CN106927014A - 一种高强度耐腐蚀的轻质无人机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种高强度耐腐蚀的轻质无人机，该无人机包括壳体和壳体内的电控部分，在壳体上设有旋翼，无人机的壳体包括镁基底及设于镁基底表面的保护层；该保护层为多层结构，从靠近镁基底表面由近及远依次为粘合层、内层保护层、过渡层和外层保护层，各层均为冷喷涂制备。

Description

一种高强度耐腐蚀的轻质无人机

技术领域

本申请涉及无人机领域，尤其涉及一种高强度耐腐蚀的轻质无人机。

背景技术

随着科技的发展，越来越多的新型产品不断出现，无人机是近年出现的一种新型产品，目前，无人机已经广泛应用，在地图测绘、地质勘探、气象探测、农药喷洒、航拍等领域，均有各种型号的无人机。

一般无人机包括壳体和设于壳体周围的旋翼，壳体一般都是用质轻、高强度、抗疲劳、抗振动的复合材料，壳体内安装有大量的电子元件，无人机的壳体对于无人机主要起到承载和保护的作用，而目前的壳体，在这方面的保护效果不佳。

发明内容

本发明旨在提供一种高强度耐腐蚀的轻质无人机，以解决上述提出问题。

本发明的实施例中提供了一种高强度耐腐蚀的轻质无人机，该无人机包括壳体和壳体内的电控部分，在壳体上设有旋翼，无人机的壳体包括镁基底及设于镁基底表面的保护层；该保护层为多层结构，从靠近镁基底表面由近及远依次为粘合层、内层保护层、过渡层和外层保护层；各层均为冷喷涂制备。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明的无人机的壳体为设有保护层的镁基底，该保护层通过冷喷涂设置，能够避免传统热喷涂带来的缺点，同时，该保护层包括粘合层、内层保护层、过渡层和外层保护层，具有电磁屏蔽和抗腐蚀的双重效果，该保护层利用冷喷涂的方法在镁基底表面制备，其各层中材料的散布与其它技术相比有所增强。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是本发明轻质无人机壳体的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本申请的实施例涉及一种高强度耐腐蚀的轻质无人机，该无人机包括壳体10和壳体内的电控部分，在壳体上设有旋翼；本申请的无人机中，该壳体为一种镁金属制备而成。由于镁金属的密度小，镁含量大，其比强度和比刚度高，减震效果好，此外，镁金属具有较好的热稳定性和机械性能，是一种比较适宜应用于无人机的金属。然而，镁是化学性质活泼的金属，与其它金属材料相比电负性很强，很容易被腐蚀，其电磁屏蔽效果有待提高，因此，提高镁合金材料的抗腐蚀性能和电磁屏蔽性能对于其应用显得尤为重要。

在本申请的技术方案中，该壳体10采用镁金属，同时在镁金属表面设有保护层，该保护层是利用冷喷涂技术实现的。冷喷涂技术利用空气动力学原理的一种新型喷涂技术，是以高压气体驱动喷涂颗粒使其在完全固态下以极高的速度碰撞基板，然后该喷涂颗粒发生剧烈的塑性变形而沉积形成涂层，冷喷涂技术能够避免传统热喷涂中的缺点。

本申请的技术方案中，无人机的壳体10包括镁基底11及设于镁基底表面的保护层，技术人员能够理解，该镁基底11是一种镁金属或含镁的合金，或者换句话说，其成分主要包括镁，通常是大于80％重量的镁。

如上所述的关于镁的性质，镁具有高强度和低密度的性质，这对于其应用于无人机是有利的，此外，镁对于腐蚀的抵抗力较弱，本申请的技术方案中解决了关于上述问题。

如图1示出了该壳体10的结构。其中，镁基底11表面设有保护层，该保护层为多层结构，结合图1，该保护层从镁基底11表面依次分为粘合层12、内层保护层13、过渡层14和外层保护层15；整体而言，该保护层具有电磁屏蔽和抗腐蚀的双重效果，该保护层利用冷喷涂的方法在镁基底11表面制备，该保护层的各层中材料的散布与其它技术相比有所增强。

各层的作用在于：

粘合层12，有效粘合内层保护层13与镁基底11；

内层保护层13，增强了镁基底11的电磁屏蔽性能，这对于无人机的内部结电控部分具有良好的保护效果；

过渡层14，对于其之上的外层保护层15和之下的内层保护层13起到良好的结合作用，使之从技术方面容易实现；

外层保护层15，增强镁基底11的抗腐蚀效果。

具体而言，对于粘合层12，用于粘合层12的材料为低熔点合金，该低熔点合金为颗粒或粉末状，从而有利于通过冷喷涂施加，该粘合层12包括的低熔点合金通过冷喷涂施加的作用力而在镁基底上塑性变形，进而与镁基底结合。

