[發(fā)明專(zhuān)利]一種微波吸收涂層及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811364454.1
• 申請(qǐng)日: 2018-11-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109182955B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊焜;劉敏;牛少鵬;鄧子謙;張小鋒;毛杰;宋進(jìn)兵;鄧春明;鄧暢光;周克崧
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣東省新材料研究所
• 主分類(lèi)號(hào): C23C4/134
• 分類(lèi)號(hào): C23C4/134;C23C4/02;C23C4/08;C23C4/11
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 宋南

本發(fā)明提供了一種微波吸收涂層及其制備方法，屬于材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域。該微波吸收涂層包括金屬粘結(jié)層和陶瓷工作層。陶瓷工作層覆蓋于金屬粘結(jié)層的一側(cè)；金屬粘結(jié)層的遠(yuǎn)離陶瓷工作層的一側(cè)用于覆蓋于基體的表面。該涂層中陶瓷工作層的結(jié)構(gòu)致密，厚度呈梯度變化，耐環(huán)境性好。微波吸收涂層不僅對(duì)高功率和高頻率的微波具有良好的吸收效果，而且還具有優(yōu)異的抗高溫氧化和耐腐蝕性能。制備方法包括：采用不同的超音速等離子噴涂條件噴涂金屬粘結(jié)層和陶瓷工作層。該方法簡(jiǎn)單可靠，制備效率高，生產(chǎn)成本低，對(duì)環(huán)境污染小。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料表面處理技術(shù)領(lǐng)域，且特別涉及一種微波吸收涂層及其制備方法。

背景技術(shù)

微波是指頻率為300MHz-300GHz，波長(zhǎng)在0.1mm-1m米之間的電磁波，其頻率比一般的無(wú)線電波頻率高。微波最重要應(yīng)用是雷達(dá)和通信，還可廣泛的應(yīng)用于加熱、遙感、工業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)科學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等諸多領(lǐng)域。特別的，高功率高頻率的微波有望應(yīng)用于核聚變反應(yīng)堆，如托卡馬克裝置(Tokamak)的離子回旋加熱系統(tǒng)或電子回旋加熱系統(tǒng)內(nèi)，用于制造并加熱等離子體，這種等離子體受到超導(dǎo)磁體的擠壓，進(jìn)而發(fā)生聚變。然而，在高強(qiáng)度或長(zhǎng)時(shí)間的微波輻射下，會(huì)嚴(yán)重危害人類(lèi)的身體健康和其他生物體的生存環(huán)境，也會(huì)對(duì)附近的電子器件與電子設(shè)備的服役穩(wěn)定性構(gòu)成威脅。因此，必須減少微波引起的干擾和污染。

微波吸收的基本原理是通過(guò)某種物理作用機(jī)制將微波能轉(zhuǎn)化為其他形式運(yùn)動(dòng)的能量，并通過(guò)該運(yùn)動(dòng)的耗散作用而轉(zhuǎn)化為熱能。理想的微波吸收材料，必須具有強(qiáng)吸收、寬頻、輕質(zhì)和良好環(huán)境適應(yīng)性等特點(diǎn)。微波吸收材料按工作原理可分為干涉型和吸收型微波吸收材料。干涉型微波吸收材料以電磁波的干涉為主，在中心頻率點(diǎn)上入射電磁波和反射電磁波相位相反而相互抵消，但因有效頻率范圍較窄而限制了進(jìn)一步的應(yīng)用。吸收型微波吸收材料又可分為電損型和磁損型兩類(lèi)。通常，電損型材料吸收高頻率的效果較好；而磁損型材料吸收低頻更有效，且高功率高頻率微波的服役環(huán)境溫度容易快速升高，而絕大部分磁損型吸波材料居里溫度較低，導(dǎo)致在高溫下失去磁性，從而失去吸波性能。因此，高溫服役環(huán)境中的吸波材料多采用陶瓷材料，并通過(guò)介電損耗來(lái)吸收微波。在核聚變反應(yīng)堆內(nèi)，吸波材料吸收微波后所產(chǎn)生的熱量還可通過(guò)水冷結(jié)構(gòu)去除，再將熱量轉(zhuǎn)移至熱交換器，形成蒸氣后進(jìn)行回收利用。

目前廣泛研究和應(yīng)用的微波吸收材料主要應(yīng)用于軍事裝備領(lǐng)域，如飛機(jī)、導(dǎo)彈、艦船等，用于吸收和衰減雷達(dá)波，并通過(guò)與目標(biāo)外形設(shè)計(jì)相結(jié)合，從而起到隱身作用。然而，微波吸收材料的研究依然主要面向傳統(tǒng)吸波材料為主，其吸收頻段范圍一般是從0.72GHz到40GHz。對(duì)于新型吸波材料的研究開(kāi)發(fā)仍存不足，特別是面向諸如核聚變反應(yīng)堆內(nèi)的高功率高頻率的微波吸收材料及制備方法的關(guān)注較少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一包括提供一種微波吸收涂層，該微波吸收涂層中陶瓷工作層的結(jié)構(gòu)致密，厚度呈梯度變化，耐環(huán)境性好。微波吸收涂層不僅對(duì)高功率和高頻率(100-170GHz)的微波具有良好的吸收效果，而且還具有優(yōu)異的抗高溫氧化和耐腐蝕性能。

本發(fā)明的目的之二包括提供一種上述微波吸收涂層的制備方法，該方法簡(jiǎn)單可靠，制備效率高，生產(chǎn)成本低，對(duì)環(huán)境污染小。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明實(shí)施例提出了一種微波吸收涂層，微波吸收涂層包括金屬粘結(jié)層和陶瓷工作層。

陶瓷工作層覆蓋于金屬粘結(jié)層的一側(cè)；金屬粘結(jié)層的遠(yuǎn)離陶瓷工作層的一側(cè)用于覆蓋于基體的表面。

金屬粘結(jié)層的制備原料包括NiAl或NiCr，和/或陶瓷工作層的制備原料包括Cr₂O₃。

優(yōu)選地，金屬粘結(jié)層的厚度為80-150μm，和/或陶瓷工作層的厚度為100-500μm。

優(yōu)選地，陶瓷工作層的厚度由陶瓷工作層的第一側(cè)到與第一側(cè)相對(duì)的第二側(cè)逐漸增大或縮小。