一种镁锂合金表面的热控膜层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种镁锂合金表面的热控膜层及其制备方法，该方法通过大量溶液筛选实验建立适合镁锂合金的微弧氧化电解液体系，通过大量电参数优化试验，建立了与溶液体系匹配的电参数，保证镁锂合金表面所制备膜层的结合力，通过电解液中掺杂锆盐改变膜层组成，从而实现膜层热控性能的显著改善，最终在镁锂合金表面制备了一层满足航天器产品热控需求的热控膜层；本发明专利技术采用微弧氧化技术，以镁锂合金为基体，在镁锂合金表面原位生长一层陶瓷膜层，并将具有良好热控性能的氧化锆掺杂到膜层中，该膜层的红外发射率为0.80～0.90、太阳吸收比为0.20～0.30，且不影响镁锂合金零件尺寸、装配精度，可以替代有机涂层应用在航天器上。

【技术实现步骤摘要】
一种镁锂合金表面的热控膜层及其制备方法
本专利技术涉及一种镁锂合金表面的热控膜层及其制备方法，特别是涉及一种应用于航天器上电子产品、二次电源等机箱壳体结构件表面高发射-低吸收热控涂装的制备方法，属于热控材料

技术介绍
镁锂合金具有密度低、比强度和比刚度高、机械加工性能好、减振性能好等一系列优点，其密度约为1.459/cm3，是目前最轻的金属结构材料。同一个结构产品采用不同的金属材料加工，镁锂合金结构产品的重量较镁合金产品减重约18％，较铝合金产品减重约46％，是航天器实现结构减重的理想材料，在航天器电子产品结构件上具有良好的应用前景。航天器上电子产品在空间环境中运行时，为保证产品性能的稳定，需要减少电子产品对空间辐射能量的吸收，同时辐射出内部元器件工作时放出的富余热量，从而保证电子产品工作在适合的工况温度内。热控涂层是一种良好辐射性能的涂层，其中高发射-低吸收热控涂层是一种最常用的散热涂层，该涂层广泛应用与电子产品上。目前，常用高发射率-低吸收热控涂层制备技术主要用于铝合金，镁锂合金缺乏相应的热控涂层制备技术，而喷涂热控漆可以满足高发射率-低吸收热控需求，但是存在多余物风险。同时，现阶段产品设计对于辐射性能的要求越来越高，高发射率(εH≥0.8)、低吸收(δS≤0.3)的要求通过常规热控技术较难实施。因此，需在镁锂合金产品表面原位生长出一层与基体附着力良好、高发射-低吸收的热控功能膜层。
技术实现思路
本专利技术提供一种镁锂合金表面的热控膜层及其制备方法，该方法通过大量溶液筛选实验建立适合镁锂合金的微弧氧化电解液体系，通过大量电参数优化试验，建立了与溶液体系匹配的电参数，保证镁锂合金表面所制备膜层的结合力，通过电解液中掺杂锆盐改变膜层组成，从而实现膜层热控性能的显著改善，最终在镁锂合金表面制备了一层满足航天器产品热控需求的热控膜层。本专利技术的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：一种镁锂合金表面的热控膜层的制备方法，包括如下步骤：(1)、配制电解液，并将所述配制好的电解液置于不锈钢氧化槽体中，所述电解液的组成及含量如下：(2)、将导电金属丝通过螺接方式与待制备的镁锂合金连接，并将导电金属丝固定在不锈钢氧化槽体的阳极极杠上，待制备的镁锂合金作为阳极，将不锈钢槽体作为阴极；(3)、采用微弧氧化电源供电，在待制备的镁锂合金表面进行氧化，制备热控膜层；(4)、完成镁锂合金表面热控膜层制备后，进行清洗和烘干。在上述镁锂合金表面的热控膜层的制备方法中，在待制备的镁锂合金表面制备热控膜层之前，首先对镁锂合金进行预处理，具体方法为：使用无水乙醇或丙酮清洗镁锂合金表面，去除镁锂合金表面油污和切削液，然后将镁锂合金放入浓度为40g/L～50g/L的氢氧化钠水溶液中，在80℃～90℃的温度下清洗1min～3min，取出后使用清水清洗干净并吹干。在上述镁锂合金表面的热控膜层的制备方法中，所述步骤(2)中将导电金属丝一端攻外螺纹，将待制备的镁锂合金表面攻内螺纹，将导电金属丝与镁锂合金通过螺纹连接后，固定在不锈钢氧化槽体的阳极极杠上。在上述镁锂合金表面的热控膜层的制备方法中，所述导电金属丝为铝丝、钛丝或镁丝。在上述镁锂合金表面的热控膜层的制备方法中，所述步骤(3)中采用微弧氧化电源供电，在待制备的镁锂合金表面进行氧化的具体参数如下：在上述镁锂合金表面的热控膜层的制备方法中，所述制备得到的热控膜层的厚度为20μm～50μm。一种镁锂合金表面的热控膜层，所述热控膜层的主体成分为镁、锆的氧化物及镁、锆的硅酸盐，掺杂物为镁与锂的化合物、镁与氟的化合物，其中镁、锆的氧化物质量百分比含量为80％～90％，镁、锆的硅酸盐质量百分比含量为5％～15％，镁与锂的化合物、镁与氟的化合物质量百分比含量为4％～6％。在上述镁锂合金表面的热控膜层中，所述热控膜层的厚度为20μm～50μm。一种镁锂合金表面的热控膜层，采用上述制备方法制备得到。本专利技术与现有技术相比具有如下有益效果：(1)、本专利技术镁锂合金表面高发射-低吸收热控涂层的制备方法，该方法通过大量溶液筛选实验建立适合镁锂合金的微弧氧化电解液体系，通过大量电参数优化试验，建立了与溶液体系匹配的电参数，保证镁锂合金表面所制备膜层的结合力，通过电解液中掺杂锆盐改变膜层组成，从而实现膜层热控性能的显著改善，最终在镁锂合金表面制备了一层满足航天器产品热控需求的热控膜层。(2)、本专利技术镁锂合金高发射-低吸收热控膜层的制备方法，采用微弧氧化技术，以镁锂合金为基体，在镁锂合金表面原位生长一层陶瓷膜层，并将具有良好热控性能的氧化锆掺杂到膜层中，该膜层的红外发射率为0.80～0.90、太阳吸收比为0.20～0.30，且不影响镁锂合金零件尺寸、装配精度，可以替代有机涂层应用在航天器上。(3)、本专利技术通过理论研究结合大量试验，给出了微弧氧化电解液体系的组成及配比，以及对镁锂合金表面进行氧化的具体参数，使得在镁锂合金表面制备的热控膜层具有更加优异的性能，例如通过对比不同溶液下膜层的热控性能，确定在弱碱体系中制备膜层的散热性能最好，例如通过正交试验确认氟锆酸钾的最优浓度为10g/L～15g/L，例如确定镁锂合金微弧氧化热控膜层最优氧化电流密度为：8A/dm2～10A/dm2，再例如镁锂合金微弧氧化热控膜层氧化频率控制在50Hz～500Hz，占空比控制在10％～60％。(4)、本专利技术制备过程中将导电金属丝一端攻外螺纹，利用待制备的镁锂合金零件上内螺纹，将导电金属丝与镁锂合金通过螺纹连接后，固定在不锈钢氧化槽体的阳极极杠上，通过螺纹连接代替现有技术中的直接机械连接，确保了氧化过程中导电金属丝与镁锂合金的可靠连接，避免了装挂导致产品磕伤和导电点烧蚀。(5)、本专利技术制备方法工艺过程简单、易于实现，具有较强的实用性。附图说明图1为微弧氧化原理示意图；图2为本专利技术实施例1中制备得到的镁锂合金表面热控膜层的X-RD谱图；图3为本专利技术实施例1中制备的零件表面镁锂合金表面热控膜层；图4为本专利技术实施例2中制备的零件表面镁锂合金表面热控膜层。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述：本专利技术镁锂合金高发射-低吸收热控膜层制备方法，按以下步骤执行：预处理→装挂→氧化→清洗→烘干，具体包括如下步骤：步骤(1)、预处理：使用无水乙醇或丙酮清洗镁锂合金表面，去除镁锂合金零件表面油污、切削液等；然后将镁锂合金零件放入浓度为40g/L～50g/L的氢氧化钠水溶液中，在80℃～90℃的温度下清洗1min～3min，取出后使用清水清洗干净并吹干；步骤(2)、配制电解液：按照如下配比配制氧化所需电解液，将配制好的电解液置于不锈钢氧化槽体中，以镁锂合金零件为阳极，不锈钢氧化槽体为阴极。电解液的pH值为11～13。其中电解液的组成及含量如下：步骤(3)、装挂：将导电金属丝一端攻外螺纹，将镁锂合金零件表面攻内螺纹，将导电金属丝与镁锂合金通过螺纹连接后，固定在不锈钢氧化槽体的阳极极杠上。导电金属丝可以为铝丝、钛丝或镁丝。例如分别在Φ3铝丝一端攻M3外螺纹，在镁锂合金零件上攻M3内螺纹，将铝丝拧入镁锂合金零件上螺纹孔中，用于基材导电；装好挂具的镁锂合金零件使用螺接的方式固定于氧化槽阳极极杠上。步骤(4)、氧化：待镁锂合金零件装挂好后，采用微弧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种镁锂合金表面的热控膜层的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)、配制电解液，并将所述配制好的电解液置于不锈钢氧化槽体中，所述电解液的组成及含量如下：

