CN106048613B - 一种低发射率及低吸收比热控涂层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低发射率及低吸收比热控涂层的制备方法。包括以下操作步骤:(1)按常规铝合金浸蚀处理方法进行前处理;(2)将前处理天线阵面放入化学抛光溶液中化学抛光;(3)将抛光天线阵面按电压——时间动态参数关系微调技术进行电化学氧化;(4)按常规热纯水封孔处理,得到具有高精度低发射率/低吸收比热控涂层的铝合金缝隙波导天线阵面;(5)按常规半球发射率和太阳低吸收比测试方法进行测试;测试结果是半球发射率εH为0.32±0.02,太阳吸收比αs为0.18±0.02;(6)本发明的高精度低发射率及低吸收比热控涂层经总遭遇量为1.6×1020个/cm2的耐原子氧空间环境试验后,外观完好,不起泡、不起皮,不剥落,试验前后半球发射率和太阳吸收比的变化小于0.02。

Description

一种低发射率及低吸收比热控涂层的制备方法
技术领域
本发明属于航天星载有效载荷工程应用领域,具体涉及一种空间热控涂层制备方法,特别涉及一种以3A21铝合金材料经特殊加工工艺制成的多腔多层多缝隙复杂结构的缝隙波导天线阵面,在其表面制备一种热辐射性能同时满足高精度低发射率和低吸收比的空间热控涂层。主要应用于星载SAR天线子系统的空间热控。
背景技术
随着卫星功能需求的发展,裂缝波导天线阵面表面热控涂层向着精确控温、长寿命及高性能方向发展。目前,很多卫星的设计寿命达到8-10年,天线阵面热控涂层不仅要满足热辐射性能指标,还应能够承受冷热交变、真空-电子、质子、空间原子氧等辐照,具有优异的空间稳定性。
未添加热控涂层的3A21铝合金常规加工表面太阳吸收比为0.20~0.4,半球发射率在0.10以下,吸辐比达到了2~3,在太阳垂直照射条件下,其表面温度会迅速提高,为了维持空间环境下天线表面及内部T/R稳定的工作温度水平,天线阵面必须添加热控涂层。一种天线阵面采用集成化程度极高的一体化天线模块先进设计方案,热控涂层应具有低发射、低吸收的热控状态,具体热控设计指标为:发射率(εH)为0.32±0.02,太阳吸收比(αs)为0.18±0.02,发射率和吸收比均为低值且精度高。
目前,国内使用的有机白漆、OSR、柔性热控涂层、铝合金阳极氧化等方法制备的热控涂层,只能满足较低的太阳吸收比和较高的半球发射率;国内曾在某型号卫星上采用了化学氧化的方法,开展了裂缝波导天线的热控研制,得到的涂层半球发射率低,为0.12~0.13,但是太阳吸收比高,达到0.35~0.40,而不能同时达到低发射率和低吸收比热控性能要求。
铝合金阳极氧化热控涂层是利用电化学方法在基体表面原位生长的一层无机涂层材料,与基体结合强度高,空间性能稳定,在我国多个卫星产品上研制的铝合金阳极氧化热控涂层太阳吸收比为0.30~0.40,半球发射率为0.6~0.7,与本天线阵面要求的指标存在较大差别,国内从事卫星热控涂层研究较早的几家单位,虽然发射率能做到0.30,但吸收比只能做到0.20以上,且两个指标的精度只能达到±0.03。中科院上海有机化学研究所研制的铝粉漆喷涂型热控涂层,其热辐射性能指标和我们的较近,曾在风云二号卫星上有过工程应用经验,但经1000ESH(太阳当量小时)紫外辐照后,漆的太阳吸收比变化可达30%,对部件表面的温度影响较大,同时,漆与基材的结合力较差,在发射之前就曾出现脱落,加上复杂结构件更是难以施工。
由于天线阵面特殊加工工艺特点及多腔多层多缝隙复杂结构形式,采用粘贴OSR、真空镀膜和包裹柔性热控涂层等方法都很难实施,甚至不能满足通讯功能,限制了热控涂层技术的使用,因此,开展裂缝波导天线阵面热控涂层研制是实现天线阵面特定范围温度控制需要解决的一个重要难题和关键任务。
