一种铝合金表面高吸收高发射热控涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铝合金表面高吸收高发射热控涂层及其制备方法，涉及表面工程技术领域。方法包括：铝合金前处理；将前处理后的铝合金作为阳极置于氧化槽中，以硫酸溶液作为反应溶液，采用多级反应的方式对所述前处理后的铝合金进行氧化反应；将铝合金置于着色槽中，以黑色酸性染料溶液作为着色液进行着色处理；将表面改性剂涂覆在铝合金表面，待所述表面改性剂固化后得到所述铝合金表面高吸收高发射热控涂层。本发明专利技术利用阳极氧化、着色与溶胶凝胶复合涂层技术在铝合金表面制备了具有低真空挥发物污染、良好结合力的高吸收高发射热控涂层，解决了当前航天器铝合金光学器件表面的热控涂层存在的真空挥发物造成光学元件污染、涂层结合力差等问题。层结合力差等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种铝合金表面高吸收高发射热控涂层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及表面工程
，尤其涉及一种铝合金表面高吸收高发射热控涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]高吸收高发射热控涂层对0.3
‑
2.5μm、2.5
‑
25μm波段的太阳光具有高的吸收率(一般＞0.80)，同时在2.5
‑
25μm范围内还具有高的发射率(一般＞0.80)。该类涂层应用于宇航红外成像光学系统可显著提升探测精度和分辨率。此外，高吸收高发射涂层还可用作宇航光学器件的消杂光材料，起到消除光学系统杂光的作用，有效提高光学探测器的灵敏度和可靠性。正是由于其独特的光学和热辐射特性，在遥感、高分辨率探测卫星等航天器上得到了广泛的应用。
[0003]当前，航天器高吸收高发射热控涂层主要采用有机粘接剂加黑色颜料的方式，例如，美国航天器多用Z306，俄罗斯航天器多用AK
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512、AK
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243、KO
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818等，我国航天器采用了自主研发的SR107
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E51、E51
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M、HA95、ERB
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2B等，此类高吸收高发射热控涂层主要以有机硅树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂等为粘接剂。在高真空条件下长期服役，随着涂料中的低分子物的逐渐释放，光学元件表面容易受到污染，并且有机涂料还存在易发生老化、结合力不足、服役寿命较短等问题。随着当前国内外航天器探测精度、服役寿命及可靠性要求的不断提升，对具有低分子物释放特性的无机类、有机无机杂化类高吸收高发射热控涂层提出了迫切需求。
[0004]铝合金是航天器光学器件常用的结构材料，发展适用于铝合金表面的具有低分子物释放特性的高吸收高发射热控涂层对于提升航天器探测能力、服役寿命和可靠性具有重要价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种适用于铝合金表面的具有低分子物释放特性的高吸收高发射热控涂层。
[0006]为了解决上述问题，第一方面，本专利技术提出一种铝合金表面高吸收高发射热控涂层的制备方法，包括：
[0007]S1，将前处理后的铝合金作为阳极置于氧化槽中，以硫酸溶液作为反应溶液，采用多级反应的方式对所述前处理后的铝合金进行氧化反应，其中，所述多级反应包括第一级反应、第二级反应以及第三级反应；所述第一级反应的电压为10
‑
15V，反应时间为5
‑
10min；所述第二级反应的电压为15
‑
20V，反应时间为10
‑
40min；所述第三级反应的电压为20
‑
30V，反应时间为0.5
‑
5min；
[0008]S2，将步骤S1处理后的铝合金置于着色槽中，以PH值为4
‑
6.5的黑色酸性染料溶液作为着色液进行着色处理，其中，着色时间10
‑
40min；
[0009]S3，将表面改性剂涂覆在步骤S2处理后的铝合金表面，待所述表面改性剂固化后
得到所述铝合金表面高吸收高发射热控涂层，其中，所述表面改性剂包括硅溶胶以及金属盐，所述硅溶胶的粒径范围为50
‑
100nm，所述硅溶胶的浓度为1
‑
5wt％，所述金属盐的浓度为0.2
‑
5wt％。
[0010]步骤S1采用多级反应，能够避免一次反应完全造成应力过大以及由此导致的开裂问题。
[0011]其进一步的技术方案为，步骤S1中，所述硫酸溶液的浓度为140
