Мікрогеометрія деталей НВЧ діапазону

Мікрогеометрія деталей НВЧ діапазону має значення для забезпечення провідності поверхневого шару, що зв'язано зі скін-ефектом.

 

Глибина проникнення струму:

~

 

Глибина проникнення - це така глибина, на якій величина струму зменшується в е (exp) разів.

 

w - частота;

m - комплексна магнітна проникність, що за рахунок дисперсії магнітної проникності в НВЧ діапазоні прагне до m вакууму;

r - питомий опір (характеризує провідність).

 

З погляду провідності кращим матеріалом є срібло, однак, частіше застосовують мідь, у якої провідність у середньому на 25% гірше.

 

Серед міді, з погляду провідності, кращою є без киснева мідь (МБ)

При частоті, відповідній довжині хвилі	Глибина проникнення струму
10 см	1,3 мкм
3 см	0,7 мкм
8 мм	0,35 мкм
1 мм	0,08 мкм

 

З наведеного прикладу видно, що порівняно (одного порядку) з для найвищого класу шорсткості. У зв'язку з цим виникає питання: як впливає мікрогеометрія на глибину проникнення струму? Цим питанням займався дослідник Морган. Він апроксимував синусоїдою і довів теорему з який можна зробити такі висновки:

1. якщо > , то поверхневий струм повторює конфігурацію мікрогеометрії:

 

2. якщо < , то шлях струму не залежить від .

Раніше вважалося, що для зниження теплових втрат повинне бути менше (на підставі 2), тому у виробництві НВЧ приладів проводили дорогу абразивну обробку поверхні. Однак на практиці теплові втрати виявлялися більше очікуваних.

 

Англійський дослідник Бейльбі, вивчаючи це питання, показав, що при абразивній обробці поверхневий шар має квазіаморфну структуру:

 

 

Він складається з залишків абразиву 1, залишків кристалічної структури 2, а також продуктів хімічної взаємодії оброблюваного матеріалу з зовнішнім та оброблюваним середовищем 3.

 

Цей квазіаморфний шар дістав назву шару Бейльбі. Товщина шару Бейльбі залежить від виду обробки:

- шліфування – до 10 мкм;

- доводочні операції – порядку 1мкм.

 

Шар Бейльбі має погану провідність, внаслідок чого поверхневий струм тече під шаром Бейльбі у внутрішній кристалічній структурі сплаву, повторюючи його мікрогеометрію.

 

Абразивне доведення не зменшує втрати в НВЧ діапазоні, тому не слід застосовувати види обробки що пов'язані з абразивами.

 

 

Висновки:

 

 

1. гальванічне покриття

 

де а - поверхня до обробки;

б - поверхня після обробки.

На виступах напруженість поля більше, тому одержимо мікрогеометрію з більшою шорсткістю.

 

При гальванічному осадженні, у залежності від режиму, питомий опір металу може збільшуватися в 4 рази Þ провідність при гальванічному осадженні не поліпшується.

 

2. змінимо полярність - анодне полірування або електрополірування

 

де а - поверхня до обробки;

б - поверхня після обробки.

 

Максимальна щільність струму на виступах, унаслідок чого вони розчиняються - це електрополірування. Дана операція дозволяє підвищити клас шорсткості на пару класів від вихідного.

 

При електрополіруванні оголюється внутрішня кристалічна структура металу, а наклеп та шар Бейльбі видаляються з поверхні, що приводить до збільшення електропровідності та зниженню теплових втрат.

 

Після електрополірування наносять гальванічне покриття золотом або сріблом, у мінімальному обсязі, для боротьби з корозією.

 

3. після обробки різанням не застосовувати абразивну обробку

При тонкому точінні (приблизно 0.01)

де S - період мікронерівностей.

 

Для шліфування = 0,15, для токарської обробки = 0,06.

 

4. блискоутворювачі - колоїдні розчини матеріалу, що є ізолятором з позитивним зарядом іонів.

 

 

Діелектрик укорінюючись на виступах підвищує їхній опір. зменшаться але теплові втрати зростуть.