一种耐高温红外低发射率涂层的制备方法技术

本发明专利技术属于红外隐身技术领域，具体为一种耐高温红外低发射率涂层的制备方法。本发明专利技术方法不需要在涂层中添加粘合剂，在高温下不会恶化发射率；并且制备出来的涂层在2‑14μm法向上是不透的，这样的涂层有利于红外隐身技术。另外，YSZ材料的隔热性能比较好，将其用于低发射率涂层的制备，有利于降低目标表面的温度，这样对降低飞行器的红外辐射强度起到双倍的效果。并且进一步的，为了保证YSZ涂层在其他方向上也是不透的，通过在石墨基底上预先喷涂一层YSZ/NiCoCrAIY的复合涂层，然后再在复合涂层表面进行YSZ涂层的制备和石墨基底剥离。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温红外低发射率涂层的制备方法
本专利技术属于红外隐身
，具体为一种耐高温红外低发射率涂层的制备方法。
技术介绍
随着军事技术的快速发展，红外隐身技术变得越来越重要，而红外隐身的关键在于降低目标的红外辐射强度。根据玻尔兹曼定律：红外辐射强度E＝εσT4，(其中ε为材料的发射率，T为物体表面的热力学温度,σ为玻尔兹曼常数)要降低红外辐射强度，最主要是降低材料的温度和发射率，所以制备低发射率且隔热性能好的涂层至关重要。现在主要的低发射率涂层有金属材料和半导体材料，金属材料虽然具有较低的发射率，但是随着飞行器的发展，目标高速飞行使表面温度急剧上升，在高温环境下，金属材料容易氧化裂解，失去了红外隐身的作用。在现有的研究中，由于等离子喷涂具有技术稳定，涂层质量高，喷涂种类多的优点，所以选用等离子喷涂技术制备半导体涂层，但是制备出来的涂层在2-14μm波段都是半透明的，透过率高达20-50％。这样的涂层不适用于红外隐身技术，因为高的透过率导致飞行器向外辐射较多的能量，目标会更容易被探测到。另外，在目前的研究中用等离子体喷涂制备的涂层在高温下有较高的热导率，隔热性能差，这样的涂层会使飞行器具有较高的温度，不利于降低表面温度，使飞行器向外的辐射强度增大。因此迫切需要一种在高温下具有较低发射率和热导率，并且在2-14μm波段不透的涂层来满足日新月异的武器装备和飞行器的需求。
技术实现思路
针对现有技术的不足和存在的问题，为了解决目前用等离子喷涂制备出来的涂层在2-14μm波段是半透明的，并且在高温下隔热性能差的问题，本专利技术提供了一种耐高温红外低发射率涂层的制备方法，选用了一种在高温下具有良好隔热性能的材料，提供了一种耐高温红外低发射率且在2-14μm波段法向不透的涂层制备方法。技术方案：一种耐高温红外低发射率涂层的制备方法，包括以下步骤：步骤1、选择纯度大于99.9wt％的YSZ粉体，将粉体进行干燥备用，(如放进90℃的炉子里进行干燥0.5h)。步骤2、对石墨基底材料进行超声清洗及烘干后。步骤3、采用等离子体喷涂技术在步骤2所得石墨基底表面进行喷涂步骤1所得YSZ粉体，制备YSZ涂层。步骤4、将步骤3制备好的YSZ涂层在空气中进行退火，退火温度为800-1200℃，时间为1-4h。使石墨基底剥落，得到YSZ涂层。进一步的，所述步骤1中，YSZ粉末的粒度为10～50μm。进一步的，所述步骤1中，YSZ粉末中的ZrO2和Y2O3的摩尔比为8：1。进一步的，所述步骤2具体包括如下步骤：使用丙酮和酒精分别对石墨基底表面进行超声清洗处理，然后用90℃的烘箱烘干石墨基底。进一步的，所述步骤3制得的YSZ涂层厚度为100-700μm。进一步的，所述步骤3中，使用的等离子喷涂设备，其所用气体为氩气，氮气，氢气。其气体流量为分别为150SCFH，100SCFH,120SCFH。使用的等离子喷涂设备，其喷涂功率为55-95kw，喷涂距离为90-120mm。本专利技术方法不需要在涂层中添加粘合剂，在高温下不会恶化发射率。并且制备出来的涂层在2-14μm法向上是不透的，这样的涂层有利于红外隐身技术。另外，YSZ材料的隔热性能比较好，将其用于低发射率涂层的制备，有利于降低目标表面的温度，这样对降低飞行器的红外辐射强度起到双倍的效果。进一步的，为了保证YSZ涂层在其他方向上也是不透的，先在所述步骤2的石墨基底上喷涂一层YSZ/NiCoCrAlY的复合涂层，厚度为30-60μm，其中YSZ与NiCoCrAlY的体积比为1:5-1:20，然后再在复合涂层表面进行YSZ涂层的制备和石墨基底剥离。剥离石墨基底后得到改良的涂层(附着有YSZ/NiCoCrAlY复合涂层的YSZ涂层)。附图说明图1是实施例1制备涂层2-14μm的法向透过率图谱；图2是实施例1制备涂层在常温下2-14μm的发射率图谱；图3是实施例2制备涂层在常温下2-14μm的发射率图谱；图4是实施例2制备涂层在1200℃下2-14μm的发射率图谱；图5是实施例3制备涂层在2-14μm的透过率图谱。