[發明專利]電泳沉積制備高附著力納米鋁熱劑涂層的方法及其涂層

有效

• 申請號: 202010732429.5
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111850655B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 張代雄
• 申請（專利權）人: 重慶工商大學
• 主分類號: C25D13/02
• 分類號: C25D13/02;C01G3/02;C01G49/06;C01G51/04;C01G53/04
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 茍銘

本發明提供一種電泳沉積制備高附著力納米鋁熱劑涂層的方法及其涂層，采用油相合成法即十八胺與硝酸鹽合成制備MO_x納米粒子，MO_x納米粒子再與納米鋁粉混合，分散于有機溶液中，加入分散劑形成懸浮液，利用電泳沉積法獲得納米鋁熱劑Al?MO_x涂層。本發明通過構筑具有良好附著力的納米鋁熱劑Al?MO_x涂層，解決當前EPD法制備Al?MO_x含能涂層與基底附著力差、容易大面積脫落、因環境失效的難題，為發展快速制備適應于復雜儲運環境、具有高能量輸出的實用型火工品器件提供普適性策略。本發明納米合成工藝條件簡單，涂層組裝速度快，適合工業成產，可廣泛的應用于國防軍工、微電機系統等眾多領域，市場應用前景好。

技術領域

本發明涉及涂層技術領域，具體涉及一種電泳沉積制備高附著力納米鋁熱劑涂層的方法及其涂層。

背景技術

鋁熱劑(Al-MO_x)，是一種由鋁(Al)和金屬氧化物(MO_x，如Fe₂O₃、CuO、Co₃O₄、NiO等)構成的混合物，在外界能夠的觸發下可以通過發生鋁熱反應(2x Al+3MO_x＝x Al₂O₃+3M+Q)釋放大量的熱量，因其優越的放熱性能、爆燃性能，因而在國防軍工領域具有獨特而重要的應用價值。伴隨21世紀對武器裝備微型化、智能化需求的日益增長，以涂層的形式實現含能材料在微電機系統(Micro Electro-mechanical System,MEMS)器件上的組裝，成為改善點火器、推進器的能量輸出的迫切訴求。相較于有機含能材料，Al-MO_x較高的觸發溫度使其儲運、使用安全性更高，其涂層的組裝制備成為國內外學者關注的焦點。

納米鋁熱劑(Al-MO_x)涂層與器件基底之間具有較好的附著力，不易在復雜的儲運和使用環境中發生脫落，是含能器件能夠滿足實際應用的先決條件之一。常用的含能材料涂層技術包括磁控濺射法、電子束噴蒸法、熱蒸法、電紡法等，這些方法通常可以獲得與器件基底具有良好附著力的含能涂層，不過也面臨著設備昂貴、操作復雜、對復雜形狀基底組裝自適應性差等問題。

除上述方法以外，2012年國外學者Sullivan首次利用電泳沉積法(Electrophoretic deposition,EPD)制備了納米Al/CuO涂層，由于EPD具有設備簡單、方法便捷、成本低廉、能自適應形狀復雜多樣的基底的優勢，將其用于制備包括Al-MO_x在內的各種含能涂層的策略受到研究學者的關注。其中最令人興奮的是，當電泳懸浮液納米粒子濃度顯著提高時，有望實現涂層的秒級(幾秒或幾十秒)制備。Zhang成功實現了Al/Fe₂O₃、Al/Co₃O₄、Al/NiO、B/Ti等多種含能涂層的EPD制備，并首次驗證了EPD在MEMS系統微點火橋上快速器件化組裝含能涂層的優勢和可行性。Guo和Yin等人實現了不同微觀形貌的基底上含能材料的制備，揭示了EPD制備含能涂層的可行性不受基底微觀形貌的影響。

然而，由于納米鋁熱劑(Al-MO_x)涂層鋁熱反應觸發溫度與燒結溫度之間的矛盾(圖5)，無法采用燒結后處理將納米鋁熱劑(Al-MO_x)涂層的微觀形貌由納米顆粒簡單堆積轉換成連續的凝固態。因此，EPD制備的含能涂層與器件基底之間極差的附著力導致容易大面積龜裂、脫落依舊成為至今無法解決的關鍵瓶頸。

發明內容

本發明的目的是提供一種電泳沉積制備高附著力納米鋁熱劑涂層的方法及其涂層，其能有效的克服上述的某種或者某些缺點。