CN102086311B - 一种耐高温耐腐蚀红外隐身涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种耐高温耐腐蚀红外隐身涂层的制备方法，具体制备工艺如下：A、称取高熔点红外吸收剂30～60份、高熔点氧化物15～25份和玻璃化物质二氧化钛10～20份，经过改性剂3～7份干法改性之后，加入到粘结剂5～20份中，再加入分散介质去离子水10～50份，球磨混合1～12小时后，得到红外隐身涂料。B、将镍基合金板喷砂处理，采用线喷法在合金板上喷一层含有NiCrAlY的粘合层，厚度在0.2～0.3mm；在粘合层上喷涂步骤A中得到的红外隐身涂料，厚度为0.08～0.13mm，晾干；在650～850℃范围内过火1～2小时(升温速率为10℃/min)，得到粗糙度在1100～1800微英尺的红外隐身涂层。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂层的制备方法，尤其是一种耐高温耐腐蚀红外隐身涂层的制备方法，属于材料科学领域。
背景技术
红外线辐射在大气中传播遵循可见光的折射、反射、吸收、和散射等定律，具有光的一般物理特性，它在大气中的透射能力与大气中水和二氧化碳的含量有关。物体向外发射红外辐射时，大气中的水和二氧化碳要吸收一定波段的辐射，而使此波段的红外辐射信号衰减。不被吸收的波段无衰减地穿过大气，这样的波段被称为大气窗口。红外大气窗口分为4个，分别是近红外(0.76～3μm)、中红外(3～5μm)、远红外(8～14μm)和超远红外(15～1000μm)，前三个波段内大气窗口相对透明，超远红外波段基本是不透明的，红外探测器的工作波段主要针对前三个大气窗口，因此红外隐身涂层的开发也应针对这三个大气窗口进行。
关于红外隐身材料的研制，国内外已有一些报道。美国学者将直径为70μm的片状铝(质量比占38％)掺杂到无机磷酸盐粘合剂中，获得一种低发射率热隐身漆，该漆在10.6μm频谱区内发射率仅为0.18。英国杜菲-迪坦宁公司生产的热隐身涂料几乎能适应任何需要的红外反射率。德国某公司发明了一种半导体，可进行有效的多光谱伪装，在红外波段具有低发射率，在高频波段具有高吸收率。国内已经开发和正在开发的红外隐身涂料品种有：粉树脂型控温涂层、金属粉(如铝粉)树脂型红外隐身涂料、低发射多层薄膜型无机金属氧化物类红外隐身涂料、金属超细粉材料以及用金属氧化物作为树脂添加剂的涂料型红外隐身材料等。
综上所述，以上红外隐身材料的耐温性都处于中、低温范围，无法达到耐高温和耐冲击等指标，满足不了航空发动机等的工作条件要求：即耐高温、具有良好的结构稳定性、与基料的结合力强、耐尾喷气流的热冲击和腐蚀等。
发明内容
为了克服上述问题，使红外隐身涂层能够满足航空发动机等的工作条件要求，本发明提供一种耐高温、耐腐蚀红外隐身涂层及制备方法
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：本发明的配方如下：
分散介质：去离子水10～50份，
高熔点红外吸收剂：30～60份，
粘结剂：5～20份，
玻璃化物质：二氧化钛10～20份，
高熔点氧化物：15～25份，
改性剂：3～7份；
本发明的具体制备工艺如下：
A、称取高熔点红外吸收剂30～60份、高熔点氧化物15～25份和玻璃化物质二氧化钛10～20份，经过改性剂3～7份干法改性之后，加入到粘结剂5～20份中，再加入分散介质去离子水10～50份，球磨混合1～12小时后，得到红外隐身涂料。
B、将镍基合金板喷砂处理，采用线喷法在合金板上喷一层含有NiCrAlY的粘合层，厚度在0.2～0.3mm；在粘合层上喷涂步骤A中得到的红外隐身涂料，厚度为0.08～0.13mm，晾干；在650～850℃范围内过火1～2小时(升温速率为10℃/min)，得到粗糙度在1100～1800微英尺的红外隐身涂层。
步骤A中的高熔点红外吸收剂为锰酸镧锶(LSM)、氧化铊、氧化钨、氧化铼、氧化铌、氧化钼和氧化铬中的任何一种，较佳的为锰酸镧锶。高熔点氧化物为氧化铝、氧化镁、氧化锆、氧化钇等中的任何一种或两种，较佳的为粒径在0.4～2μm之间的氧化镁(较佳加入量为10份)和氧化铝(较佳加入量为15份)。改性剂为甘油和聚甲基丙烯酸酯钠，甘油的较佳加入量为3份，聚甲基丙烯酸酯钠的较佳加入量为2份。粘结剂为硅酸钠、硅酸锂、硅酸铝和硅酸钾中的任何一种，较佳的为硅酸钾，该硅酸钾是固含量为50～60％的水玻璃。最佳的玻璃化物质为二氧化钛。