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步的详细描述，但实施例仅为对本专利技术的特点和优点做进一步阐述，而不是对本专利技术的限制。实施例1：厚度为100μm的YSZ涂层的制备。(1)选取纯度为99.9wt％的YSZ粉体，放进90℃的炉子里干燥备用。(2)对石墨基底表面进行预处理，用丙酮和酒精超声清洗基底表面。(3)用等离子体喷涂技术在步骤2制备的石墨基底上进行喷涂步骤1所得YSZ粉体，制备YSZ涂层，喷涂功率为95KW,喷涂距离为100mm，所用气体为氩气，氮气，氢气。其中氩气流量为150SCFH,氮气流量为100SCFH，氢气流量为120SCFH。制备的YSZ涂层厚度为100μm。(4)将步骤3等离子喷涂制备的YSZ涂层在空气中进行退火，退火温度为800℃，时间为2h。实施例1所制备的高温低发射率涂层在2-14μm法向透射率情况如图1所示，从图中可以看出制备出来的YSZ涂层在2-14μm波段法向上是不透的。图2为YSZ涂层在2-14μm的发射率情况。实施例2：厚度为700μm的YSZ涂层的制备。(1)选取纯度为99.9wt％的YSZ粉体，放进90℃的炉子里干燥备用。(2)对石墨基底表面进行预处理，用丙酮和酒精超声清洗基底表面。(3)用等离子体喷涂技术在步骤2制备的石墨基底上进行喷涂步骤1所得YSZ粉体，制备YSZ涂层，喷涂功率为95KW,喷涂距离为100mm，所用气体为氩气，氮气，氢气。其中氩气流量为150SCFH,氮气流量为100SCFH，氢气流量为120SCFH。制备的YSZ涂层厚度为700μm。(4)将步骤3等离子喷涂制备的YSZ涂层在空气中进行退火，退火温度为800℃，时间为2h。实施例2所制备的高温低发射率涂层的发射率情况如图3所示，将测试温度升至1200℃，YSZ涂层的发射率如图4所示，随着测试温度的上升，YSZ涂层的发射率逐渐降低，可以计算3-5μm波段的平均发射率为0.24。实施例3：(1)选取纯度为99.9wt％的YSZ粉体和NiCoCrAlY粉体，放进90℃的炉子里干燥备用。(2)对石墨基底表面进行预处理，用丙酮和酒精超声清洗基底表面。(3)用等离子体喷涂技术在步骤2制备的石墨基底上进行喷涂步骤1所得YSZ粉体和NiCoCrAlY粉体，制备YSZ/NiCoCrAlY复合涂层，喷涂功率为65KW,喷涂距离为100mm，所用气体为氩气、氮气和氢气。其中氩气流量为170SCFH,氮气流量为80SCFH，氢气流量为75SCFH。制备的YSZ涂层厚度为50μm，YSZ与NiCoCrAlY的体积比为1:14。(4)用等离子体喷涂技术在步骤3制备的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温红外低发射率涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、选择纯度大于99.9wt％的YSZ粉体，将粉体干燥备用；/n步骤2、对石墨基底材料进行超声清洗及烘干；/n步骤3、采用等离子体喷涂技术在步骤2所得石墨基底表面进行喷涂步骤1所得YSZ粉体，制备YSZ涂层；/n步骤4、将步骤3制备好的YSZ涂层在空气中进行退火，退火温度为800-1200℃，时间为1-4h，使石墨基底剥落，得到YSZ涂层。/n

【技术特征摘要】
1.一种耐高温红外低发射率涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、选择纯度大于99.9wt％的YSZ粉体，将粉体干燥备用；
步骤2、对石墨基底材料进行超声清洗及烘干；
步骤3、采用等离子体喷涂技术在步骤2所得石墨基底表面进行喷涂步骤1所得YSZ粉体，制备YSZ涂层；
步骤4、将步骤3制备好的YSZ涂层在空气中进行退火，退火温度为800-1200℃，时间为1-4h，使石墨基底剥落，得到YSZ涂层。


2.如权利要求1所述耐高温红外低发射率涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤1中YSZ粉体的粒度为10～50μm。


3.如权利要求1所述耐高温红外低发射率涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤3制得的YSZ涂层厚度为100-700μm。


4.如权利要求1所述耐高温红外低发射率涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，YSZ粉体中的ZrO2和Y2O3的摩尔比为8：1。


5.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽，殷举航，张胤，张敏，江绍亮，王昕，谢建良，梁迪飞，邓龙江，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51