Финишные покрытия. Часть 1: покрытия корпусов для СВЧ
Немного об авторе
Привет! Меня зовут Олеся и работаю СВЧ инженером. Пишу это, чтобы читателям был примерно понятен мой бэкграунд и мотивация. Работая иженером, я не только занимаюсь формулами и моделированием, но и конструированием. На больших предприятиях для таких задач обычно есть конструктора, но мы сами выбираем покрытия для оснасток и корпусов. Эта статья написана leka_engineer, ищите меня на Хабре и в Инстаграме. В статье описан мой опыт и он связан в основном с СВЧ устройствами. Идея статьи возникла после вот этого поста.
Введение
Итак, корпуса и оснастки обычно изготавливаются из алюминия, латуни или меди. Все эти материалы необходимо покрывать для защиты или улучшения свойств. После изготовления, но перед покрытием детали иногда необходима предварительная обработка. Чаще всего я использую (заказываю) галтовку, редко — пескоструйную обработку. Галтовка позволяет немного притупить кромки, причём равномерно, слесарь не участвует в этом процессе. Пескоструйная обработка накладывает ограничения, так как песок забивается в глухие резьбовые отверстия, при необходимости их защищают, что довольно трудоёмко. Предварительная обработка улучшает вид изделия. Также бывает электрическая полировка — дорогая процедура, но иногда необходимая, особенно при изготовлении объёмных устройств на мм диапазоне.
Рекомендую к изучению ГОСТ 9.303–84 «Покрытия металлические и неметаллические неорганические»
Анодирование
Анодное оксидирование — одно из самых распространённых типов покрытия. Обычно является непроводящим. Проводящее оксидирование — желтоватого цвета и может являться предварительным этапом перед покраской, так как в соответсвии с ГОСТом не является финишным покрытием. Выбор цветных добавок для анодирования сейчас богатый — вот картинки из интернета.
1 картинка с сайта truba-24.ru
2 картинка с сайта alumin.pro
В технике СВЧ обычно применяют черное анодирование, так как черный цвет способствует лучшему излучению тепла с поверности. Вот например разные СВЧ нагрузки с радиаторами, покрытыми черным аноксом.
3 Чёрное анодирование радиаторов
Минус анодного оксидирования — покрытие довольно хрупкое, нестойкое и полупрозрачное. Плюс — покрытие довольно дешёвое, один радиатор как на картинке обойдётся в 100 рублей.
В чертежах обозначается: Ан.Окс.{цвет}
Никель
Одно из лучших покрытий: недорогое (в России), проводящее, красиво смотрится. Красиво ложится на латунь и другие медные сплавы, на алюминии не блестит и выглядит как будто грязно. Никель разделяется по способу наненсения на Химический и Гальванический (способ нанесения). Химический более стойкий и всегда является первым подслоем при нанесении любого металлического покрытия на алюминий. Особенно хорошо смотрится на предварительно отпескоструенных корпусах:
4 Латунь-пескоструйная обработка-никель блестящий
В чертежах обозначается: Хим.Н. или Н{толщина в мкм}
Серебро
Этот драгоценный металл имеет высокую проводимость и используется для покрытия разных объёмных устройств. То есть объёмных (cavity) фильтров, волноводов и т.п. В соответсвии с ГОСТом не рекомендуется для пайки, но в СВЧ мире без этого никак. Последствия — идёт пятнами и темнеет, свойства не ухудшаются.
5 фильтр с серебряным покрытием
В России достаточно дешёвое. Такой корпус, как на рисунке, стоит покрыть 200 рублей.
В чертежах обозначается: Ср{толщина в мкм}
Золото
Естественно очень дорогое покрытие. И хоть толщина покрытия — несколько микрон, покрыть небольшой корпус будет стоить около 3–4 тысяч рублей. Золото — инертный материал, такое покрытие защитит устройство от любых воздействий, не окисляется, долго сохраняет паяемость, кроме того имеет хорошую смачиваемость припоем. Чаще всего всё-таки золото используют там, где это действительно необходимо — например, в микросборках. На скриншоте из видео автора The Signal Path показаны внутренности электронного калибровочного модуля.
6 Скриншот из видео TNP #6 — Teardown & Analysis of a Keysight (Agilent) 9GHz Electronic Calibration Module (ECal)
Также золотом покрыты ножки СВЧ микросхем и фланцы мощных транзисторов и транзисторных усилителей.
7 Мощный СВЧ транзистор фирмы Ampleon
На чертежах обозначается: Зл{толщина в мкм}
Краска
Краска бывает разных видов: эмаль и порошковая краска. Большинство изделий, предназначенных для не лабораторного использования, покрываются краской или эмалью. Она отлично защищает изделие, кроме того является своеобразной гарантийной печатью, ведь обычно красят изделие целиком, с накрученными разъёмами, то есть винты уже незаметно не раскрутить. Все корпуса с платами внутри, где есть пайка, красятся эмалью, порошковая краска пригодна только для отдельных деталей, так как она должна сушиться при 200 градусах.
8 Делитель в покрашенном эмалью корпусе
Сама растространённая эмаль ЭП-140 имеет около 2 десятков цветов (, а не только чёрный, защитный и шаровый, как многие думают).
9 Таблица 1 из ГОСТ 24709–81
Спасибо за внимание! Следующая статья (часть 2) будет посвящена финишным покрытиям печатных плат.
