CN108212722B - 一种耐高温雷达与红外兼容隐身涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种耐高温雷达与红外兼容隐身涂层及其制备方法。该耐高温雷达与红外兼容隐身涂层为层状结构,由内至外依次包括金属黏结层、陶瓷吸波层、贴片电阻型高温周期结构层、陶瓷隔离层和红外低发射率频率选择表面层;贴片电阻型高温周期结构层是呈现周期特性排列的高温电阻涂层,红外低发射率频率选择表面层是呈周期特性排列的高温导体涂层。本发明的雷达与红外兼容隐身涂层有效实现了雷达与红外隐身功能一体化,兼具备雷达与红外隐身效果,突破了传统雷达隐身涂层不能兼容红外隐身功能、吸波性能不理想等不足;其制备工艺方法简单且相对成熟、易于规模化生产和应用。

Description

一种耐高温雷达与红外兼容隐身涂层及其制备方法
技术领域
本发明属于高温隐身材料领域,尤其涉及一种耐高温雷达与红外兼容隐身涂层及其制备方法。
背景技术
隐身技术是一种利用各种技术手段来改变或降低目标的可探测性信息特性,以最大程度降低或减小被对方探测系统发现的概率,从而提高目标的生存与突防能力。通常隐身技术主要分为外形隐身技术与隐身材料技术两大类,隐身材料技术相对较为容易,对目标的外形、气动与强度性能的影响较小。然而随着多谱段探测技术的迅速发展,单一隐身技术已经无法满足应用需求,研究雷达与红外兼容隐身材料已成为隐身材料的重要发展方向。从隐身原理来讲,雷达隐身要求对电磁波的强吸收、低反射,而红外隐身则要求低吸收、高反射,因此同时实现雷达与红外兼容隐身存在一定的矛盾。但由于雷达波与红外的工作频段不一样,如何通过材料结构设计来实现对雷达波的选择性透过与吸收特性是解决雷达与红外兼容隐身的关键。
相对于具有承载功能的结构隐身材料,隐身涂层技术因具备工艺技术简单、对外形影响较小、不受工件形状限制、成本低与可靠性高等优点,在各种飞行器的表面隐身技术处理方面具有广泛的应用前景。但相对于单一的雷达隐身涂层或红外隐身涂层,对于薄层、隐身效果好的雷达与红外兼容隐身涂层的研究较少。目前研究的雷达与红外兼容隐身涂层主要包括单一型与复合型。单一型兼容隐身涂层是通过将雷达吸收剂添加至红外隐身涂层,通过调控涂层材料的结构与电磁性能,实现对红外高反射和雷达波高吸收,但实际应用中难以保证雷达吸收剂的均匀分布、以及微观组织结构的重复性,导致涂层质量稳定性与可靠性较低,难以应用于工程化应用。而复合型兼容隐身涂层是利用结构优化设计将雷达吸波层与红外隐身层复合,这一技术的关键是如何解决雷达隐身与红外隐身兼容的矛盾,从而保证复合后对涂层雷达隐身与红外隐身性能保持不变或者变化较小,这也是本领域技术人员需要攻克的技术难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,克服以上背景技术中提到的不足和缺陷,针对高温隐身涂层厚度薄、吸波性能优异与高温雷达/红外兼容隐身的需求,提供一种耐温900℃以上的雷达/红外兼容隐身涂层及其制备方法。
为解决上述技术问题,本发明提出的技术方案为:
一种耐高温雷达与红外兼容隐身涂层,所述耐高温雷达与红外兼容隐身涂层位于金属基底上,所述耐高温雷达与红外兼容隐身涂层为层状结构,由内至外依次包括金属黏结层、陶瓷吸波层、贴片电阻型高温周期结构层、陶瓷隔离层和红外低发射率频率选择表面层;其中,金属黏结层位于金属基底上,所述贴片电阻型高温周期结构层是呈现周期特性排列的以Bi2O3-SiO2-B2O3系低熔点无铅玻璃为粘结相、二硅化钼为导电相的高温电阻涂层,所述红外低发射率频率选择表面层是呈周期特性排列的以Bi2O3-B2O3-Al2O3-SiO2系低熔点玻璃为粘结相、贵金属为导电相的高温导体涂层。
