CN109201435A - 一种硅橡胶类热防护涂层的制备工艺 - Google Patents

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张鹏
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Abstract

本发明属于喷涂技术领域，具体涉及一种硅橡胶类热防护涂层的制备工艺。采用吹砂工艺对铝合金基体表面进行前处理，确定热防护涂料的配比，最佳的喷涂工艺参数，通过对该种热防护涂层制备工艺方法的研究，获得了涂层制备的相关工艺参数。在大面积铝合金表面制备大厚度硅橡胶涂层技术为后续多型号硅橡胶热防护涂层的制备积累了经验，奠定了基础。已成功应用于某型号的喷涂，涂层表面质量连续、均匀，结合强度、耐烧蚀性能等均满足设计要求。

Description

一种硅橡胶类热防护涂层的制备工艺
技术领域
本发明属于喷涂技术领域，具体涉及一种硅橡胶类热防护涂层的制备工艺。
背景技术
高速巡航飞行器在高速长时间巡航飞行过程中，飞行器外表面将会持续暴露在严酷的气动热环境中,为了降低飞行器在服役过程中外界高温环境对产品内部件的热气流冲击和高温损伤，保障产品正常工作，有效提高部件的使用寿命和安全性，必须在飞行器表面涂覆热防护材料进行外防护。
飞行器热环境较为严苛的部位由于热防护需求，需在表面喷涂制备一种防热涂层。该涂料为由航天材料及工艺研究所生产的TR-42B系列涂层,其主要成分为硅橡胶，涂层喷涂后要求厚度为2～5mm，而常规漆层的主要成分为树脂，成膜厚度为几十微米，对零件喷涂该种涂料的前处理方法、不喷涂部位的保护、涂料调配、喷涂工艺参数、环境要求、修复方法等方面均需开展相关的工艺摸索和研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硅橡胶类热防护涂层的制备工艺，具体技术方案如下：
一种硅橡胶类热防护涂层的制备工艺，包括如下步骤：
(1)采用吹砂工艺对铝合金基体表面进行前处理；
(2)确定热防护涂料的配比
将A组分为硅橡胶类隔热涂料100重量份，B组分为固化剂2.0-3.0重量份，C组分为汽油100-130重量份，按比例调制成热防护涂料，粘度在25-30S之间；
(3)喷涂工艺参数的确定
将步骤(2)制备的热防护涂料对铝合金基体进行喷涂，喷涂角度90°、环境温度为24℃、湿度为45％、喷涂距离为200mm、喷枪移动速度30cm/s、喷涂压力为0.5Mpa；
(4)涂层修补方法
按照A组分：C组分：B组分＝100份：0-10份：2.5份的比例调配涂料，涂料呈类似腻子的膏状，使用刮刀或刮板将涂料充分填补至涂层破损处，刮平表面，使修补部位涂层与原有涂层厚度保持一致即可。
本发明的有益效果
1、通过对该种热防护涂层制备工艺方法的研究，摸索出了在铝合金材料表面的该热防护涂层的制备工艺流程，掌握了大面积连续喷涂技术，为类似硅橡胶涂层制备积累了经验，攻克了不同温度下涂料组分控制参数；
2、通过对涂料粘度、基体前处理工艺对涂料结合力影响的研究，获得了涂层制备的相关工艺参数。在大面积铝合金表面制备大厚度硅橡胶涂层技术为后续多型号硅橡胶热防护涂层的制备积累了经验，奠定了基础。
3、通过本发明获得的涂层的喷涂工艺、固化工艺和前处理方法的最佳工艺方案，提高了涂层的结合强度和表面质量；已成功应用于某型号的喷涂，涂层表面质量连续、均匀，结合强度、耐烧蚀性能等均满足设计要求。
附图说明
图1为不同处理方法粗糙度比较图；
图2为不同处理方法结合强度比较图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
(1)比较不同前处理方法对涂层性能的影响
在铝合金基体表面喷涂热防护涂层，制定了在基体表面进行打磨、阳极化、吹砂、喷底漆四种前处理的方案，通过考察涂层的表面质量和结合强度，分析不同前处理方法的差异性和可操作性。采用四种不同的前处理方法后喷涂制备的涂层，涂层颜色均一，无粗糙、流痕等缺陷，涂层表面质量并无太大差异。
打磨、阳极化、喷底漆三种前处理方法后获得的基体表面粗糙度较为相近，基体表面的毛化程度差别不大；
而采用吹砂处理的基体表面粗糙度较大，基体毛化程度高。从结合强度来看，四种前处理方法差别不是很大，排序为吹砂＞打磨＞阳极化＞喷底漆，可以看出，涂层结合强度与基体表面粗糙度大小有一定关系。通过涂层表面质量及结合强度测试结果综合分析得出(见图1、2)，吹砂后的涂层表面质量较好，涂层结合强度为2.04MPa，因此吹砂是最适合的前处理方法。
(2)确定不同环境下合理的涂料组分配比
该热防护涂料为双组分，A组分主要为硅橡胶类隔热涂料100份，B组分为固化剂，喷涂前涂料调制是喷涂操作前的重要技术准备工作，A、B组分添加不当，会造成涂料粘度不当，涂层表干时间过长或过短等，进而会造成干燥后涂层出现多种质量问题。在研究中，对涂料的粘度值的范围进行筛选、优化，采用不同的配比进行涂料喷涂，通过喷涂后热防护涂层的质量及单遍喷涂表干时间来确定最优的涂料配比。根据不同环境温度下组分配比的试验结果可以看出，B组分的用量对涂料的粘度没有产生较大影响，而120#汽油的比例对涂料的粘度影响较大。当汽油加入量适中时，涂料粘度在25-30S之间，粘度均匀，喷涂完成后，涂层表面光滑细腻，具有非常好的表面质量。
B组分作为涂料的固化剂，用量的变化直接影响到涂层的表干时间及涂层最终的固化时间，而且与环境温度有较大关系。随着温度的升高，在相同的B组分加入量的情况下，涂层的表干时间逐渐缩短，说明温度的升高对涂料的固化起到较大的促进作用。
因此，在实际生产过程中，为保证涂料具有合适的施工粘度(25-30S)，120#汽油的添加比例应控制在100-130份；
当施工温度较低时(10℃左右)，为提高涂层表干时间和固化时间，可将B组分的比例提高至3.0份左右；
在正常室温(25℃)施工时，B组分比例在2.5份左右；
当施工温度较高时(35℃)，可适当减小B组分比例至2.0份。
(3)最佳喷涂工艺参数的确定
通过正交试验设计法确定合理的喷涂距离、喷枪移动速度、喷涂压力。从涂层表面质量、结合强度考察涂层的喷涂质量。经过大量试验后，得到最佳喷涂工艺参数为：喷涂角度90°、环境温度为24℃、湿度为45％、喷涂距离为200mm、喷枪移动速度30cm/s、喷涂压力为0.5MPa。
(5)涂层修补方法
涂层固化完成后，涂层表面难免会受到磕碰，造成局部损伤，但由于制备完成的涂层厚度较大并具有弹性，磕碰造成的损伤通常面积较小，并且深度难以到达基体层，所以修补部分的涂层性能不涉及与基体的结合强度。
按照组分A：汽油：组分B＝100：0-10：2.5的比例调配涂料，汽油具体用量按照涂料实际情况添加，使涂料呈类似腻子的膏状，使用刮刀或刮板将涂料充分填补至涂层破损处，刮平表面，使修补部位涂层与原有涂层厚度保持一致即可。

