一种自修复吸波耐磨涂层及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种自修复吸波耐磨涂层及其制备方法。以该自修复吸波耐磨涂层的原料组成的总量为100wt％计，该自修复吸波耐磨涂层的原料组成包括：30wt％-60wt％的Al2O3-TiO2复合材料、20wt％-40wt％的MnO2和10wt％-40wt％的SiO2，其中，以Al2O3-TiO2复合材料的总量为100wt％计，TiO2的含量为7wt％-20wt％，余量为Al2O3。本发明专利技术还提供了上述自修复吸波耐磨涂层的制备方法，是通过等离子喷涂工艺完成的。本发明专利技术提供的自修复吸波耐磨涂层的厚度薄、与基体的附着力强同时具有较好吸波耐磨性能。

【技术实现步骤摘要】
一种自修复吸波耐磨涂层及其制备方法
本专利技术涉及一种涂层及其制备方法，特别涉及一种通过等离子喷涂工艺制备的自修复吸波耐磨涂层，属于涂层及其制备

技术介绍
随着航空电子技术的迅猛发展，未来战争变成了高新技术的较量。为了提高军用武器的生存力和战斗力，世界各主要军事大国都在努力发展低可见度技术，在这种时代背景下"隐身技术"应运而生，它可广泛应用于运动军事目标(飞机、导弹、坦克、潜艇等)及非运动军事目标(如雷达站、机场等)。所谓隐身，就是在一定的探测环境中控制或降低各种武器装备的特征信号使其难以被发现识别。现代战争中雷达是探测目标最可靠的手段，因此雷达隐身是隐身技术的重点。雷达最大探测距离R与它的参数间存在着以下关系：式中：Pt为雷达发射功率，Prmin为雷达接收机可辨识的最小功率，G为雷达天线增益，λ为雷达工作波长，σ为目标雷达散射截面积。从上式可以看出，雷达最大探测距离的四次方与它的雷达散射截面积(RadarCrossingSection)σ成正比关系，因此，要减小雷达探测距离实现隐身就必须降低目标的雷达散射截面积，目前外形隐身设计和应用雷达吸波材料是两种主要手段。雷达吸波涂层因其制备相对简单，施工方便，不受工件形状限制等诸多优势而成为飞行器隐身，尤其是在役装备隐身性能改装的理想措施。雷达吸波涂层是指对相应波段的雷达波具有低反射的涂层，涂层反射衰减大小是雷达隐形性能的重要指标。衡量吸波涂层整体性能的两个最重要的指标一个是吸波性能，一个是附着力。对于飞机的隐身来说，吸波性能越强越好，即飞机的RCS越小越好；涂层附着力越大越好，因为附着力小导致吸波涂层的剥落就意味着隐身功能的失效。例如目前最先进的隐身飞机之一美国B-2战略轰炸机，它在整个机身表面都采用了吸波涂层，对吸波涂层进行修复和维护是一项非常高成本的支出，而真正的战争过程中修复所占用的时间更是一项无法计量的巨大成本。因此飞机战斗机等武器装备对高附着力、既耐磨又吸波的复合功能涂层有着迫切需求。目前，吸波涂层的制备方法为手工涂覆，吸波体系的设计则为吸波剂+透波剂+助剂(胶粘剂或缓蚀剂等)。其中，手工涂覆方法以及粘结剂(多为环氧树脂或聚氨酯)的使用使得传统吸波涂层存在厚度难控制、组织分散均匀性差、涂层固化周期长等缺点；同时造成涂层厚度大，面密度大，附着力低易剥落。研制新一代轻质、宽频，且具高附着力的吸波耐磨复合功能涂层是目前航空航天技术装备发展的迫切需求，同时也面临着重大挑战。因为往往涂层在具有良好吸波性能的同时，其附着力、耐磨性能、柔韧性以及抗剥离强度却变差，从而导致吸波涂层容易从基体剥离甚至脱落。所以，需从涂层吸收性能、涂层耐磨性能与涂层附着力等方面进行同步研究。以往的研究中，对涂层吸收性能改善的研究主要集中在开发新型吸收剂、对吸收剂进行改性处理以及吸收剂多元化等方法上。也有从吸波体整体结构上进行特殊设计来提高对电磁波的吸收性能。但都是仅从提高吸波涂层本身的电磁波吸收性能角度来研究的，并没有同时考虑到涂层附着力、耐磨性等问题。目前对于吸波涂层存在的结合力差易剥落失效、涂层厚度大面密度大、固化时间长等缺点，国内外学者普遍认为涂层的附着力及力学性能主要取决于粘结剂，所以为了提高涂层的力学性能，学者们对粘结剂或者基体材料进行了专门的研究。这些研究的一个共同点就是通过粘结剂的改性或新型粘结剂的研究，虽然能在一定程度上改善涂层的附着力，但仍无法取得质的飞跃。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的是提供一种厚度薄、与基体附着力强同时具有较好吸波耐磨性能的涂层及其制备方法。为了达到上述目的，本专利技术首先提供了一种自修复吸波耐磨涂层，以该自修复吸波耐磨涂层的原料组成的总量为100wt％计，该自修复吸波耐磨涂层的原料组成包括：30wt％-60wt％的Al2O3-TiO2复合材料、20wt％-40wt％的MnO2和10wt％-40wt％的SiO2，其中，以Al2O3-TiO2复合材料的总量为100wt％计，TiO2的含量为7wt％-20wt％，余量为Al2O3。本专利技术提供的自修复吸波耐磨涂层中，优选地，以该自修复吸波耐磨涂层的原料组成的总量为100wt％计，该自修复吸波耐磨涂层的原料组成包括：40wt％-50wt％的Al2O3-TiO2复合材料、30wt％-40wt％的MnO2和20wt％-30wt％的SiO2，其中，以Al2O3-TiO2复合材料的总量为100wt％计，TiO2的含量为7wt％-20wt％，余量为Al2O3；更优选地，以Al2O3-TiO2复合材料的总量为100wt％计，TiO2的含量为13wt％，余量为Al2O3。本专利技术提供的自修复吸波耐磨涂层中，优选地，选用的SiO2粒子为经过次磷酸钠浸泡后的多孔SiO2粒子。本专利技术的自修复吸波耐磨涂层的原料组成中Al2O3-TiO2复合材料主要起分散、抗磨损和支撑作用，保护MnO2不被烧损；MnO2作为主要吸收剂，具备优良的电磁波吸收性能；选用多孔的SiO2作为透波剂，将SiO2经过次磷酸钠浸泡后具有透波和自修复功能。本专利技术还提供了上述自修复吸波耐磨涂层的制备方法，是利用等离子喷涂工艺将适于热喷涂工艺的吸波耐磨材料的粉末喷涂在基体上，制备出厚度薄、与基体附着力高，同时具有较好吸波耐磨性能的涂层；另外，将透波剂(多孔SiO2)在缓蚀剂(次磷酸钠)中浸泡后，实现涂层的自修复功能。同时，实现了制备过程的自动化控制，利于更好地控制涂层厚度和组织均匀性，减少了固化的工艺环节，大大缩短了工艺制备周期，使涂层向着“薄、轻、宽、强”的目标发展。该制备方法具体包括以下步骤：将所述Al2O3-TiO2复合材料、MnO2和SiO2混合，得到混合粉末，将混合粉末在100℃-200℃下加热1h-4h，进行加热除湿；通过等离子喷涂工艺将加热后的混合粉末喷涂在基体上，形成所述自修复吸波耐磨涂层。本专利技术提供的自修复吸波耐磨涂层的制备方法中，优选地，所述Al2O3-TiO2复合材料、MnO2和SiO2混合后得到的混合粉末的粒径为25μm-45μm。本专利技术提供的自修复吸波耐磨涂层的制备方法中，优选地，所述自修复吸波耐磨涂层的厚度为0.5-0.8mm。本专利技术提供的自修复吸波耐磨涂层的制备方法中，优选地，所述等离子喷涂工艺的电流为460-500A。本专利技术提供的自修复吸波耐磨涂层的制备方法中，优选地，所述等离子喷涂工艺的电压为65-70V。本专利技术提供的自修复吸波耐磨涂层的制备方法中，优选地，控制等离子喷涂工艺的送粉速度为11.1-11.4g/min。本专利技术提供的自修复吸波耐磨涂层的制备方法中，优选地，所述等离子喷涂工艺的喷涂距离为100-110mm。本专利技术提供的自修复吸波耐磨涂层的制备方法中，优选地，喷涂一层所述自修复吸波耐磨涂层后，待自修复吸波耐磨涂层冷却再喷涂另一层自修复吸波耐磨涂层。根据本专利技术的具体实施方式，在喷涂前用无水乙醇擦拭基体外表面，以去除油污及杂质，并将待喷涂面用棕刚玉进行吹砂处理。根据本专利技术的具体实施方式，优选地，等离子喷涂工艺的载气为40L/min，主气为65-70L/min，辅助气为12-14L/min，喷涂速度控制在400mm/s。其中，载气作为送粉气，将粉末送入焰流中进行加热；通过调节主气、次气以控制气体的流量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自修复吸波耐磨涂层，以该自修复吸波耐磨涂层的原料组成的总量为100wt％计，该自修复吸波耐磨涂层的原料组成包括：30wt％‑60wt％的Al2O3‑TiO2复合材料、20wt％‑40wt％的MnO2和10wt％‑40wt％的SiO2，其中，以Al2O3‑TiO2复合材料的总量为100wt％计，TiO2的含量为7wt％‑20wt％，余量为Al2O3。

