專利名稱：位于雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的成形品及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于保護(hù)雷達(dá)裝置的成形(成型)品。本發(fā)明尤其涉及一種位于安裝在汽車前格柵后方的雷達(dá)裝置的射束(波束)路徑內(nèi)的成形品。
背景技術(shù)：
如圖10所示，裝配在汽車上的雷達(dá)裝置100通常安裝在前格柵101的后方。車輛制造商的廠標(biāo)102或某些其它的區(qū)別性裝飾品裝在前格柵101上。該雷達(dá)裝置發(fā)射經(jīng)由前格柵和廠標(biāo)向前傳輸?shù)暮撩撞?。由某一物體反射的反射光經(jīng)由該前格柵和廠標(biāo)返回至雷達(dá)裝置。
使用僅具有少量電波透射(傳輸)損失且提供一定美感外觀的材料和涂料制作該前格柵和廠標(biāo)，尤其是它們位于雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的部分。尤其是，該廠標(biāo)用金屬色涂料涂飾。
(專利文獻(xiàn)1)日本專利公報(bào)(公開)No.2000-159039A(專利文獻(xiàn)2)日本專利公報(bào)(公開)No.2000-49522A(專利文獻(xiàn)3)日本專利公報(bào)(公開)No.2000-344032A發(fā)明內(nèi)容日本專利公報(bào)(公開)No.2000-159039和No.2000-344032公開銦膜沉積在前格柵上。日本專利公報(bào)(公開)No.2000-49522公開二氧化硅陶瓷膜設(shè)置在廠標(biāo)或天線罩上。
盡管提供金屬色的銦膜適合用作廠標(biāo)等的涂層，但其電波透射損失大。因此，如果其安裝在雷達(dá)裝置的前方，會(huì)衰減該雷達(dá)發(fā)射的波束。銦膜易于剝落且缺乏耐久性。此外，銦是金屬，因而易受到電位腐蝕。
由二氧化硅制成的陶瓷膜具有極好的耐久性，且用作保護(hù)膜或保護(hù)涂料。但是，其是無色的，不能提供富于美感的外觀，例如金屬色外觀。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種位于雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)且僅具有少量電波透射損失的成形品。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種位于雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)且具有發(fā)光色彩的成形品。
依照本發(fā)明，在基體的外表面上設(shè)置有陶瓷材料層。該陶瓷材料包括氮化物陶瓷、氧化物陶瓷、碳化物陶瓷及它們的混合物。該陶瓷材料包括氮化鈦和/或氮化鋁。
依照本發(fā)明，提供一種僅具有少量電波透射損失且位于雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的成形品。
依照本發(fā)明，提供一種具有發(fā)光色彩且位于雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的成形品。


圖1示出依照本發(fā)明的位于雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的成形品的橫截面圖；圖2示出依照本發(fā)明的位于雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的成形品的橫截面圖；圖3示出電波特性試驗(yàn)方法；圖4示出利用電波特性試驗(yàn)確定的每個(gè)試樣的透射損失；圖5示出利用電波特性試驗(yàn)確定的每個(gè)試樣的介電特性；圖6示出由第二電波特性試驗(yàn)結(jié)果確定的每個(gè)試樣的透射損失；圖7示出由第二電波特性試驗(yàn)結(jié)果確定的每個(gè)試樣的介電特性；圖8示出耐磨性試驗(yàn)方法；圖9示出硬度試驗(yàn)方法；以及圖10示出傳統(tǒng)成形品的布置。
具體實(shí)施例方式