在优选地实施方式中，该低熔点合金的粒径为40μm；该低熔点合金层的厚度为0.2mm。

具体而言，对于内层保护层13，紧邻粘合层12之上为内层保护层13，该内层保护层13与镁基底11构成电磁屏蔽双重防护体系，其中主要包含铁、镍。

在优选地实施方式中，该内层保护层13的厚度为2.0mm。

具体而言，对于过渡层14，该过渡层14包括低熔点合金和铝粉末，如上，低熔点合金通过冷喷涂施加的作用力而在内层保护层13上塑性变形，进而与内层保护层13结合。

在优选地实施方式中，所述铝粉末的平均粒径为60μm，所述过渡层14厚度为1mm。

具体而言，对于外层保护层15，其包括铝粉末和Mg₁₇Al₁₂粉末，铝粉末的塑性较强，Mg₁₇Al₁₂粉末可以作为强化相粒子，具有较高的硬度，强化相粒子的加入能够降低涂层的孔隙率，提高Al粒子的变形程度，使得该外层保护层15具有较高的致密度和强度，从而提高抗腐蚀和抗磨损性能；上述所述的过渡层14和外层保护层15中都包含铝，使得过渡层14和外层保护层15之间的界限变得模糊，能够增强过渡层14与外层保护层15之间的结合。

在优选地实施方式中，上述所述铝粉末的平均粒径为60μm，Mg₁₇Al₁₂粉末的粒径平均为70μm，Mg₁₇Al₁₂在铝和Mg₁₇Al₁₂的混合物中占比为5％vol，外层保护层15的厚度为2.5mm。

以上具体描述了保护层中各层的作用和材料，保护层中各层均为冷喷涂制备，在冷喷涂过程结束之后，会将镁基底11进行450℃的热处理12h，由于粘合层12和过渡层14中都含有低熔点金属，因此，这种热处理过程会将低熔点金属熔化，有利于粘合层12和过渡层14与上下各层之间形成良好的结合。

此外，对于内层保护层13，具体包括：镍包铁粉、微米镍粉、纳米镍粉和低熔点玻璃粉，其中，镍包铁粉、微米镍粉、纳米镍粉和低熔点玻璃粉的质量份数分别为15份、5份、1份、1份；镍包铁粉、微米镍粉、纳米镍粉和低熔点玻璃粉的粒径分别为300μm、100μm、100nm、100μm。

镍包铁粉、微米镍粉、纳米镍粉组合物具有优良的电磁屏蔽性能，而低熔点玻璃粉可以作为上述组合物的粘合剂或者耦合剂。

该保护层的制备过程如下：

步骤1，首先，将镁基底表面喷砂处理，清洗去除镁基底表面的污染物；

步骤2，然后，依次冷喷涂各个涂层；

步骤3，最后，在氮气保护下，对镁基底进行加热，在430℃下热处理12h。

对保护层进过热处理后，在内层保护层13和过渡层14中，由于存在低熔点金属和低熔点玻璃粉的存在，其能够使得各层中各种材质有机结合在一起，保护层中各层之间并没有明显的界限。

对于以上所述形成的保护层，其与镁基底11结合紧密，能够使得镁基底具有电磁屏蔽和防腐的双重功效，冷喷涂的使用能更大程度的保护各种材质不被氧化。对于该壳体10的电磁屏蔽性能，如下表1：

300KHz	100MHz	500MHz	1GHz
				80.3dB	46.6dB	31.4dB	23.9dB

在频率为300KHz时，屏蔽效果高达80.3dB，可屏蔽掉99％的电磁波，随着频率的升高，由于镍包铁粉、微米镍粉、纳米镍粉的组合物，在高频下仍具有相当的电磁屏蔽效果；

对于耐腐蚀性能，采用电化学方法测试表明，该无人机壳体的耐腐蚀性能相较纯镁基底或纯铝基底均表现良好。

以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高强度耐腐蚀的轻质无人机，该无人机包括壳体和壳体内的电控部分，在壳体上设有旋翼，其特征在于，无人机的壳体包括镁基底及设于镁基底表面的保护层；该保护层为多层结构，从靠近镁基底表面由近及远依次为粘合层、内层保护层、过渡层和外层保护层；各层均为冷喷涂制备。

2.根据权利要求1所述的轻质无人机，其特征在于，粘合层为颗粒或粉末状的低熔点合金冷喷涂而成，该低熔点合金的粒径为40μm。

3.根据权利要求2所述的轻质无人机，其特征在于，该粘合层的厚度为0.2mm。

4.根据权利要求1所述的轻质无人机，其特征在于，内层保护层为镍包铁粉、微米镍粉、纳米镍粉和低熔点玻璃粉的混合物通过冷喷涂制备而成，其中，上述各物质的质量份数分别为15份、5份、1份、1份；上述各物质的的粒径分别为300μm、100μm、100nm、100μm。

5.根据权利要求4所述的轻质无人机，其特征在于，内层保护层的厚度为2.0mm。

6.根据权利要求1所述的轻质无人机，其特征在于，过渡层为低熔点金属和铝粉末通过冷喷涂制备而成，所述铝粉末的平均粒径为60μm，过渡层厚度为1mm。

7.根据权利要求1所述的轻质无人机，其特征在于，外层保护层为铝粉末和Mg₁₇Al₁₂粉末通过冷喷涂制备而成，所述铝粉末的平均粒径为60μm，Mg₁₇Al₁₂粉末的粒径平均为70μm，Mg₁₇Al₁₂在铝粉末和Mg₁₇Al₁₂的混合物中占比为5％vol，外层保护层的厚度为2.5mm。

8.根据权利要求1所述的轻质无人机，其特征在于，该保护层的制备过程如下：

步骤1，首先，将镁基底表面喷砂处理，清洗去除镁基底表面的污染物；

步骤2，然后，依次冷喷涂各个涂层；

步骤3，最后，在氮气保护下，对镁基底进行加热，在430℃下热处理12h。