发明内容
为了解决铝合金裂缝波导天线的空间热控难题,本发明提供一种低发射率及低吸收比热控涂层制备方法。
制备低发射率及低吸收比热控涂层的具体操作步骤如下:
(1)前处理
将待处理铝合金缝隙波导天线阵面按常规铝合金浸蚀处理方法处理,得到前处理天线阵面;
(2)化学抛光
将前处理天线阵面放入化学抛光溶液中抛光,抛光温度120±10℃、时间20~50秒,得到抛光天线阵面;
(3)电化学氧化
将抛光天线阵面按常规铝合金氧化溶液,在电压-时间动态参数关系条件下,氧化工艺条件是:硫酸(H2SO4)180~200g/L、铝离子≤15g/l、温度17±1℃、额定总电流18A、电压范围5~8V、时间1300~900s;得到氧化天线阵面;
(4)封孔
对氧化天线阵面上的缝隙进行常规热纯水封孔处理,水的pH值为5.5~7、温度95~100℃、时间5分钟;得到具有低发射率及低吸收比热控涂层的铝合金缝隙波导天线阵面;
(5)热辐射性能指标测试
对具有低发射率及低吸收比热控涂层的铝合金缝隙波导天线阵面按常规热辐射性能指标测试方法进行测试;测试结果是低发射率及低吸收比热控涂层的热辐射性能指标半球发射率εH为0.32±0.02,太阳吸收比αs为0.18±0.02。
进一步限定的技术方案如下:
步骤(2)中的化学抛光溶液配方为按体积比磷酸(H3PO4)90%、硫酸(H2SO4)3%、硝酸(HNO3)7%。
步骤(3)中电压-时间动态参数关系:当起始电压为5.7~6.1V、稳定电压为6.6~7.0V时,为获得半球发射率εH为0.32±0.02,则氧化时间为1100~1240秒,电压每增加0.1V,时间参数就相应缩短20~30秒。
本发明的有益技术效果体现在以下方面:
1.本发明采用了特种配方化学抛光前处理,达到材料表面整平和光亮的效果,使太阳吸收比指标有效降到了0.20以下。
由图1可见,采用两层3A21铝合金分别加工成内腔和外部结构形式,再经真空钎焊而成,天线正面有十多条500(长)×2(宽)×12.8(深)的狭长凹形扼流槽,表面有近五十个通向内腔的狭小缝隙,产品结构复杂,局限了热控涂层的制备方法选择,增加制备难度。
参见图2,3A21铝合金材料本身较常见,但由于产品结构特点,最后一道加工成型采用真空钎焊,在特定的钎焊温度和条件下,材料表面发生较大的状态变化,和常规机加工表面状态差异大,使表面太阳吸收比指标增加显著,这样的材料表面状态如果使用常规铝合金酸洗或浸蚀方法,太阳吸收比指标介于0.25~0.40之间,根本不可能低于0.20,指标实现难度大。在本发明中,采用了特种配方化学抛光前处理,材料表面达到整平和光亮的效果,才实现太阳吸收比指标有效降到了0.20以下。
2.由图3可见,铝合金电化学氧化涂层的半球发射率与氧化膜厚呈一定的变化规律,当膜层厚底低于5微米以下时,趋于膜厚增长阶段,发射率上升快,处于氧化工艺不稳定状态,对应图中低发射率0.32指标要求,理论上控制膜层厚度是可以的,但由于铝合金电化学氧化是一个氧化膜生成和溶解同时进行的电解反应,反应本身就是动态的,在氧化膜生成初始阶段,反应更是不稳定,且目前国内外半球发射率测试精度也只能达到±0.02,所以要求实现到0.32±0.02的高精度指标难度更大,工程化应用更未曾实现过。
3.由图4可见,本发明中的3A21材料产品随炉试片经热控涂层制备方法后的表面外观,经测试,太阳吸收比和半球发射率完全达到指标要求,通过化学抛光方法既确保了吸收比达到0.20以下,消除了真空钎焊对表面状态的影响,保证了太阳吸收比±0.02的精度要求,按照氧化电压——时间动态参数关系,采用“时间动态参数微调技术”解决了0.32±0.02高精度低发射率指标难题。同时,本发明方法适用于铝合金表面高精度低吸收比和发射率0.10~0.60之间的系列高精度热控涂层的制备。