本发明的上述技术方案主要基于以下原理:由于雷达波与红外的工作频段不一样,本发明结合了贴片电阻型周期结构与红外低发射率频率选择表面技术,利用由具有低发射率的导体涂层组成的红外低发射率频率选表面层将红外波段反射,实现红外波段的隐身;同时利用频率选择表面技术设计实现对某一特定波段雷达波的全通特性,当这一特定波段的雷达波通过红外频率选择表面层进入涂层内部,再通过陶瓷吸波层与贴片电阻型周期结构层的协同作用将雷达波损耗掉,从而实现雷达与红外兼容隐身功能。通过优化设计红外频率选择表面层与贴片电阻型周期结构层的周期特性排列结构,可以实现对微波吸收的波段调控。
上述的耐高温雷达与红外兼容隐身涂层,优选的,所述金属黏结层的厚度t1为0.05mm~0.12mm,所述陶瓷吸波层的厚度t2为0.7mm~1.2mm,所述贴片电阻型高温周期结构层的厚度t3为0.01mm~0.04mm,所述陶瓷隔离层的厚度t4为0.05mm~0.2mm,所述红外低发射率频率选择表面层的厚度t5为0.01mm~0.04mm。
上述的耐高温雷达与红外兼容隐身涂层,优选的,所述贴片电阻型高温周期结构层中导电相的质量占其内导电相与粘结相总质量的45~65%,所述红外低发射率频率选择表面层中导电相的质量占其内导电相与粘结相总质量的80~90%。
上述的耐高温雷达与红外兼容隐身涂层,优选的,如图1所示,所述贴片电阻型高温周期结构层为呈正方形分布的周期结构,周期尺寸T为5~30mm,周期结构单元内还包含四个大小不一、互不接触的电阻片,其面积分别为a×c、b×c、a×b、a×a,其中a为1~10mm、b为3~15mm、c为2~13mm;
所述红外低发射率频率选择表面层的周期尺寸为1~8mm。
上述的耐高温雷达与红外兼容隐身涂层,优选的,所述金属黏结层的材料为NiCrAlY、CoCrAlY或CoNiCrAlY合金涂层;所述陶瓷吸波层的材料为Al2O3-Ni系陶瓷材料,其中Ni与Al2O3质量比为5:95~40:60;所述陶瓷隔离层的材料为8YSZ或Al2O3-8YSZ系陶瓷材料;所述贵金属为耐高温稳定性好的Pt。
作为一个总的发明构思,本发明还提供一种上述的耐高温雷达与红外兼容隐身涂层的制备方法,包括以下步骤:
(1)采用喷砂工艺对金属基材表面进行粗化处理;
(2)采用大气等离子喷涂工艺,将用于制备金属黏结层的材料喷涂在步骤(1)后的金属基材上,在金属基材上得到金属黏结层;
(3)采用大气等离子喷涂工艺,将用于制备陶瓷吸波层的陶瓷吸波材料喷涂在步骤(2)后的金属黏结层表面,在金属黏结层表面得到陶瓷吸波层;
(4)采用丝网印刷工艺,将用于制备贴片电阻型高温周期结构层的高温电阻浆料印刷在步骤(3)后的陶瓷吸波层上,经过干燥、烧结处理,在陶瓷吸波层上得到贴片电阻型高温周期结构层;
(5)采用大气等离子喷涂工艺,将用于制备陶瓷隔离层的陶瓷材料喷涂在步骤(4)后的贴片电阻型高温周期结构层表面,在贴片电阻型高温周期结构层表面得到陶瓷隔离层;
(6)采用丝网印刷工艺,将用于制备红外低发射率频率选择表面层的高温导体浆料印刷在步骤(5)后的陶瓷隔离层上,经过烧结处理,得到耐高温雷达与红外兼容隐身涂层。
上述的制备方法,优选的,所述步骤(1)中,粗化处理过程中,将金属基板置于喷砂机中进行喷砂处理,控制压力为0.3~0.6MPa,喷砂距离40~150mm,砂子粒径为60~100μm,喷砂时间为1~4min;