圖1和2示出依照本發(fā)明的位于雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的成形品的橫截面圖。圖1(a)示出本發(fā)明的第一示例。在此示例中，成形品包括基體10和設(shè)在該基體10上的陶瓷材料層12。陶瓷材料層12可由氮化物陶瓷、氧化物陶瓷或碳化物陶瓷制成。氮化物陶瓷的示例包括氮化鈦TiN、氮化鋁AlN、氮化鉻CrN、氮化硅Si3N4、氮化鐵FeN、氮化鎵GaN以及氮化鋯ZrN。碳化物陶瓷的示例包括碳化硅SiC、碳化鈦TiC、碳化鋯ZrC、碳化硼B(yǎng)4C以及碳化鎢WC。
在本示例中，陶瓷材料層12優(yōu)選由氮化鈦TiN或氮化鋁AlN制成。
圖1(b)示出本發(fā)明的第二示例。在此示例中，成形品包括基體10、第一陶瓷材料層12以及第二陶瓷材料層13，該兩陶瓷材料層均設(shè)在基體上。兩陶瓷材料層12和13由從包括上述氮化物陶瓷、氧化物陶瓷以及碳化物陶瓷的一組陶瓷材料中選出的兩種不同陶瓷材料制成。但優(yōu)選采用氮化鈦TiN或氮化鋁AlN。
更優(yōu)選地，下側(cè)的第一陶瓷材料層12是氮化鈦TiN層，且上側(cè)的第二陶瓷材料層13是氮化鋁AlN層。通過因而在呈現(xiàn)金屬色的氮化鈦TiN層上形成呈現(xiàn)透明和彩虹色干涉色的氮化鋁AlN層，可獲得呈現(xiàn)金屬色和彩虹色干涉色的美觀外觀。
圖1(c)示出本發(fā)明的第三示例。在此示例中，成形品包括基體10和設(shè)在該基體10上的陶瓷材料混合層14。陶瓷材料混合層14由兩種或多種陶瓷材料的混合物制成。用于形成該混合物的陶瓷材料可從上述示例中選出，優(yōu)選氮化鈦TiN或氮化鋁AlN。
圖1(d)示出本發(fā)明的第四示例。在此示例中，成形品包括基體10，位于該基體10上的第一陶瓷材料混合層14以及第二陶瓷材料混合層15。兩陶瓷材料混合層14和15具有不同的陶瓷材料組分。每種混合物可由上述陶瓷材料示例制成。但優(yōu)選采用氮化鈦TiN或氮化鋁AlN。在這種情況下，兩混合層14和15中氮化鈦TiN或氮化鋁AlN的各自含量不同。
通過濺射(噴鍍、噴涂)形成陶瓷材料層12和13以及陶瓷材料混合層14和15。陶瓷材料層12和13以及陶瓷材料混合層14和15中的每一層都優(yōu)選具有從0.1nm到1000nm或者更優(yōu)選從10nm到500nm的厚度。
通過適當(dāng)選擇用于陶瓷材料層12和13以及陶瓷材料混合層14和15的陶瓷材料類型和每層的厚度，可表現(xiàn)出希望的色調(diào)(色彩)。
基體10由僅具有少量電波透射損失且具有良好介電特性的材料制成。該介電特性包括介電常數(shù)ε’和介電損失tanδ。基體10由優(yōu)選聚碳酸酯的透明樹脂制成。
參照?qǐng)D2，說明本發(fā)明的另一示例。圖2(a)示出本發(fā)明的第五示例。在此示例中，成形品包括基體10，位于該基體10上的下涂層11以及位于該下涂層11上的陶瓷材料層12。本示例成形品不同于圖1(a)所示示例之處在于設(shè)置有下涂層11。該下涂層11由可增強(qiáng)陶瓷材料層12所表現(xiàn)的色調(diào)的涂料制成，并為該涂料選擇希望的色調(diào)。在陶瓷材料層12表現(xiàn)出類似于氮化鈦TiN的金屬色時(shí)，底涂料11可以是黑色涂料。
圖2(b)示出本發(fā)明的第六示例。在此示例中，成形品包括基體10，位于該基體10上的下涂層11，位于該下涂層11上的第一陶瓷材料層12以及第二陶瓷材料層13。本示例成形品不同于圖1(b)所示示例之處在于設(shè)置有下涂層11。
圖2(c)示出本發(fā)明的第七示例。在此示例中，成形品包括基體10，位于該基體10上的下涂層11以及位于該下涂層11上的陶瓷材料混合層14。本示例成形品不同于圖1(c)所示示例之處在于設(shè)置有下涂層11。圖2(d)示出本發(fā)明的第八示例，在此示例中，成形品包括基體10，位于該基體10上的下涂層11，第一陶瓷材料混合層14以及第二陶瓷材料混合層15，第一和第二陶瓷材料混合層均設(shè)在下涂層11上。本示例成形品不同于圖1(d)所示示例之處在于設(shè)置有下涂層11。
以下，將說明為比較本發(fā)明示例與現(xiàn)有技術(shù)示例而實(shí)施的試驗(yàn)的結(jié)果。
參照?qǐng)D3，說明基于本發(fā)明人實(shí)施的自由空間法的電波特性試驗(yàn)。在該電波特性試驗(yàn)中，將尺寸為50×50mm的試樣303布置在兩相互面對(duì)的喇叭形天線301和302之間。其中一個(gè)喇叭形天線301適于發(fā)射由信號(hào)發(fā)生器304生成的毫米波并接收由試樣303反射的毫米波。另一個(gè)喇叭形天線302適于接收透過試樣303的毫米波。網(wǎng)絡(luò)分析器305適于接收由信號(hào)發(fā)生器304生成的入射波束、在入射側(cè)上從喇叭形天線301處獲得的反射波束以及在透射側(cè)上從喇叭形天線302處獲得的透射波束。利用網(wǎng)絡(luò)分析器305測量透射損失和介電特性。如表1所示，預(yù)備五個(gè)試樣。