Claims (4)

1.一种硅橡胶类热防护涂层的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
(1)采用吹砂工艺对铝合金基体表面进行前处理；
(2)确定热防护涂料的配比
将A组分为硅橡胶类隔热涂料100重量份，B组分为固化剂2.0-3.0重量份，C组分为汽油100-130重量份，按比例调制成热防护涂料，粘度在25-30S之间；
(3)喷涂工艺参数的确定
将步骤(2)制备的热防护涂料对铝合金基体进行喷涂，喷涂角度90°、环境温度为24℃、湿度为45％、喷涂距离为200mm、喷枪移动速度30cm/s、喷涂压力为0.5Mpa；
(4)涂层修补方法
按照A组分：C组分：B组分＝100份：0-10份：2.5份的比例调配涂料，涂料呈类似腻子的膏状，使用刮刀或刮板将涂料充分填补至涂层破损处，刮平表面，使修补部位涂层与原有涂层厚度保持一致即可。
2.根据权利要求1所述的硅橡胶类热防护涂层的制备工艺，其特征在于，当施工温度为10℃时，B组分比例在3.0份。
3.根据权利要求1所述的硅橡胶类热防护涂层的制备工艺，其特征在于，当施工温度为25℃时，B组分比例在2.5份。
4.根据权利要求1所述的硅橡胶类热防护涂层的制备工艺，其特征在于，当施工温度为35℃时，B组分比例为2.0份。
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