所述步骤(2)中,喷涂工艺过程中,控制氩气流量为30~50L/min,氢气流量为7~12L/min;电流大小为500~600A,功率为30~50kW;送粉氩气流量为2.0~3.5L/min,送粉量为10~30%;喷涂距离为80~150mm;
所述步骤(3)中,喷涂工艺过程中,控制氩气流量为25~45L/min,氢气流量为8~14L/min;电流大小为500~600A,功率为25~40kW;送粉氩气流量为2.0~5.0L/min,送粉量10~30%;喷涂距离为80~200mm;
所述步骤(4)和步骤(6)中,丝网印刷过程中,为了使印刷涂层的厚度在合适范围内,控制丝网目数为180~300目,印制遍数为1~2遍;干燥过程中,控制干燥温度为150~250℃,干燥时间为0.5~1h;烧结过程中,为了保证印刷涂层的电性能,控制峰值烧结温度为600~1000℃,升温速度为20~25℃/min,烧结时间为20~50min,烧结气氛为空气;
所述步骤(5)中,喷涂工艺过程中,控制氩气流量为25~45L/min,氢气流量为8~14L/min;电流大小控制为500~600A,功率为25~45kW;送粉氩气流量为2.0~4.5L/min,送粉量5~30%;喷涂距离为100~250mm;
上述的制备方法,优选的,所述步骤(3)中,陶瓷吸波材料的制备方法包括以下具体操作步骤:
将Al2O3与Ni粉混合,依次加入去离子水、阿拉伯树胶粉与柠檬酸三铵,通过球磨工艺混合均匀制备浆料,再采用喷雾干燥工艺进行处理,得到类球形陶瓷吸波材料;其中阿拉伯树胶粉作为粘结剂可使粉末状物料团聚成球,柠檬酸三铵作为消泡剂可以使球磨更加充分,同时为了保证陶瓷吸波层的介电性能,所述去离子水的质量占浆料质量的50~80%,阿拉伯树胶粉的质量占浆料质量的1~5%,柠檬酸三铵的质量占浆料质量的1~5%;所述喷雾干燥工艺过程中,控制出口温度为100~170℃,进口温度为150~280℃,浆料送料速度为10~50L/min,雾化盘转速为12000~25000r/min。
上述的制备方法,优选的,所述步骤(4)中,高温电阻浆料的制备方法包括以下具体操作步骤:
将耐高温抗氧化的玻璃原料粉体混合均匀后经1200~1300℃的温度熔炼2~4h,然后将得到的玻璃熔体倒入去离子水中进行淬冷,得到玻璃渣,再将玻璃渣球磨成玻璃粉后与导电相混合均匀,导电相选择耐高温、电性能可调控性好的二氧化钼,再与有机载体混合均匀经研磨制成高温电阻浆料;为了保证印刷涂层的厚度、均匀性及涂层电阻在合适范围内,将所述高温电阻浆料的粘度控制为170~350pa·s;所述高温电阻浆料中,有机载体的质量分数为20~25%,所述有机载体主要由质量分数为80~90%的柠檬酸三丁酯、2~5%的硝酸纤维素和8~15%卵磷脂组成;
所述玻璃原料粉体包括以下质量百分比的组分:
Figure BDA0001537092950000041
所述玻璃粉与导电相粉体的混合过程在行星式重力搅拌机中进行,行星式重力搅拌机的公转速度为1200~1500rpm,自转速度为公转速度的30~60%,搅拌时间为30~60min;所述玻璃与导电相的混合粉料与有机载体的混合过程在三辊研磨机中进行,三辊研磨机的转速为250~450r/min,研磨混料时间为1~2h。
上述的制备方法,优选的,所述步骤(6)中,高温导体浆料的制备方法包括以下具体操作步骤:
