阅读说明：本技术 航天器用耐辐照型薄膜电加热器及其制造工艺 (Radiation-resistant film electric heater for spacecraft and manufacturing process thereof ) 是由 杨贵 李晨 彭帅 于 2020-05-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种航天器用耐辐照型薄膜电加热器,包括上下重叠的两层聚酰亚胺薄膜,在两层所述聚酰亚胺薄膜之间设置有电热合金箔,所述电热合金箔焊接有引出线,在上层所述聚酰亚胺薄膜的下表面和下层聚酰亚胺薄膜的上表面均涂覆有一层聚酰亚胺热熔胶膜。本发明还公开了一种航天器用耐辐照型薄膜电加热器制造工艺。本发明的电加热器的耐辐照总剂量提高至1.0×10<Sup>9</Sup>rad(SI),能够满足航天器舱外使用环境要求,可以满足更高的使用温度区间,电加热器的长期使用最高温度提高至230℃。(The invention discloses an irradiation-resistant film electric heater for a spacecraft, which comprises two layers of polyimide films which are overlapped up and down, wherein an electric heating alloy foil is arranged between the two layers of polyimide films, an outgoing line is welded on the electric heating alloy foil, and a layer of polyimide hot melt adhesive film is coated on the lower surface of the upper layer of polyimide film and the upper surface of the lower layer of polyimide film 9 rad (SI) can meet the requirement of the using environment outside the spacecraft cabin, can meet a higher using temperature range, and the maximum temperature of the electric heater in long-term use is increased to 230 ℃.)

航天器用耐辐照型薄膜电加热器及其制造工艺

技术领域

本发明属于薄膜电加热器领域，具体涉及一种航天器用耐辐照型薄膜电加热器及其制造工艺。

背景技术

现有的硅橡胶薄膜电加热器、脲醛薄膜电加热器、环氧薄膜电加热器厚度在1.5mm以上，质量大于0.10g/cm2，不易弯曲，不耐辐照，不适合空间有限的情况，不适合真空场合，因此，不适合在航天器上使用。

聚酰亚胺薄膜电加热器具有良好的柔性、厚度小，在航天器上得以广泛使用，但现有的聚酰亚胺薄膜电加热器只能在耐辐照总剂量不大于1.0×10⁷rad(SI)的航天器舱内环境下使用，但航天器舱外环境辐照总剂量达到1.0×10⁹rad(SI)，因此，现有的聚酰亚胺薄膜电加热器不能应用于航天器舱外环境，同时，现有聚酰亚胺薄膜电加热器的最高使用温度为125℃，无法满足更高的使用温度要求。

发明内容

针对上述技术问题，本发明第一目的旨在提供一种耐辐照性能好，能够用于航天器舱外环境的航天器用耐辐照型薄膜电加热器，第二目的在于提供该种电加热器的制造工艺。

为了实现上述第一目的，本发明所采用的技术方案为：一种航天器用耐辐照型薄膜电加热器，包括上下重叠的两层聚酰亚胺薄膜，在两层所述聚酰亚胺薄膜之间设置有电热合金箔，所述电热合金箔焊接有引出线，在上层所述聚酰亚胺薄膜的下表面和下层聚酰亚胺薄膜的上表面均涂覆有一层聚酰亚胺热熔胶膜。

作为优选，在所述电热合金箔和引出线的焊接处设置有多层聚酰亚胺热熔胶膜。采用以上结构，进一步提高电加热器的耐辐照性，降低总质量损失和可凝挥发物。

作为优选，所述电热合金箔为铜镍合金箔。采用以上结构，铜镍合金箔加热性能稳定可靠。

作为优选，所述引出线由多股铜导线组成。采用以上结构，结构稳定，使用可靠。

本发明的第二目的是这样实现的:一种航天器用耐辐照型薄膜电加热器制造工艺，包括以下步骤：

步骤一、在上层聚酰亚胺薄膜的下表面和下层聚酰亚胺薄膜的上表面均涂覆一层聚酰亚胺热熔胶膜，制成上层绝缘层和下层绝缘层；

步骤二、通过热复合机将电热合金箔与下层绝缘层热复合在一起，形成复合箔片，热复合机的控制参数为在高温保持阶段，复合层温度范围为360℃±10℃，保温层的温度范围为340℃±10℃，降温阶段，复合层温度降温速率为3℃/min-5℃/min，保温层降温速率为3℃/min-5℃/min；