(1)由聚碳酸酯樹脂制成的基體。這是基體本身，并且其上未設(shè)置涂料或膜。這將被稱作試樣0。
(2)在該基體上形成依照本發(fā)明的氮化鈦膜。一個(gè)具有100nm厚氮化鈦膜的試樣稱作試樣1，另一個(gè)具有200nm厚氮化鈦膜的試樣稱作試樣2。通過濺射形成該氮化鈦膜。
(3)在依照傳統(tǒng)技術(shù)的基體上形成銦膜。一個(gè)具有10nm厚銦膜的試樣稱作試樣3，同時(shí)另一個(gè)具有30nm厚銦膜的試樣稱作試樣4。利用蒸發(fā)鍍膜形成該銦膜。
表1

該結(jié)果表明在本發(fā)明示例中，可通過調(diào)整氮化鈦膜的厚度來獲取亮度從透明到銀色的希望的色調(diào)。
圖4示出利用該電波特性試驗(yàn)結(jié)果確定的每個(gè)試樣的透射損失(dB)。利用頻帶(頻率)在75-110GHz的毫米波照射每個(gè)試樣。曲線a0，a1，a2，a3和a4分別表示試樣0，1，2，3和4的透射損失的測量結(jié)果。如圖中所示，與現(xiàn)有技術(shù)試樣3和4的透射損失(曲線a3和a4)相比，本發(fā)明試樣1和2的透射損失(曲線a1和a2)相當(dāng)小。本身是由聚碳酸酯制成的基體的試樣0的透射損失(曲線a0)可認(rèn)為基本為零。通過比較例如試樣1(曲線a1)和試樣2(曲線a2)的透射損失可見，膜厚度越大，透射損失越大。
圖5示出自該電波特性試驗(yàn)結(jié)果所確定的每個(gè)試樣的介電特性。利用頻帶在75-110GHz的毫米波照射每個(gè)試樣。該介電特性包括介電常數(shù)ε’和介電損失tanδ，以下將首先考慮前者。曲線b0，b1，b2和b3分別表示試樣0，1，2和3的介電常數(shù)ε’的測量結(jié)果。對(duì)于試樣4，不能測量介電常數(shù)。本發(fā)明試樣1和2的介電常數(shù)ε’(曲線b1和b2)基本等于本身是基體的試樣0的介電常數(shù)ε’(曲線b0)。即可見，具有依照本發(fā)明形成的膜的成形品是類似于聚碳酸酯基體的介電物質(zhì)?，F(xiàn)有技術(shù)試樣3的介電常數(shù)ε’(曲線b3)小于試樣0，1和2的介電常數(shù)ε’(曲線b0，b1和b2)。由于銦本質(zhì)上是一種金屬，可以認(rèn)為通過在本身是介電材料的聚碳酸酯基體表面上沉積銦薄膜，就獲得一種半導(dǎo)體材料。
現(xiàn)在將考慮介電損失tanδ。曲線c0，c1，c2和c3分別表示試樣0，1，2和3的介電損失tanδ的測量結(jié)果。對(duì)于試樣4，不能測量介電損失tanδ。該介電損失tanδ按照試樣0，1，2和3(曲線c0，c1，c2和c3)的順序減少。即，本身是基體的試樣0的介電損失tanδ(曲線c0)最小，本發(fā)明試樣1和2的介電損失tanδ(曲線c1和c2)較大，以及現(xiàn)有技術(shù)試樣3的介電損失tanδ(曲線c3)最大。
可見，圖4所示透射損失對(duì)應(yīng)于圖5所示介電損失。關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)試樣3，可認(rèn)為傳導(dǎo)損失比介電損失更顯著，如通過比較圖4的曲線a3與圖5的曲線c3可見。然后再預(yù)備另外三個(gè)試樣，如表2所示。
表2

(1)由聚碳酸酯樹脂制成的基體。這是基體本身，并且其上未設(shè)置涂料或膜。這將被稱作試樣10，該試樣10與表1所示試樣0相同。
(2)在該基體上形成依照本發(fā)明的氮化鋁膜。一個(gè)具有50nm厚氮化鋁膜的試樣指定為試樣11，另一個(gè)具有100nm厚氮化鋁膜的試樣指定為試樣12。通過濺射形成該氮化鋁膜。
圖6示出從第二電波特性試驗(yàn)結(jié)果確定的每個(gè)試樣的透射損失。利用頻帶在75-110GHz的毫米波照射每個(gè)試樣。曲線d10，d11和d12分別表示試樣10，11和12的透射損失的測量結(jié)果。如所示，如同本身是聚碳酸酯基體的試樣10的透射損失，依照本發(fā)明的試樣11和12的透射損失可認(rèn)為基本為零。