将玻璃原料粉体混合均匀后经1300~1500℃的温度熔炼2~4h,然后将得到的玻璃熔体倒入去离子水中进行淬冷,得到玻璃渣,再将玻璃渣球磨成玻璃粉后与导电相Pt粉混合均匀,再与有机载体混合均匀经研磨制成高温导体浆料;为了保证印刷涂层的厚度、均匀性及涂层电阻在合适范围内,将所述高温导体浆料的粘度控制为100~300pa·s;所述高温导体浆料中,玻璃和贵金属混合粉的质量分数为75~80%,其中贵金属粉体占混合粉体的75~85%;所述高温导体浆料中,有机载体的质量分数为20%~25%,所述有机载体主要由质量分数为80~90%的柠檬酸三丁酯、2~5%的硝酸纤维素和8~15%卵磷脂组成;
所述玻璃原料粉体包括以下质量百分比的组分:
Figure BDA0001537092950000051
所述玻璃粉与Pt粉的混合过程在行星式重力搅拌机中进行,行星式重力搅拌机的公转速度为1200~1500rpm,自转速度为公转速度的30~60%,搅拌时间为30~60min;所述玻璃和导电相的混合粉料与有机载体的混合过程在三辊研磨机中进行,三辊研磨机的转速为250~450r/min,研磨混料时间为1~2h。
与现有技术相比,本发明的优点在于:
(1)本发明的雷达与红外兼容隐身涂层结构中引入电阻型周期结构与红外低发射率频率选择表面,通过结构设计有效实现了雷达与红外隐身功能一体化,兼具备雷达与红外隐身效果,突破了传统雷达隐身涂层不能兼容红外隐身功能、吸波性能不理想等不足;
(2)本发明的雷达与红外兼容隐身涂层具有厚度薄(≤1.2mm)的特点,尤其是厚度可比现有陶瓷隐身涂层降低约30%,相对工艺成本较低;
(3)本发明的高温导体涂层以Bi2O3-B2O3-Al2O3-SiO2系低熔点玻璃为粘结相,具备低温烧结特性,而Pt合金为导电相和低发射率填料,具有成本低、相对磁控溅射贵金属薄膜不易迁移扩散等优点;
(4)本发明的雷达与红外兼容隐身涂层结构可设计,各功能层性能可调控,涂层性能稳定及可靠性高;
(5)本发明的雷达与红外兼容隐身涂层中采用等离子喷涂技术制备陶瓷吸波层、陶瓷隔离层,具有沉积效率高、抗热震性能好、工艺稳定性高等优点;
(6)本发明的雷达与红外兼容隐身涂层中各功能层制备工艺方法简单且相对成熟、易于规模化生产和应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,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的附图。
图1是本发明中的贴片电阻型周期结构层的单元结构示意图;
图2是本发明实施例1中的雷达与红外兼容隐身涂层的结构示意图;
图3是本发明实施例1中的贴片电阻型周期结构层的单元结构的具体尺寸的示意图;
图4是本发明实施例1中的陶瓷吸波材料的微观形貌图;
图5是本发明实施例1中的雷达与红外兼容隐身涂层的平板样件图;
图6是本发明实施例1中的雷达与红外兼容隐身涂层常温与高温反射率曲线图。
图例说明:
1、红外低发射率频率选择表面层;2、陶瓷隔离层;3、贴片电阻型高温周期结构层;4、陶瓷吸波层;5、金属黏结层;6、金属基底。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文发明做更全面、细致地描述,但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义,下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的,并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明,本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1:
一种本发明的耐高温雷达与红外兼容隐身涂层,该耐高温雷达与红外兼容隐身涂层位于金属基底6上,该耐高温雷达与红外兼容隐身涂层为层状结构,如图2所示,由内至外依次包括金属黏结层5(CoCrAlY合金涂层)、陶瓷吸波层4(Al2O3-Ni系陶瓷材料,Ni与Al2O3质量比为40:60)、贴片电阻型高温周期结构层3、陶瓷隔离层2(8YSZ陶瓷材料)和红外低发射率频率选择表面层1;
贴片电阻型高温周期结构层3是呈现周期特性排列的以Bi2O3-SiO2-B2O3系低熔点无铅玻璃为粘结相、二硅化钼为导电相的高温电阻涂层;其中,导电相的质量占导电相与粘结相总质量的52%。贴片电阻型高温周期结构层3的周期尺寸为T为13.5mm,周期结构单元内还包含四个大小不一、互不接触的电阻片,其面积分别为a×c、b×c、a×b、a×a,其中a为4mm、b为5mm、c为7mm,具体尺寸如图3所示。
红外低发射率频率选择表面层1是呈周期特性排列的以Bi2O3-B2O3-Al2O3-SiO2系低熔点玻璃为粘结相、贵金属Pt为导电相的高温导体涂层;其中,导电相的质量占导电相与粘结相总质量的85%。红外低发射率频率选择表面层1的周期结构为呈正方形阵列分布的正方形贴片单元,其中周期单元边长为2.3mm,贴片边长为1.9mm。
金属黏结层5的厚度t1为0.10mm,陶瓷吸波层4的厚度t2为0.7mm,贴片电阻型高温周期结构层3的厚度t3为0.020mm,陶瓷隔离层2的厚度t4为0.10mm,红外低发射率频率选择表面层1的厚度t5为0.03mm。
本实施例的耐高温雷达与红外兼容隐身涂层的制备方法,包括以下步骤:
(1)采用喷砂工艺对金属基材表面进行粗化处理:将金属基板置于喷砂机中进行喷砂处理,控制压力为0.5MPa,喷砂距离为60mm,砂子粒径为60~100μm,喷砂时间为3min。
(2)采用大气等离子喷涂工艺,将用于制备金属黏结层5的材料喷涂在步骤(1)后的金属基底上,在金属基底上得到金属黏结层5;喷涂工艺过程中,控制氩气流量为40L/min,氢气流量为10L/min;电流大小控制为550A,功率为38kW;送粉氩气流量为2.5L/min,送粉量20%,喷涂距离为100mm。
(3)采用大气等离子喷涂工艺,将用于制备陶瓷吸波层4的陶瓷吸波材料喷涂在步骤(2)后的金属黏结层5表面,在金属黏结层5表面得到陶瓷吸波层4;喷涂工艺过程中,控制氩气流量为30L/min,氢气流量为9L/min;电流大小为520A,功率为32kW;送粉氩气流量为3.2L/min,送粉量为25%;喷涂距离为120mm。
(4)采用丝网印刷工艺,将用于制备贴片电阻型高温周期结构层3的高温电阻浆料印刷在步骤(3)后的陶瓷吸波层4上,经过干燥、烧结处理,在陶瓷吸波层4上得到贴片电阻型高温周期结构层3;印刷工艺过程中,控制丝网目数为200目,印制遍数为1遍;干燥过程中,控制干燥温度为190℃,干燥时间为1h;烧结过程中,控制峰值烧结温度为850℃,升温速度为20℃/min,烧结时间为40min,烧结气氛为空气。
(5)采用大气等离子喷涂工艺,将用于制备陶瓷隔离层2的材料喷涂在步骤(4)后的贴片电阻型高温周期结构层3表面,在贴片电阻型高温周期结构层3表面得到陶瓷隔离层2;喷涂工艺过程中,控制氩气流量为30L/min,氢气流量为10L/min;电流大小控制为530A,功率为35kW;送粉氩气流量为2.5L/min,送粉量20%;喷涂距离为120mm。