‑
200g/L；所述硫酸溶液的温度为20
‑
50℃
[0012]其进一步的技术方案为，步骤S2中，所述黑色酸性染料溶液包括着色剂，所述着色剂的浓度为5
‑
15g/L；所述黑色酸性染料溶液的温度为20
‑
50℃。
[0013]其进一步的技术方案为，所述着色剂包括酸性黑ATT以及永光K032中的至少一种。
[0014]其进一步的技术方案为，步骤S2中，所述金属盐包括Co(CH3COO)2、Na3VO4以及Fe2(SO4)3中的至少一种。
[0015]其进一步的技术方案为，步骤S3包括：
[0016]采用喷涂的方式将所述表面改性剂涂覆在步骤S2处理后的铝合金表面，经40
‑
100℃保温1
‑
15h使所述表面改性剂固化，其中，喷涂的次数为4
‑
8次。
[0017]其进一步的技术方案为，所述采用多级反应的方式对所述前处理后的铝合金进行氧化反应之后，步骤S1还包括：
[0018]将氧化反应后的铝合金从氧化槽中取出，用纯水清洁干净，并干燥。具体地，干燥可采用自然晾干或压缩空气吹干。
[0019]其进一步的技术方案为，所述以PH值为4
‑
6.5的黑色酸性染料溶液作为着色液进行着色处理之后，步骤S2还包括：
[0020]将染色结束后的铝合金从着色槽中取出，用纯水清洁干净，并干燥。具体地，干燥可采用自然晾干或压缩空气吹干。
[0021]其进一步的技术方案为，步骤S1之前，所述方法还包括：
[0022]使用有机溶剂擦拭铝合金的表面，去除铝合金的表面的油污并干燥；
[0023]将铝合金浸入60
‑
90℃氢氧化钠溶液中10
‑
70s，取出后采用纯水清洗干净并干燥，随后置于硝酸溶液中反应至铝合金的表面的浮膜去除干净为止，取出铝合金并用纯水清洁干净并干燥，得到所述前处理后的铝合金；其中，所用氢氧化钠溶液浓度10
‑
60g/L，所用硝酸浓度200
‑
400g/L。
[0024]具体地，干燥可采用自然晾干或压缩空气吹干。
[0025]其进一步的技术方案为，铝合金的牌号包括2024、6063以及7055等。
[0026]第二方面，本专利技术提供一种铝合金表面高吸收高发射热控涂层，所述铝合金表面高吸收高发射热控涂层通过第一方面所述的方法制备得到。
[0027]与现有技术相比，本专利技术所能达到的技术效果包括：
[0028](1)本专利技术利用阳极氧化、着色与溶胶凝胶复合涂层技术在铝合金表面制备了具有低真空挥发物污染、良好结合力的高吸收高发射热控涂层，解决了当前航天器铝合金光学器件表面广泛采用有机类高吸收高发射热控涂层存在的真空挥发物造成光学元件污染、涂层结合力不理想进而难以满足宇航产品空间长寿命、高可靠性服役要求等问题，该技术在航天器光学器件等高性能探测载荷制造方面具有重要的应用价值。
[0029](2)本专利技术制备的铝合金表面高吸收高发射热控涂层，涂层厚度达到35
‑
50μm，涂层太阳吸收率0.82
‑
0.95，红外发射率0.85
‑
0.95，划格法结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝合金表面高吸收高发射热控涂层的制备方法，其特征在于，包括：S1，将前处理后的铝合金作为阳极置于氧化槽中，以硫酸溶液作为反应溶液，采用多级反应的方式对所述前处理后的铝合金进行氧化反应，其中，所述多级反应包括第一级反应、第二级反应以及第三级反应；所述第一级反应的电压为10
‑
15V，反应时间为5
‑
10min；所述第二级反应的电压为15
‑
20V，反应时间为10
‑
40min；所述第三级反应的电压为20
‑
30V，反应时间为0.5
‑
5min；S2，将步骤S1处理后的铝合金置于着色槽中，以PH值为4
‑
6.5的黑色酸性染料溶液作为着色液进行着色处理，其中，着色时间10
‑
40min；S3，将表面改性剂涂覆在步骤S2处理后的铝合金表面，待所述表面改性剂固化后得到所述铝合金表面高吸收高发射热控涂层，其中，所述表面改性剂包括硅溶胶以及金属盐，所述硅溶胶的粒径范围为50
‑
100nm，所述硅溶胶的浓度为1
‑
5wt％，所述金属盐的浓度为0.2
‑
5wt％。2.根据权利要求1所述的铝合金表面高吸收高发射热控涂层的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述硫酸溶液的浓度为140
‑
200g/L；所述硫酸溶液的温度为20
‑
50℃。3.根据权利要求1所述的铝合金表面高吸收高发射热控涂层的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述黑色酸性染料溶液包括着色剂，所述着色剂的浓度为5
‑
15g/L；所述黑色酸性染料溶液的温度为20
‑
50℃。4.根据权利要求4所述的铝合金表面高吸收高发射热控涂层的制备方法，其特征在于，所述着色剂包...

【专利技术属性】
技术研发人员：白晶莹，文陈，杨鑫，舒文祥，崔庆新，张立功，靳宇，冯磊，张北，张家强，王艳阳，
申请(专利权)人：北京星驰恒动科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：