4.通过本发明,获得一组电压——时间动态参数关系参考对照表1,有效解决铝合金缝隙波导天线阵面高精度低发射率低吸收比热控涂层制备的批量工程化应用问题。
电压-时间动态参数关系参考对照表1
序号 起始电压 稳定电压(V) 时间(s) 半球发射率εH
1 5.7 6.6 1240 0.32/0.33
2 5.8 6.6 1230 0.32/0.33
3 5.9 6.6 1220 0.32/0.34
4 6.0 6.6 1200 0.33/0.33
5 6.0 6.7 1170 0.31/0.32
6 6.0 6.8 1150 0.31/0.33
7 6.0 6.9 1120 0.30/0.30
8 6.0 7.0 1100 0.30/0.32
9 6.1 6.6 1180 0.30/0.31
10 6.1 6.7 1200 0.32/0.32
11 6.1 6.8 1170 0.32/0.32
12 6.1 6.9 1120 0.31/0.32
13 6.1 7.0 1100 0.30/0.31
氧化时间参数设定方法:氧化过程中,起始电压非常短暂,很快升至稳定电压,故起始电压对时间参数波动的影响较小,重点看稳定电压值,当起始电压相同时,稳定电压每增高0.1V,时间参数可减少约20秒(如果时间不变,半球发射率会增加约0.01),如果稳定电压相同时,根据起始电压将时间参数作相应微调。
附图说明
图1是待处理铝合金缝隙波导天线阵面局部结构示意图;
图2是本发明中模拟产品特殊加工过程的陪炉试片表面状态和铝合金常规加工表面状态对比图;
图3是3A21电化学氧化热控涂层半球发射率随氧化膜厚变化关系图;
图4是本发明中完全模拟产品实际加工状态经热控涂层制备的陪片的照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例,对本发明作进一步地描述。
以下实施例所用原料:浓硫酸(H2SO4),浓硝酸(HNO3),磷酸(H3PO4),氢氧化钠NaOH,碳酸钠Na2CO3,磷酸钠Na3PO4,均为市面在售常规化学试剂和商品。
实施例1
本实施例所用材料如下:
碱蚀液配方:氢氧化钠(NaOH)18g/L、碳酸钠(Na2CO3)35g/L、磷酸钠(Na3PO4)45g/L和水1L。
出光液按配方量取浓硝酸和浓硫酸,将硝酸缓慢的加入浓硫酸中并搅拌冷却至室温,出光液配方为:HNO3:H2SO4=1:1(V:V)。
化学抛光液的体积百分含量分别为:磷酸(H3PO4)90%(V),硫酸(H2SO4)3%(V),硝酸(HNO3)7%(V)。
电化学氧化溶液配方:硫酸(H2SO4)185g/L、铝离子(Al3+)10g/L和水1L。
待处理铝合金缝隙波导天线阵面结构见图1,由图1中右侧图显示了天线阵面上缝隙的正面分布情况,左侧图显示了缝隙的深度。
铝合金缝隙波导天线阵面的热控涂层制备的具体操作步骤如下:
(1)前处理
将待处理铝合金缝隙波导天线阵面背面需导电部位进行局部保护,确保这些部位不会生成氧化膜;
再按常规铝合金浸蚀处理方法处理,得到前处理天线阵面。
(2)化学抛光
采用钛合金专用工装将前处理天线阵面和2件随炉随槽试片安装牢固,并确保工装与前处理天线阵面和试片之间电接触良好。
将前处理天线阵面和随炉随槽试片同时放入66℃的碱蚀液中,时间25秒,取出,流动水中充分清洗,内腔需反复倾覆清洗3~4次,最后再用去离子水清洗2次,得到碱蚀天线阵面;
将碱蚀天线阵面和随炉随槽试片同时放入126℃的化学抛光溶液中,时间40秒,取出,流动水中充分清洗,内腔需反复倾覆清洗3~4次,最后再用去离子水清洗2次,得到抛光天线阵面。