圖7示出從該第二電波特性試驗(yàn)結(jié)果確定的每個(gè)試樣的介電特性，該介電特性包括介電常數(shù)ε’和介電損失tanδ。利用頻帶在75-110GHz的毫米波照射每個(gè)試樣。曲線e10，e11和e12分別表示試樣10，11和12的介電常數(shù)ε’的測量結(jié)果。三條曲線e10，e11和e12相互重合且基本相同。即，試樣11和12的介電常數(shù)ε’等于本身是基體的試樣10的介電常數(shù)ε’。類似地，曲線f10，f11和f12分別表示試樣10，11和12的介電損失tanδ的測量結(jié)果。三條曲線f10，f11和f12相互重合且基本相同。即，本發(fā)明試樣11和12的介電損失tanδ等于本身是基體的試樣10的介電損失tanδ。
參照?qǐng)D8，說明本發(fā)明人實(shí)施的耐磨性試驗(yàn)。圖8示出表面耐磨試驗(yàn)方法。如所示，試樣802固定在試樣臺(tái)801上，并利用摩擦元件803磨擦該試樣802的表面。砝碼(配重)806經(jīng)由支承體805連接到摩擦元件803上。施加給摩擦元件803的尖端的力是9.8N。摩擦元件803尖端的球面具有10mm的半徑，且纏繞著棉帆布(6號(hào))804。
摩擦元件803具有100mm的行程，且其以每分鐘50個(gè)往復(fù)的速率移動(dòng)。測量在該試樣表面上的涂層開始剝落時(shí)該摩擦元件已經(jīng)完成的往復(fù)數(shù)量。在視覺上識(shí)別該膜的剝落。預(yù)備本發(fā)明試樣1和現(xiàn)有技術(shù)試樣4，然后進(jìn)行耐磨試驗(yàn)。
結(jié)果在表3中示出。
表3

自表3可見，本發(fā)明試樣1的耐磨性高于現(xiàn)有技術(shù)試樣4的耐磨性。
參照?qǐng)D9，說明本發(fā)明人實(shí)施的硬度試驗(yàn)。圖9示出鉛筆劃痕硬度試驗(yàn)方法。如所示，利用具有約3毫米長的鉛芯的鉛筆903在試樣902的表面上劃痕。用右手握住鉛筆903，使該表面與鉛筆903之間形成約45°角。然后，用正好不足以折斷該鉛芯的力把該鉛筆壓在試樣902的表面上，并以恒定速度向前移動(dòng)該鉛筆約1cm。使用具有不同硬度等級(jí)的鉛筆，并記錄產(chǎn)生剝落的鉛筆的密度符號(hào)。密度符號(hào)9H表示最大硬度，6B表示最小硬度。
測量結(jié)果在表4中示出。
表4

自表4可見，本發(fā)明試樣1的硬度高于現(xiàn)有技術(shù)試樣4的硬度。
由此，位于雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的本發(fā)明成形品具有高耐磨性和硬度。因而，可獲得的優(yōu)點(diǎn)是不需要如現(xiàn)有技術(shù)所要求的在該成形品的表面上涂覆二氧化硅保護(hù)膜。但可選地，還可在圖1和2所示成形品的表面上設(shè)置透明保護(hù)膜。
盡管已參照本發(fā)明的優(yōu)選示例具體示出及說明了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將能理解，在不脫離所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)可對(duì)其做出各種改變。
權(quán)利要求
1.一種成形品，它包括基體和覆蓋所述基底的外表面的陶瓷材料層，所述成形品位于雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位于所述雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的成形品，其特征在于，所述陶瓷材料層包括多個(gè)層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位于所述雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的成形品，其特征在于，所述陶瓷材料包括氮化物陶瓷、氧化物陶瓷、碳化物陶瓷以及它們的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的位于所述雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的成形品，其特征在于，所述陶瓷材料包括氮化鈦、氮化鋁及它們的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的位于所述雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的成形品，其特征在于，所述陶瓷材料層包括氮化鈦層和氮化鋁層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位于所述雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的成形品，其特征在于，在所述基體與所述陶瓷材料層之間設(shè)置有其色調(diào)能增強(qiáng)所述陶瓷材料所表現(xiàn)的色調(diào)的涂料層。