(6)采用丝网印刷工艺,将用于制备红外低发射率频率选择表面层1的高温导体浆料印刷在步骤(5)后的陶瓷隔离层2上,经过烧结处理,得到耐高温雷达与红外兼容隐身涂层。烧结过程中,控制峰值烧结温度为900℃,升温速度为25℃/min,烧结时间为35min,烧结气氛为空气。
上述的步骤(3)中,陶瓷吸波材料的制备方法包括以下具体操作步骤:将Al2O3与Ni按照质量比Al2O3:Ni=60:40混合,依次加入55wt.%去离子水、1.8wt.%阿拉伯树胶粉与2wt.%柠檬酸三铵,通过球磨工艺混合均匀制备浆料,再采用喷雾干燥工艺进行处理,得到具有一定流动性粒径为45~100μm的类球形陶瓷吸波材料,具体形貌如图4所示。喷雾干燥工艺过程中,控制出口温度为150℃,进口温度为225℃,浆料送料速度为30L/min,雾化盘速度为18000r/min。
上述的步骤(4)中,高温电阻浆料的制备方法包括以下具体操作步骤:将玻璃原料粉体混合均匀后经1250℃的温度熔炼3h,然后将得到的玻璃熔体倒入去离子水中进行淬冷,得到玻璃渣,再将玻璃渣球磨成玻璃粉后与导电相二硅化钼粉混合均匀,再与有机载体混合均匀经研磨制成高温电阻浆料;高温电阻浆料的粘度为200pa·s;高温电阻浆料中,有机载体的质量分数为24%,有机载体主要由质量分数为85%的柠檬酸三丁酯、4%的硝酸纤维素和11%卵磷脂组成;
玻璃原料粉体包括以下质量百分比的组分:
Figure BDA0001537092950000081
玻璃粉与导电相粉体的混合过程在行星式重力搅拌机中进行,行星式重力搅拌机的公转速度为1400rpm,自转速度为公转速度的50%,搅拌时间为50min;玻璃与导电相的混合粉料与有机载体的混合过程在三辊研磨机中进行,三辊研磨机的转速为400r/min,研磨混料时间为2h。
上述的步骤(6)中,高温导体浆料的制备方法包括以下具体操作步骤:
将玻璃原料粉体混合均匀后经1350℃的温度熔炼2h,然后将得到的玻璃熔体倒入去离子水中进行淬冷,得到玻璃渣,再将玻璃渣球磨成玻璃粉后与导电相Pt粉混合均匀,再与有机载体混合均匀经研磨制成高温导体浆料;高温导体浆料的粘度为220pa·s;高温导体浆料中,玻璃和贵金属混合粉的质量分数为78%,其中贵金属粉体占混合粉体的80%;高温导体浆料中,有机载体的质量分数为22%,有机载体主要由质量分数为85%的柠檬酸三丁酯、2%的硝酸纤维素和13%卵磷脂组成;
玻璃原料粉体包括以下质量百分比的组分:
Figure BDA0001537092950000082
Figure BDA0001537092950000091
玻璃粉与Pt粉的混合过程在行星式重力搅拌机中进行,行星式重力搅拌机的公转速度为1400rpm,自转速度为公转速度的50%,搅拌时间为40min;玻璃和导电相的混合粉料与有机载体的混合过程在三辊研磨机中进行,三辊研磨机的转速为350r/min,研磨混料时间为2h。
本实施例制备的高温雷达/红外兼容隐身涂层的平板样如图5所示,其中涂层厚度仅为0.95mm;常温与高温反射率曲线如图6所示,常温在9~18GHz均低于-4dB,900℃条件下在9.2~18GHz均低于-4dB,具有优异的高温吸波性能及其高温稳定性;实测涂层900℃红外发射率(3~5μm)为0.32,具有优异的雷达/红外兼容隐身功能。

Claims (6)

