一种具有红外低发射率的隐身涂层及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种具有红外低发射率的隐身涂层及其制备方法与应用，属于涂层技术领域。该隐身涂层包括YSZ陶瓷层，YSZ陶瓷层具有羽毛柱状晶，且羽毛柱状晶之间的间隙为不超过1μm。具有上述结构的YSZ陶瓷层不仅在高温下具有良好的稳定性和隔热性能，而且能够增大涂层对红外光的反射和后向散射，降低涂层的发射率。其制备方法包括以下步骤：采用等离子喷涂

【技术实现步骤摘要】
一种具有红外低发射率的隐身涂层及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及涂层
，具体而言，涉及一种具有红外低发射率的隐身涂层及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着军事技术的发展，红外隐身涂层变得至关重要，而红外隐身技术的关键在于降低目标飞行器的红外辐射强度。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，因此，要降低红外辐射强度，最主要是降低材料的温度和发射率，热障涂层具有低发射率这将使红外隐身性能起到双倍的作用。因此制备低发射率且隔热性能好的热障涂层至关重要。
[0003]传统制备热障涂层的方法主要有大气等离子喷涂(APS)和电子束
‑
物理气相沉积(EB
‑
PVD)。
[0004]APS主要以半融和熔融粒子为主，沉积层状的涂层，虽然涂层的隔热性能较好，但是结合强度差。EB
‑
PVD主要以气相粒子为主，沉积羽毛柱状的涂层，但涂层热导率较高，隔热性能差，对红外光吸收差。
[0005]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的之一在于提供一种具有红外低发射率的隐身涂层，该隐身涂层不仅在高温下具有良好的稳定性和隔热性能，而且能够增大涂层对红外光的反射和后向散射，降低涂层的发射率。
[0007]本专利技术的目的之二在于提供一种上述隐身涂层的制备方法。
[0008]本专利技术的目的之三在于提供一种上述隐身涂层的应用。
[0009]本专利技术的目的之四在于提供一种具有上述隐身涂层的飞行器。
[0010]本申请可这样实现：
[0011]第一方面，本申请提供一种具有红外低发射率的隐身涂层，该隐身涂层包括YSZ陶瓷层，YSZ陶瓷层具有羽毛柱状晶，且羽毛柱状晶之间的间隙不超过1μm。
[0012]在可选的实施方式中，羽毛柱状晶之间的间隙为圆形孔隙。
[0013]在可选的实施方式中，YSZ陶瓷层的孔隙率小于5％。
[0014]在可选的实施方式中，YSZ陶瓷层的厚度为150
‑
200μm。
[0015]在可选的实施方式中，隐身涂层还包括用于设置于基底及YSZ陶瓷层之间的NiCoCrAlY粘结层。
[0016]在可选的实施方式中，NiCoCrAlY粘结层的厚度为150
‑
200μm。
[0017]在可选的实施方式中，基底的温度为1200
‑
1600℃。
[0018]在可选的实施方式中，基底材料为合金材料。
[0019]在可选的实施方式中，合金材料包括Ni、Co、Cr、Mo、Al及Ti中的至少一种。
[0020]第二方面，本申请提供如前述实施方式任一项的隐身涂层的制备方法，包括以下步骤：制备YSZ上述陶瓷层。
[0021]在可选的实施方式中，采用等离子喷涂
‑
物理气相沉积方式制备YSZ陶瓷层，制备过程中，喷涂距离为600
‑
800mm。
[0022]在可选的实施方式中，YSZ陶瓷层的制备条件还包括：喷涂气体包括氩气和氦气，氩气的流量为30
‑
40L/min，氦气的流量为50
‑
70L/min，喷涂功率为100
‑
130Kw。
[0023]在可选的实施方式中，先于基底表面沉积NiCoCrAlY粘结层，再于NiCoCrAlY粘结层的表面沉积YSZ陶瓷层。
[0024]在可选的实施方式中，沉积YSZ陶瓷层之前，还包括对NiCoCrAlY粘结层进行抛光处理。
[0025]在可选的实施方式中，抛光至NiCoCrAlY粘结层的摩擦系数为1
‑
2μm。
[0026]在可选的实施方式中，NiCoCrAlY粘结层的制备条件包括：喷涂气体包括氩气和氢气，氩气的流量为50
‑
70L/min，氢气的流量为5
‑
10L/min，喷涂电流为600