【技术特征摘要】
1.一种镁锂合金表面的热控膜层的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)、配制电解液，并将所述配制好的电解液置于不锈钢氧化槽体中，所述电解液的组成及含量如下：(2)、将导电金属丝通过螺接方式与待制备的镁锂合金连接，并将导电金属丝固定在不锈钢氧化槽体的阳极极杠上，待制备的镁锂合金作为阳极，将不锈钢槽体作为阴极；(3)、采用微弧氧化电源供电，在待制备的镁锂合金表面进行氧化，制备热控膜层；(4)、完成镁锂合金表面热控膜层制备后，进行清洗和烘干。2.根据权利要求1所述的镁锂合金表面的热控膜层的制备方法，其特征在于：在待制备的镁锂合金表面制备热控膜层之前，首先对镁锂合金进行预处理，具体方法为：使用无水乙醇或丙酮清洗镁锂合金表面，去除镁锂合金表面油污和切削液，然后将镁锂合金放入浓度为40g/L～50g/L的氢氧化钠水溶液中，在80℃～90℃的温度下清洗1min～3min，取出后使用清水清洗干净并吹干。3.根据权利要求1所述的镁锂合金表面的热控膜层的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中将导电金属丝一端攻外螺纹，将待制备的镁锂合金表面攻内螺纹，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹克宁，李思振，刘云彦，李家峰，程德，白晶莹，张立功，王旭光，杨铁山，姚雪征，
申请(专利权)人：北京卫星制造厂有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11