(3)电化学氧化
将抛光天线阵面和随炉随槽试片同时置于上述配制的电化学氧化溶液中的阳极,溶液温度16.8℃,额定总电流18A,入槽后的起始电压为5.9V,待电流导通升至18A并稳定后,观察并记录稳定电压为6.7V,查找时间——电压动态参数关系参考对照表中相同起始电压和稳定电压,分别为序号3和序号7,推算动态时间参数应为1170s~1220s之间(见下表),故时间参数设定为1180s,待氧化到1180s时,断电,零件起槽,流动水中充分清洗,内腔需反复倾覆清洗3~4次,最后再用去离子水清洗2次,得到氧化天线阵面。
电压-时间动态参数关系参考对照表
序号 起始电压 稳定电压(V) 时间(s) 半球发射率εH
3 5.9 6.6 1220 0.32/0.34
4 6.0 6.6 1200 0.33/0.33
5 6.0 6.7 1170 0.31/0.32
该表为电压-时间动态参数关系参考对照表1中序号3-5的部分。
(4)封孔
对氧化天线阵面上的缝隙进行常规热纯水封孔处理,水的pH值为5.8、温度95℃、时间5分钟;取出得到具有低发射率及低吸收比热控涂层的铝合金缝隙波导天线阵面。由图2可见,具有低发射率及低吸收比热控涂层的铝合金缝隙波导天线阵面的表面状态(图2b)与常规加工表面状态(图2a)对比,明显可见本发明方法处理的表面状态明显光滑平顺。
(5)热辐射性能指标测试
由于铝合金缝隙波导天线阵面复杂结构特点,不具备在其表面直接进行半球发射率和太阳吸收比测试的条件,故采用与铝合金缝隙波导天线阵面同牌号、同批次且完全模拟其加工工艺流程的符合测试要求的陪炉试片(以下简称陪片)进行同槽热控涂层的制备,按常规热辐射性能指标测试方法测试陪片的半球发射率和太阳吸收比,并以此表征该天线阵面表面热辐射性能指标,每件铝合金缝隙波导天线阵面随2件陪片,具有低发射率及低吸收比热控涂层的陪片外观情况见图4。
陪片编号 半球发射率εH 太阳吸收比αs
1 0.32 0.188
2 0.31 0.189
本实施例的2件陪片的半球发射率和太阳吸收比αs测试结果见上表。
(6)涂层耐空间原子氧环境试验
对具有低发射率及低吸收比热控涂层的铝合金缝隙波导天线阵面按常规涂层耐空间原子氧环境试验方法进行试验;试验结果是经总遭遇量为1.6×1020个/cm2的耐原子氧空间环境试验,低发射率及低吸收比热控涂层外观完好,不起泡、不起皮,不剥落,试验前后半球发射率和太阳吸收比的变化小于0.02。
实施例2:
本实施例所用材料如下:
碱蚀液配方:氢氧化钠(NaOH)16g/L、碳酸钠(Na2CO3)36g/L、磷酸钠(Na3PO4)44g/L和水1L。
出光液按配方量取浓硝酸和浓硫酸,将硝酸缓慢的加入浓硫酸中并搅拌冷却至室温,出光液配方为:HNO3:H2SO4=1:1(V:V)。
化学抛光液的体积百分含量分别为:磷酸(H3PO4)90%(V),硫酸(H2SO4)3%(V),硝酸(HNO3)7%(V)。
电化学氧化溶液配方:硫酸(H2SO4)188g/L、铝离子(Al3+)12g/L和水1L。
待处理铝合金缝隙波导天线阵面结构见图1,由图1中(a)、(b)可见待处理铝合金缝隙波导天线阵面上的辐射缝的情况。
铝合金缝隙波导天线阵面的热控涂层制备的具体操作步骤如下:
(1)前处理
将待处理铝合金缝隙波导天线阵面背面需导电部位进行局部保护,确保这些部位不会生成氧化膜;
再按常规铝合金浸蚀处理方法处理,得到前处理天线阵面。
(2)化学抛光
采用钛合金专用工装将前处理天线阵面和2件随炉随槽试片安装牢固,并确保工装与前处理天线阵面和试片之间电接触良好。
将前处理天线阵面和随炉随槽试片同时放入65℃的碱蚀液中,时间30秒,取出,流动水中充分清洗,内腔需反复倾覆清洗3~4次,最后再用去离子水清洗2次,得到碱蚀天线阵面;