‑
700A，喷涂距离为200
‑
300mm。
[0027]在可选的实施方式中，在沉积NiCoCrAlY粘结层之前，还包括对基底进行前处理。
[0028]在可选的实施方式中，前处理包括：对基底的待沉积面进行超声清洗处理，随后再进行喷砂粗化处理。
[0029]在可选的实施方式中，超声清洗处理所用试剂包括丙酮和酒精。
[0030]在可选的实施方式中，喷砂粗化处理条件包括：喷砂压力为0.2
‑
0.4MPa，喷砂角度为50
‑
70
°
，喷砂距离为100
‑
120mm，喷砂时间为1
‑
2min。
[0031]在可选的实施方式中，喷砂粗化处理所用砂为46#棕刚玉砂。
[0032]第三方面，本申请提供如前述实施方式任一项的隐身涂层的应用，例如用于作为飞行器的红外隐身涂层。
[0033]第四方面，本申请提供一种飞行器，其具有如前述实施方式任一项的隐身涂层。
[0034]本申请的有益效果包括：
[0035]本申请提供的YSZ陶瓷层具有羽毛柱状晶且羽毛柱状晶之间的间隙不超过1μm，该涂层中具有的羽毛柱状晶使涂层热导率低，隔热性好；所含的羽毛柱状晶的间隙细小，使得涂层整体呈现出层状状态，不仅结合能力明显得到提高，而且能够增大涂层对红外光的反射和后向散射，明显降低了涂层的发射率。其制备方法简单易操作，推广性强。上述隐身涂层可用于作为飞行器的红外隐身涂层，满足飞行器在高温条件下的隐身需求。
附图说明
[0036]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0037]图1为本申请试验例1中实施例1制备得到的涂层的SEM图；
[0038]图2为本申请试验例1中对比例1制备得到的涂层的SEM图；
[0039]图3为本申请试验例2中实施例1制备得到的涂层的红外发射率测试结果图；
[0040]图4为本申请试验例2中对比例1制备得到的涂层的红外发射率测试结果图；
[0041]图5为本申请试验例3中对比例3制备得到的涂层的SEM图；
[0042]图6为本申请试验例4中对比例3制备得到的涂层的红外发射率测试结果图。
具体实施方式
[0043]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0044本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有红外低发射率的隐身涂层，其特征在于，所述隐身涂层包括YSZ陶瓷层，所述YSZ陶瓷层具有羽毛柱状晶，且羽毛柱状晶之间的间隙不超过1μm。2.根据权利要求1所述的隐身涂层，其特征在于，所述羽毛柱状晶之间的间隙为圆形孔隙；优选地，所述YSZ陶瓷层的孔隙率小于5％；优选地，所述YSZ陶瓷层的厚度为150
‑
200μm。3.根据权利要求1或2所述的隐身涂层，其特征在于，所述隐身涂层还包括用于设置于基底及所述YSZ陶瓷层之间的NiCoCrAlY粘结层；优选地，所述NiCoCrAlY粘结层的厚度为150
‑
200μm；优选地，所述基底的温度为1200
‑
1600℃；优选地，所述基底的材料为合金材料；更优地，所述合金材料包括Ni、Co、Cr、Mo、Al和Ti中的至少一种。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的隐身涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备所述YSZ陶瓷层。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，采用等离子喷涂
‑
物理气相沉积方式制备所述YSZ陶瓷层，制备过程中，喷涂距离为600
‑
800mm；优选地，所述YSZ陶瓷层的制备条件还包括：喷涂气体包括氩气和氦气，所述氩气的流量为30
‑
40L/min，所述氦气的流量为50
‑
70L/min，喷涂功率为100
‑
130Kw。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，先于基底表面沉积NiCoCrAlY粘...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小锋，殷举航，刘敏，邓春明，邓畅光，邓子谦，毛杰，
申请(专利权)人：广东省科学院新材料研究所，
类型：发明
国别省市：