轻型非金属3D打印天线的化学镀工艺与镀层性能研究

【作者】 陈兴玉； 刘小栋； 周金文； 连芩； 孟佳丽；

【机构】 中国电子科技集团第三十八研究所； 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室；

【摘要】 高精度、轻量化以及复杂精巧的结构设计和先进制造工艺是研制高性能雷达天线的基础。利用熔融沉积3D打印技术、激光扫描光固化3D打印技术分别成形了ABS和树脂天线基体,并分析了天线基体的表面形貌与表面粗糙度。利用化学镀铜工艺对非金属天线基体进行了表面金属化处理,开展了镀层表面形貌、镀层表面粗糙度、镀层金属厚度以及镀层与天线基体结合力的研究。研究结果发现,利用3D打印成形的非金属ABS天线基体和树脂天线基体表面呈现出"阶梯效应",分层结构明显,表面形貌良好,没有出现裂纹或者较大的缺陷;表面粗糙度测量发现ABS天线基体反射面的平均粗糙度为1.086±0.193μm,上表面的平均粗糙度为3.309±0.4μm。树脂天线基体反射面的平均粗糙度为3.315±0.146μm,上表面的平均粗糙度为1.461±0.32μm。利用化学镀铜工艺对ABS和树脂天线基体进行表面金属化后,经激光共聚焦显微镜及扫描电镜观测发现,表面不再存在"阶梯效应",而且镀层金属表面包覆均匀,致密且没有出现漏镀状况。对金属化后天线表面粗糙度测量发现,ABS天线反射面的平均粗糙度为2.085±0.101μm,上表面的平均粗糙度为3.361±0.334μm。树脂天线反射面的平均粗糙度为3.953±0.343μm,上表面的平均粗糙度为3.551±0.265μm。相比于化学镀前天线的表面粗糙度,金属化后天线的表面粗糙度均增大。金属镀层厚度测量发现,在相同的化学镀工艺条件下,ABS天线铜镀层厚度为29.687±2.54μm,树脂天线铜镀层厚度为54.234±3.37μm。热震实验测试分析镀层的结合力中发现,经化学镀铜ABS天线和树脂天线表面无鼓泡或起皮现象,表明通过该种化学镀铜工艺在ABS天线和树脂天线表面进行金属化后,金属镀层与基体结合力良好,金属镀层的抗冲击强度高。同时显示出3D打印非金属复杂结构天线经表面金属化(化学镀)处理的技术,在开发高精度、轻量化及复杂精巧的天线上具有优势。更多还原