将碱蚀天线阵面和随炉随槽试片同时放入121℃的化学抛光溶液中,时间50秒,取出,流动水中充分清洗,内腔需反复倾覆清洗3~4次,最后再用去离子水清洗2次,得到抛光天线阵面。
(3)电化学氧化
将抛光天线阵面和随炉随槽试片同时置于上述配制的电化学氧化溶液中的阳极,溶液温度16.7℃,额定总电流18A,入槽后的起始电压为5.8V,待电流导通升至18A并稳定后,观察并记录稳定电压为6.8V,查找时间——电压动态参数关系参考对照表中相同起始电压和稳定电压,分别为序号2和序号6,推算动态时间参数应为1150s~1230s之间(见下表),根据稳定电压的影响要远大于起始电压的规律,故时间参数设定为1170s,待氧化到1170s时,断电,零件起槽,流动水中充分清洗,内腔需反复倾覆清洗3~4次,最后再用去离子水清洗2次,得到氧化天线阵面。
电压-时间动态参数关系参考对照表
序号 起始电压 稳定电压(V) 时间(s) 半球发射率εH
2 5.8 6.6 1230 0.32/0.33
3 5.9 6.6 1220 0.32/0.34
4 6.0 6.6 1200 0.33/0.33
5 6.0 6.7 1170 0.31/0.32
6 6.0 6.8 1150 0.31/0.33
该表为电压-时间动态参数关系参考对照表1中序号2-6的部分。
(4)封孔
对氧化天线阵面上的缝隙进行常规热纯水封孔处理,水的pH值为5.8、温度95℃、时间5分钟;取出得到具有低发射率及低吸收比热控涂层的铝合金缝隙波导天线阵面。由图2可见,具有低发射率及低吸收比热控涂层的铝合金缝隙波导天线阵面的表面状态与常规加工表面状态对比,明显可见本发明方法处理的表面状态明显光滑平顺。
(5)热辐射性能指标测试
由于铝合金缝隙波导天线阵面复杂结构特点,不具备在其表面直接进行半球发射率和太阳吸收比测试的条件,故采用与铝合金缝隙波导天线阵面同牌号、同批次且完全模拟其加工工艺流程的符合测试要求的陪片进行同槽热控涂层的制备,按常规热辐射性能指标测试方法测试陪片的半球发射率和太阳吸收比,并以此表征该天线阵面表面热辐射性能指标,每件铝合金缝隙波导天线阵面随2件陪片。
试片号 半球发射率εH 太阳吸收比αs
1 0.32 0.193
2 0.33 0.190
本实施例的2件陪片的半球发射率和太阳吸收比αs测试结果见上表。
(6)涂层耐空间原子氧环境试验
对具有低发射率及低吸收比热控涂层的铝合金缝隙波导天线阵面按常规涂层耐空间原子氧环境试验方法进行试验;试验结果是经总遭遇量为1.6×1020个/cm2的耐原子氧空间环境试验,低发射率及低吸收比热控涂层外观完好,不起泡、不起皮,不剥落,试验前后半球发射率和太阳吸收比的变化小于0.02。
实施例3:
本实施例所用材料如下:
碱蚀液配方:氢氧化钠(NaOH)19g/L、碳酸钠(Na2CO3)38g/L、磷酸钠(Na3PO4)47g/L和水1L。
出光液按配方量取浓硝酸和浓硫酸,将硝酸缓慢的加入浓硫酸中并搅拌冷却至室温,出光液配方为:HNO3:H2SO4=1:1(V:V)。
化学抛光液的体积百分含量分别为:磷酸(H3PO4)90%(V),硫酸(H2SO4)3%(V),硝酸(HNO3)7%(V)。
电化学氧化溶液配方:硫酸(H2SO4)192g/L、铝离子(Al3+)11g/L和水1L。
待处理铝合金缝隙波导天线阵面结构见图1,由图1中(a)、(b)可见待处理铝合金缝隙波导天线阵面上的辐射缝的情况。
铝合金缝隙波导天线阵面的热控涂层制备的具体操作步骤如下:
(1)前处理
将待处理铝合金缝隙波导天线阵面背面需导电部位进行局部保护,确保这些部位不会生成氧化膜;
再按常规铝合金浸蚀处理方法处理,得到前处理天线阵面。
