会出现加工产物而导致加工失败的情况。(2)探索了在氯化胆碱乙二醇溶液中微细电解线切割制备铝牺牲芯模,采用单因素实验法研究了加工电压、脉冲宽度、脉冲周期、加工速度以及电解液浓度对切缝的表面质量的影响,得到较优参数为加工电压8V、脉冲宽度80ns、脉冲周期2μs、进给速度0.25μm/s及氯化胆碱浓度1.5mol/L,用此参数成功加工出1THz和1.7THz的铝牺牲芯模。(3)探索了在铝芯模表面电镀金工艺,采用单因素实验法研究了电流密度、电镀液温度对电沉积金层表面质量的影响,最终在电流密度为0.5A/dm~2,电镀液温度为50℃时,在铝牺牲芯模上电镀4h,得到表面质量较好的金层。(4)研究了不同溶液对腔体内部铝芯模溶解的情况,最终在浓度为4mol/L、温度为70℃的盐酸中,1THz铝牺牲芯模太赫兹微矩形波导腔体只需溶解24h,1.7THz铝牺牲芯模太赫兹微矩形波导腔体只需溶解48h。
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