1.一种耐高温雷达与红外兼容隐身涂层,所述耐高温雷达与红外兼容隐身涂层位于金属基底上,其特征在于,所述耐高温雷达与红外兼容隐身涂层为层状结构,由内至外依次包括金属黏结层、陶瓷吸波层、贴片电阻型高温周期结构层、陶瓷隔离层和红外低发射率频率选择表面层;其中,金属黏结层位于金属基底上,所述贴片电阻型高温周期结构层是呈现周期特性排列的以Bi2O3-SiO2-B2O3系低熔点无铅玻璃为粘结相、二硅化钼为导电相的高温电阻涂层,所述红外低发射率频率选择表面层是呈周期特性排列的以Bi2O3-B2O3-Al2O3-SiO2系低熔点玻璃为粘结相、贵金属为导电相的高温导体涂层;
所述贴片电阻型高温周期结构层为呈正方形分布的周期结构,周期尺寸T为5~30mm,周期结构单元内还包含四个大小不一、互不接触的电阻片,其面积分别为a×c、b×c、a×b、a×a,其中a为1~10mm、b为3~15mm、c为2~13mm;
所述红外低发射率频率选择表面层的周期尺寸为1~8mm;
所述陶瓷吸波层的材料为Al2O3-Ni系陶瓷材料,其中Ni与Al2O3质量比为5:95~40:60;
所述金属黏结层的厚度t1为0.05mm~0.12mm,所述陶瓷吸波层的厚度t2为0.7mm~1.2mm,所述贴片电阻型高温周期结构层的厚度t3为0.01mm~0.04mm,所述陶瓷隔离层的厚度t4为0.05mm~0.2mm,所述红外低发射率频率选择表面层的厚度t5为0.01mm~0.04mm;
所述贴片电阻型高温周期结构层中导电相的质量占其内导电相与粘结相总质量的45~65%,所述红外低发射率频率选择表面层中导电相的质量占其内导电相与粘结相总质量的80~90%;
所述金属黏结层的材料为NiCrAlY、CoCrAlY或CoNiCrAlY合金涂层;所述陶瓷隔离层的材料为8YSZ或Al2O3-8YSZ系陶瓷材料;所述贵金属为Pt。
2.一种如权利要求1所述的耐高温雷达与红外兼容隐身涂层的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)采用喷砂工艺对金属基材表面进行粗化处理;
(2)采用大气等离子喷涂工艺,将用于制备金属黏结层的材料喷涂在步骤(1)后的金属基材上,在金属基材上得到金属黏结层;
(3)采用大气等离子喷涂工艺,将用于制备陶瓷吸波层的陶瓷吸波材料喷涂在步骤(2)后的金属黏结层表面,在金属黏结层表面得到陶瓷吸波层;
(4)采用丝网印刷工艺,将用于制备贴片电阻型高温周期结构层的高温电阻浆料印刷在步骤(3)后的陶瓷吸波层上,经过干燥、烧结处理,在陶瓷吸波层上得到贴片电阻型高温周期结构层;
(5)采用大气等离子喷涂工艺,将用于制备陶瓷隔离层的陶瓷材料喷涂在步骤(4)后的贴片电阻型高温周期结构层表面,在贴片电阻型高温周期结构层表面得到陶瓷隔离层;
(6)采用丝网印刷工艺,将用于制备红外低发射率频率选择表面层的高温导体浆料印刷在步骤(5)后的陶瓷隔离层上,经过烧结处理,得到耐高温雷达与红外兼容隐身涂层。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,粗化处理过程中,将金属基板置于喷砂机中进行喷砂处理,控制压力为0.3~0.6 MPa,喷砂距离40~150 mm,砂子粒径为60~100 μm,喷砂时间为1~4min;
所述步骤(2)中,喷涂工艺过程中,控制氩气流量为30~50 L/min,氢气流量为7~12 L/min;电流大小为500~600 A,功率为30~50 kW;送粉氩气流量为2.0~3.5 L/min,送粉量为10~30%;喷涂距离为80~150 mm;
所述步骤(3)中,喷涂工艺过程中,控制氩气流量为25~45L/min,氢气流量为8~14 L/min;电流大小为500~600A,功率为25~40 kW;送粉氩气流量为2.0~5.0 L/min,送粉量10~30%;喷涂距离为80~200 mm;