(2)化学抛光
采用钛合金专用工装将前处理天线阵面和2件随炉随槽试片安装牢固,并确保工装与前处理天线阵面和试片之间电接触良好。
将前处理天线阵面和随炉随槽试片同时放入68℃的碱蚀液中,时间25秒,取出,流动水中充分清洗,内腔需反复倾覆清洗3~4次,最后再用去离子水清洗2次,得到碱蚀天线阵面;
将碱蚀天线阵面和随炉随槽试片同时放入122℃的化学抛光溶液中,时间50秒,取出,流动水中充分清洗,内腔需反复倾覆清洗3~4次,最后再用去离子水清洗2次,得到抛光天线阵面。
(3)电化学氧化
将抛光天线阵面和随炉随槽试片同时置于上述配制的电化学氧化溶液中的阳极,溶液温度16.5℃,额定总电流18A,入槽后的起始电压为6.0V,待电流导通升至18A并稳定后,观察并记录稳定电压为7.1V,查找时间——电压动态参数关系参考对照表中相同起始电压和稳定电压,分别为序号8,时间参数设定为1080s,待氧化到1080s时,断电,零件起槽,流动水中充分清洗,内腔需反复倾覆清洗3~4次,最后再用去离子水清洗2次,得到氧化天线阵面。
电压-时间动态参数关系参考对照表
序号 起始电压 稳定电压(V) 时间(s) 半球发射率εH
7 6.0 6.9 1120 0.30/0.30
8 6.0 7.0 1100 0.30/0.32
该表为电压-时间动态参数关系参考对照表1中序号7-8的部分。
(4)封孔
对氧化天线阵面上的缝隙进行热纯水封孔处理,水的pH值为5.9、温度95℃、时间5分钟;取出得到具有低发射率及低吸收比热控涂层的铝合金缝隙波导天线阵面。由图2可见,具有低发射率及低吸收比热控涂层的铝合金缝隙波导天线阵面的表面状态与常规加工表面状态对比,明显可见本发明方法处理的表面状态明显光滑平顺。
(5)热辐射性能指标测试
由于铝合金缝隙波导天线阵面复杂结构特点,不具备在其表面直接进行半球发射率和太阳吸收比测试的条件,故采用与铝合金缝隙波导天线阵面同牌号、同批次且完全模拟其加工工艺流程的符合测试要求的陪片进行同槽热控涂层的制备,按常规热辐射性能指标测试方法测试陪片的半球发射率和太阳吸收比,并以此表征该天线阵面表面热辐射性能指标,每件铝合金缝隙波导天线阵面随2件陪片。
试片号 半球发射率εH 太阳吸收比αs
1 0.33 0.195
2 0.33 0.199
本实施例的2件陪片的半球发射率和太阳吸收比αs测试结果见上表。
(6)涂层耐空间原子氧环境试验
对具有低发射率及低吸收比热控涂层的铝合金缝隙波导天线阵面按常规涂层耐空间原子氧环境试验方法进行试验;试验结果是经总遭遇量为1.6×1020个/cm2的耐原子氧空间环境试验,低发射率及低吸收比热控涂层外观完好,不起泡、不起皮,不剥落,试验前后半球发射率和太阳吸收比的变化小于0.02。

Claims (2)

1.一种低发射率及低吸收比热控涂层的制备方法,其特征在于:
(1)前处理
将待处理铝合金缝隙波导天线阵面按常规铝合金浸蚀处理方法处理,得到前处理天线阵面;
(2)化学抛光
将前处理天线阵面放入化学抛光溶液中抛光,抛光温度120±10℃、时间20~50秒,得到抛光天线阵面;
(3)电化学氧化
将抛光天线阵面按常规铝合金氧化溶液,在电压-时间动态参数关系条件下,氧化工艺条件是:硫酸(H2SO4)180~200g/L、铝离子≤15g/L、温度17±1℃、额定总电流18A、电压范围5~8V、时间1300~900s;得到氧化天线阵面;
电压-时间动态参数关系:
当起始电压为5.7~6.1V、稳定电压为6.6~7.0V时,为获得半球发射率εH为0.32±0.02,则氧化时间为1100~1240秒,电压每增加0.1V,时间参数就相应缩短20~30秒;
(4)封孔
