航天制造匯聚了當前國內外制造技術的最新研究成果，是高精尖先進制造技術的代表。重大工程的不斷實施，可以大力提升中國航天裝備水平，但也對航天制造技術提出了更高的要求。

電鑄技術是基于電化學沉積原理的一種特種加工方法，通過電鑄液中金屬離子在陰極表面的還原及電結晶來制取金屬零件。在電鑄過程中，金屬離子在預成形的作為陰極的芯模或基體表面不斷還原沉積，逐漸生長成一定厚度的金屬材料，從芯模脫模或者與基體連接成薄壁復雜結構零件。由于電鑄的最小制造單位是離子，具有很高的制造精度，且其材料性能可控，特別適用于傳統方法難以加工或加工成本過高的金屬零件精密成形。由于具有獨特的加工原理和優勢特點，電鑄技術已成為國內外航天制造領域不可或缺的先進制造技術。

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航天制造中的電鑄技術（一）：液氫液氧火箭發動機推力室

通常將頻率處于30~300 GHz的電磁波稱為毫米波，將頻率處于300 GHz至10 THz的波稱為太赫茲波。毫米波與太赫茲波技術在空間、航天等領域中具有獨特而顯著的應用。毫米波技術不僅應用于精確制導和導航，而且毫米波雷達得益于其較高的分辨率，可作為地基監測系統的補充，用于監測厘米級乃至毫米級的微小空間碎片。由于當前隱身飛行器的隱身效果主要針對厘米波，毫米波還具有優異的反隱身性能。

太赫茲技術在21世紀得到了飛速發展，在軍事領域天基監視雷達搭載的太赫茲設備穿透性強，可用于對地面的高分辨率成像；在天文領域，太赫茲波在宇宙空間中傳輸損耗較低，基于太赫茲技術的天文望遠鏡具有更低的噪聲背景，能接受到更豐富的信息。

隨著人類對電磁波的應用從毫米波、亞毫米波拓展到太赫茲波，各類發射機和接收機的關鍵器件尺寸也逐漸減小到微米級，這對各類關鍵器件的加工帶來了極大挑戰，也成為制約毫米波和太赫茲波應用的一個重要因素。電鑄技術以離子為最小加工單元，在微細結構的加工成形方面具有獨特的優勢，已被用于饋源喇叭、波導等關鍵器件的制造。

早在1999年，英國盧瑟福實驗室的D. S. Wilsher等在精密車削制作的芯模上先電沉積金、再電鑄銅，得到了工作頻率高達2.5 THz的波紋喇叭。日本國家天文臺的Alvaro Gonzalez等采用類似的工藝，即先通過精密加工得到電鑄鋁芯模，隨后得到電鑄厚層鎳，最后溶解鋁芯模得到波紋喇叭，并用該工藝為阿卡塔瑪陣列望遠鏡項目（ALMA）制作了頻率達到1.25~1.57 THz的波紋喇叭（圖1）。

圖1   ALMA項目使用的太赫茲波紋喇叭

除了用于制作饋源波紋喇叭，電鑄技術還被用于波導的制作。南京電子技術研究所的佘小敏等使用電鑄工藝在機加的鋁芯模上電鑄了毫米波縫隙天線，又使用多次組合電鑄技術加工得到了毫米波波導行饋組件。南京理工大學的李智等基于焦磷酸鹽電鑄銅溶液制作了矩形波導。

為了克服直接電鑄成形存在的電鑄速度慢、生產效率低、超重等問題，研究人員將3D打印技術與電鑄技術相復合來制備雷達器件。美國杜克大學的Ruoyu Zhu等于2015年使用高精度3D打印機打印出K波段塑料波導原型件，隨后在該原型表面電鍍銅作為導電層，又由于電鍍層較薄繼續在該電鍍層表面電鑄厚層銅，其近場掃描測試結果顯示原型件各項性能均達指標。該原型件的制作流程見圖2。

圖2   K波段波導原型制作流程

FDM的工作原理導致其打印精度較低，而且通常只能用于打印較大尺寸的工件。雙光子直寫技術利用激光誘導光敏材料固化，同時結合納米級移動平臺，可成形微納尺寸元件且加工精度較高，因而更適合應用于毫米/亞毫米波雷達器件的生產。比利時魯汶大學的Alexander Standaert等基于雙光子直寫技術首先打印出饋源喇叭基體，然后使用蒸鍍技術使表面導電化，最后表面鑄銅作為導電層和防護層。由圖3可看出，該饋源喇叭尺寸達到毫米級，壁厚為亞毫米級，成形質量較好。

圖3   饋源喇叭基體截面及實物

LIGA和UV-LIGA作為制造微米尺度金屬結構和零件的典型電鑄技術，被用于高頻段雷達器件的制造。韓國的G. S. Park等使用基于X射線的雙層LIGA技術制作了W波段折疊波導振蕩器（圖4），其尺寸精度符合要求，測試頻率達到100 GHz。

圖4   W波折疊波導振蕩器

挪威的Laxma Reddy Billa等利用UV-LIGA技術制作了太赫茲矩形慢波行波管，如圖5所示，將行波管底部和頂部電鑄結構組合即可得到完整的矩形慢波行波管。

圖5   矩形慢波行波管結構示意