所述步骤(4)和步骤(6)中,丝网印刷过程中,控制丝网目数为180~300目,印制遍数为1~2遍;干燥过程中,控制干燥温度为150~250℃,干燥时间为0.5~1h;烧结过程中,控制峰值烧结温度为600~1000℃,升温速度为20~25℃/min,烧结时间为20~50min,烧结气氛为空气;
所述步骤(5)中,喷涂工艺过程中,控制氩气流量为25~45L/min,氢气流量为8~14 L/min;电流大小控制为500~600A,功率为25~45kW;送粉氩气流量为2.0~4.5 L/min,送粉量5~30%;喷涂距离为100~250 mm。
4.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中,陶瓷吸波材料的制备方法包括以下具体操作步骤:
将Al2O3与Ni粉混合,依次加入去离子水、阿拉伯树胶粉与柠檬酸三铵,通过球磨工艺混合均匀制备浆料,再采用喷雾干燥工艺进行处理,得到类球形陶瓷吸波材料;所述去离子水的质量占浆料质量的50~80%,阿拉伯树胶粉的质量占浆料质量的1~5%,柠檬酸三铵的质量占浆料质量的1~5%;所述喷雾干燥工艺过程中,控制出口温度为100~170℃,进口温度为150~280℃,浆料送料速度为10~50 L/min,雾化盘转速为12000~25000 r/min。
5.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中,高温电阻浆料的制备方法包括以下具体操作步骤:
将玻璃原料粉体混合均匀后经1200~1300℃的温度熔炼2~4h,然后将得到的玻璃熔体倒入去离子水中进行淬冷,得到玻璃渣,再将玻璃渣球磨成玻璃粉后与导电相二硅化钼粉混合均匀,再与有机载体混合均匀经研磨制成高温电阻浆料;所述高温电阻浆料的粘度为170 ~350 pa·s;所述高温电阻浆料中,有机载体的质量分数为20~25%,所述有机载体主要由质量分数为80~90%的柠檬酸三丁酯、2~5%的硝酸纤维素和8~15%卵磷脂组成;
所述玻璃原料粉体包括以下质量百分比的组分:
SiO2 20%~30%、
Al2O3 2%~9%、
Bi2O3 40%~55%、
B2O3 8%~15%、
Li2O 1%~6%。
6.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述步骤(6)中,高温导体浆料的制备方法包括以下具体操作步骤:
将玻璃原料粉体混合均匀后经1300~1500℃的温度熔炼2~4h,然后将得到的玻璃熔体倒入去离子水中进行淬冷,得到玻璃渣,再将玻璃渣球磨成玻璃粉后与导电相Pt粉混合均匀,再与有机载体混合均匀经研磨制成高温导体浆料;所述高温导体浆料的粘度为100~300pa·s;所述高温导体浆料中,玻璃和贵金属混合粉的质量分数为75~80%,其中贵金属粉体占混合粉体的75~85%;所述高温导体浆料中,有机载体的质量分数为20%~25%,所述有机载体主要由质量分数为80~90%的柠檬酸三丁酯、2~5%的硝酸纤维素和8~15%卵磷脂组成;
所述玻璃原料粉体包括以下质量百分比的组分:
Bi2O3 40%~60%、
Al2O3 10%~25%、
SiO2 15%~25%、
CaO 2%~5%、
MgO 1%~5%、
B2O3 2%~6%。
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