对氧化天线阵面上的缝隙进行常规热纯水封孔处理,水的pH值为5.5~7、温度95~100℃、时间5分钟;得到具有低发射率及低吸收比热控涂层的铝合金缝隙波导天线阵面;
(5)热辐射性能指标测试
对具有低发射率及低吸收比热控涂层的铝合金缝隙波导天线阵面按常规热辐射性能指标测试方法进行测试;测试结果是低发射率及低吸收比热控涂层的热辐射性能指标半球发射率εH为0.32±0.02,太阳吸收比αs为0.18±0.02。
2.根据权利要求1所述的一种低发射率及低吸收比热控涂层的制备方法,其特征在于:步骤(2)中的化学抛光溶液配方为按体积比磷酸(H3PO4)90%、硫酸(H2SO4)3%、硝酸(HNO3)7%。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110724933A (zh) * 2019-11-07 2020-01-24 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种铝合金表面热控涂层的制备方法
CN110699730B (zh) * 2019-11-08 2021-07-02 中国电子科技集团公司第十四研究所 一种波导光亮阳极氧化热控涂层的制备方法
CN114262885B (zh) * 2021-11-17 2023-06-02 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种超低发射率功能涂层的制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4421612A (en) * 1979-11-09 1983-12-20 Institutt For Energiteknikk Process for the preparation of a dark-colored, wave-length selective oxide film on aluminum
CN101139729A (zh) * 2007-06-27 2008-03-12 哈尔滨工业大学 高太阳吸收率高发射率微弧氧化涂层制备方法
CN105442020A (zh) * 2014-09-19 2016-03-30 上海航天设备制造总厂 在镁合金表面通过微弧氧化工艺制备低吸收高发射热控涂层的方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7169315B1 (en) * 1999-11-04 2007-01-30 Novelis, Inc. Method of producing an aluminium surface with a high total reflectance

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4421612A (en) * 1979-11-09 1983-12-20 Institutt For Energiteknikk Process for the preparation of a dark-colored, wave-length selective oxide film on aluminum
CN101139729A (zh) * 2007-06-27 2008-03-12 哈尔滨工业大学 高太阳吸收率高发射率微弧氧化涂层制备方法
CN105442020A (zh) * 2014-09-19 2016-03-30 上海航天设备制造总厂 在镁合金表面通过微弧氧化工艺制备低吸收高发射热控涂层的方法

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