步骤三、通过图形转移工艺在复合箔片上制作电阻箔片；

步骤四、将引出线和电阻箔片进行焊接；

步骤五、在焊接处放置多层聚酰亚胺热熔胶膜，通过热复合机将上层绝缘层、复合箔片、引出线和多层聚酰亚胺热熔胶膜热复合在一起，形成一个整体，热复合机的控制参数为在高温保持阶段，复合层温度范围为350℃±10℃，保温层温度范围为330℃±10℃，降温阶段，复合层温度降温速率为3℃/min-5℃/min，保温层降温速率为3℃/min-5℃/min。

作为优选，步骤二中电阻箔片的图形通过以下方法确定：

(a)、根据欧姆定律设计出电阻箔片的线条宽度、线条间距、线条数量和有效加热尺寸；

(b)、根据绝缘层尺寸绘制出电阻箔片的图形。

采用以上方法，电阻箔片的图形精确，加热更为均匀。

本发明的有益效果是：1、电加热器的耐辐照总剂量提高至1.0×10⁹rad(SI)，能够满足航天器舱外使用环境要求；2、可以满足更高的使用温度区间，电加热器的长期使用最高温度提高至230℃。

附图说明

图1为本发明的航天器用耐辐照型薄膜电加热器的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图，对本发明作进一步说明：

如图1所示，一种航天器用耐辐照型薄膜电加热器，包括聚酰亚胺薄膜1、电热合金箔2、引出线3和聚酰亚胺热熔胶膜组成，两层聚酰亚胺薄膜1上下重叠设置，在两层聚酰亚胺薄膜1之间设置有电热合金箔2，电热合金箔2的两端分别焊接有引出线3，在上层聚酰亚胺薄膜1的下表面和下层聚酰亚胺薄膜1的上表面均涂覆有一层聚酰亚胺热熔胶膜，同时，在电热合金箔2和引出线3的焊接处还设置有多层聚酰亚胺热熔胶膜。

一种航天器用耐辐照型薄膜电加热器制造工艺，包括以下步骤：

步骤一、在上层聚酰亚胺薄膜1的下表面和下层聚酰亚胺薄膜1的上表面均涂覆一层聚酰亚胺热熔胶膜，制成上层绝缘层和下层绝缘层。

步骤二、通过热复合机将电热合金箔2与下层绝缘层热复合在一起，形成复合箔片，热复合机的控制参数为：在高温保持阶段，复合层温度范围为360℃±10℃，保温层的温度范围为340℃±10℃，降温阶段，复合层温度降温速率为3℃/min-5℃/min，保温层降温速率为3℃/min-5℃/min，电热合金箔2为铜镍合金箔。

步骤三、通过图形转移工艺在复合箔片上制作电阻箔片，具体地，电阻箔片的图形通过以下方法确定：

(a)、根据欧姆定律设计出电阻箔片的线条宽度、线条间距、线条数量和有效加热尺寸；

(b)、根据绝缘层尺寸绘制出电阻箔片的图形。

步骤四、使用熔焊技术将引出线3和对应的电阻箔片进行焊接，引出线3由多股铜导线组成。

步骤五、在焊接处放置多层聚酰亚胺热熔胶膜，通过热复合机将上层绝缘层、复合箔片、引出线3和多层聚酰亚胺热熔胶膜热复合在一起，形成一个整体，热复合机的控制参数为在高温保持阶段，复合层温度范围为350℃±10℃，保温层温度范围为330℃±10℃，降温阶段，复合层温度降温速率为3℃/min-5℃/min，保温层降温速率为3℃/min-5℃/min。

本发明的电加热器性能表现优异，适用于航天器舱外环境，将本发明的电加热器试件放置在Co-60γ辐照装置中，经过剂量率为50～150rad/s，总吸收剂量不小于1.0×10⁹rad(SI)(偏差±10％)γ射线辐照，电加热器外观无变化；在大气环境下，产品额定工作温度230℃±5℃，能够连续工作500个小时；单层电加热器(仅具有下层聚酰亚胺薄膜1)的厚度不超过0.15mm(焊接区域除外)；双层电加热器的厚度不超过0.3mm(焊接区域除外)；单层电加热器的单位面积质量0.023-0.037g/cm²，双层电加热器的单位面积质量0.04-0.06g/cm²；单层电加热器绕直径为15mm的圆柱弯曲100次，双层电加热器绕直径为25mm圆柱弯曲100次，电加热器外观无变化；沿引出线3的方向，单根引出线3经15N的拉力作用30min后，电加热器的外观无明显变化，电阻值的相对变化不大于±2％，在250V的直流电压下，绝缘电阻不小于100MΩ；在真空度优于7×10^-3Pa、温度为125℃±1℃的条件下，保持24h，电加热器绝缘层的总质量损失不大于1％，在25℃±1℃冷表面上的可凝挥发物不大于0.1％。