步骤A中的高熔点红外吸收剂为锰酸镧锶可吸收2～12μm波段的红外线后，释放出来的红外辐射线向长波转移，使之处于红外线探测系统的工作效应波段之外。锰酸镧锶对中远红外线的吸收效果非常显著，可以大大降低目标物的红外特征。高熔点氧化物在涂层中起热平衡作用，添加氧化镁可以提高玻璃化物质的熔点，添加氧化铝是为了在过火时与粘结剂反应，使涂层遇水后不会变湿，也不会沾水。此外粒径为0.4～2μm的氧化镁和氧化铝颗粒能使过火之后的涂层的粗糙度达到1100～1800微英尺，有利于将没有被吸收的红外线以漫反射的形式散射出去。改性剂为甘油和聚甲基丙烯酸酯钠，二者作为表面改性剂可以协助提高固载量和控制涂料黏度，且有效防止固体粉末团聚。玻璃化物质二氧化钛与粘结剂混合可以促进玻璃相的形成，650～850℃过火之后就变成了陶瓷材料。
在步骤B的升温即被烧过程中，水先失去，然后是改性剂，在650℃以上焙烧后，涂层就转变成了玻璃-陶瓷相，这样就可以抵御来自环境的破坏，比如氧化、腐蚀、污染等。在850℃烧1小时之后，红外隐身涂层的耐温性可达950℃以上，超过了飞机发动机的所有红外抑制系统的耐温上限。涂层的粗糙度达到1100微英尺以上后，可以提供更多的微小斜面，有利于将没有被吸收的红外线以漫反射的形式散发出去，而不是以光束的形式反射出去，避免被探测器发现。
具体实施方式
实施例1
称取锰酸镧锶60份、氧化铝5份、氧化镁10份和二氧化钛15份，经过甘油3份和聚甲基丙烯酸酯钠2份干法改性之后，加入到10份固含量为52.5％的硅酸钾水玻璃中，再加入分散介质去离子水50份，球磨混合10小时后，得到红外隐身涂料。
将镍基合金板喷砂处理，采用线喷法在合金板上喷一层含有NiCrAlY的粘合层，厚度在0.3mm；在粘合层上喷涂红外隐身涂料，厚度为0.08mm，晾干；在650～850℃范围内过火2小时(升温速率为10℃/min)，得到粗糙度在1400微英尺的红外隐身涂层。
实施例2
称取锰酸镧锶35份、氧化铝15份、氧化镁10份和二氧化钛15份，经过甘油4份和聚甲基丙烯酸酯钠1份干法改性之后，加入到20份固含量为52.5％的硅酸钾水玻璃中，再加入分散介质去离子水20份，球磨混合5小时后，得到红外隐身涂料。
将镍基合金板喷砂处理，采用线喷法在合金板上喷一层含有NiCrAlY的粘合层，厚度在0.3mm；在粘合层上喷涂红外隐身涂料，厚度为0.13mm，晾干；在650～850℃范围内过火2小时(升温速率为10℃/min)，得到粗糙度在1800微英尺的红外隐身涂层。
实施例3
称取锰酸镧锶45份、氧化铝10份、氧化镁10份和二氧化钛15份，经过甘油1份和聚甲基丙烯酸酯钠4份干法改性之后，加入到15份固含量为52.5％的硅酸钾水玻璃中，再加入分散介质去离子水30份，球磨混合8小时后，得到红外隐身涂料。
将镍基合金板喷砂处理，采用线喷法在合金板上喷一层含有NiCrAlY的粘合层，厚度在0.3mm；在粘合层上喷涂红外隐身涂料，厚度为0.08mm，晾干；在650～850℃范围内过火1.4小时(升温速率为10℃/min)，得到粗糙度在1100微英尺的红外隐身涂层。
Claims (5)
1.一种耐高温耐腐蚀红外隐身涂层的制备方法，其特征在于：配方如下：
分散介质：去离子水10～50份，
高熔点红外吸收剂：30～60份，
粘结剂：5～20份，
玻璃化物质：10～20份，
高熔点氧化物：15～25份，
改性剂：3～7份；
所述的改性剂为甘油和聚甲基丙烯酸酯钠，所述的粘结剂为硅酸钠、硅酸锂、硅酸铝或硅酸钾中的任何一种；
具体制备工艺如下：
A、称取高熔点红外吸收剂30～60份、高熔点氧化物15～25份和玻璃化物质二氧化钛10～20份，经过改性剂3～7份干法改性之后，加入到粘结剂5～20份中，再加入分散介质去离子水10～50份，球磨混合1～12小时后，得到红外隐身涂料；
B、将镍基合金板喷砂处理，采用线喷法在合金板上喷一层含有NiCrAlY的粘合层，厚度在0.2～0.3mm；在粘合层上喷涂步骤A中得到的红外隐身涂料，厚度为0.08～0.13mm，晾干；在650～850℃范围内过火1～2小时，得到粗糙度在1100～1800微英尺的红外隐身涂层；
步骤A中所述的高熔点红外吸收剂为锰酸镧锶、氧化铊、氧化钨、氧化铼、氧化铌、氧化钼或氧化铬中的任何一种；
步骤A中所述的高熔点氧化物为氧化铝、氧化镁、氧化锆或氧化钇中的任何一种或两种。
2.如权利要求1所述的一种耐高温耐腐蚀红外隐身涂层的制备方法，其特征在于：步骤B中过火的升温速率为10℃/min。
3.如权利要求1所述的一种耐高温耐腐蚀红外隐身涂层的制备方法，其特征在于：所述的高熔点氧化物为粒径在0.4～2μm之间的10份氧化镁和15份氧化铝。
4.如权利要求1所述的一种耐高温耐腐蚀红外隐身涂层的制备方法，其特征在于：甘油的加入量为3份，聚甲基丙烯酸酯钠的加入量为2份。
5.如权利要求1所述的一种耐高温耐腐蚀红外隐身涂层的制备方法，其特征在于：所述的高熔点红外吸收剂为锰酸镧锶。
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