【技术特征摘要】
1.一种自修复吸波耐磨涂层，以该自修复吸波耐磨涂层的原料组成的总量为100wt％计，该自修复吸波耐磨涂层的原料组成包括：30wt％-60wt％的Al2O3-TiO2复合材料、20wt％-40wt％的MnO2和10wt％-40wt％的SiO2，其中，以Al2O3-TiO2复合材料的总量为100wt％计，TiO2的含量为7wt％-20wt％，余量为Al2O3，所述SiO2为经过次磷酸钠浸泡后的多孔SiO2。2.根据权利要求1所述的自修复吸波耐磨涂层，其中，以该自修复吸波耐磨涂层的原料组成的总量为100wt％计，该自修复吸波耐磨涂层的原料组成包括：40wt％-50wt％的Al2O3-TiO2复合材料、30wt％-40wt％的MnO2和20wt％-30wt％的SiO2，以Al2O3-TiO2复合材料的总量为100wt％计，TiO2的含量为7wt％-20wt％，余量为Al2O3。3.权利要求1或2所述的自修复吸波耐磨涂层的制备方法，该制备方法包括以下步骤：将所述Al2O3-TiO2复合材料、MnO2和SiO2混合，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：李淑青，李其连，巩水利，马国佳，崔向中，杨伟华，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11