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的位于所述雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的成形品，其特征在于，在所述基體與所述陶瓷材料層之間設(shè)置有其色調(diào)能增強(qiáng)所述陶瓷材料所表現(xiàn)的色調(diào)的涂料層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位于所述雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的成形品，其特征在于，所述陶瓷材料層通過濺射形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的位于所述雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的成形品，其特征在于，所述陶瓷材料層通過濺射形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位于所述雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的成形品，其特征在于，每個(gè)所述陶瓷材料層具有0.1nm至1000nm的厚度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位于所述雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的成形品，其特征在于，每個(gè)所述陶瓷材料層具有10nm至500nm的厚度。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的位于所述雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的成形品，其特征在于，每個(gè)所述陶瓷材料層具有10nm至500nm的厚度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位于所述雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的成形品，其特征在于，所述基體由僅具有少量電波透射損失的透明樹脂形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位于所述雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的成形品，其特征在于，所述基體由僅具有少量介電損失的透明樹脂形成。
15.一種制造位于雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的成形品的方法，包括通過濺射在基體的表面上形成第一陶瓷材料層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的制造位于雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的成形品的方法，包括通過濺射在所述第一陶瓷材料層上形成第二陶瓷材料層。
全文摘要
一種位于雷達(dá)裝置的射束路徑內(nèi)的成形品，它僅具有少量電波透射損失且具有金屬色。該成形品包括基體和覆蓋該基底的外表面的陶瓷材料層。該陶瓷材料包括氮化物陶瓷、氧化物陶瓷、碳化物陶瓷以及它們的混合物。該陶瓷材料包括氮化鈦和/或氮化鋁。
文檔編號(hào)H01Q1/42GK1579841SQ20041007056
公開日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月6日
發(fā)明者神谷五生, 神谷純生, 高橋泉 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社