[發明專利]一種基于熒光亞層的熱障/紅外低發射率一體化涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 202110656621.5
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113403566B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 黃文質;胡濤濤;張金東
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/073;C23C4/11;C23C4/06;C09K11/80;G01N21/64;G01N25/72
• 代理公司: 南寧東之智專利代理有限公司 45128
• 代理人: 黃麗華;汪治興

本發明涉及高溫紅外隱身涂層技術領域，具體公開了一種基于熒光亞層的熱障/紅外低發射率一體化涂層，所述熱障/紅外低發射率一體化涂層為多層結構，由內至外依次包括金屬粘結層、熱障陶瓷內層、稀土熒光亞層和紅外低發射率層。本發明的熱障/紅外低發射率一體化涂層，針對高溫紅外隱身涂層抗熱震壽命提升與外場原位檢測的迫切應用需求，結合稀土熒光亞層技術、熱障陶瓷層技術和高溫紅外低發射率涂層技術，在陶瓷層中加入一層稀土熒光亞層，實現紅外低發射率層的破損指示，同時利用高溫低發射率涂層的低紅外發射率特性與陶瓷層優異的隔熱特性，使得涂層具備了隔熱性能與高溫紅外隱身性能。

技術領域

本發明屬于高溫紅外隱身涂層技術領域，特別涉及一種基于熒光亞層的熱障/紅外低發射率一體化涂層及其制備方法。

背景技術

由于飛行器高溫部位紅外輻射特征信號顯著，導致其面臨紅外制導的威脅。相對而言，降低部件表面紅外發射率成為目前實現高溫部位紅外隱身的主要技術途徑，其中，高溫紅外隱身涂層具有對飛行器外形影響小、工藝簡單、成本低與可靠性高等優點，廣泛應用于航空裝備高溫部位。然而，在飛行器全壽命周期內服役過程中，由于存在零件碰撞、摩擦、以及發動機局部超溫等現象，紅外低發射率層容易出現脫落、燒蝕、磨損等損傷情況。為了維持飛行器全壽命周期內穩定的紅外隱身特性，對涂層損傷部位必須要盡早發現、精準定位、準確評估、快速修復。因此需要新的檢測和評估手段，能夠在現場(車間、停機坪、機庫等)快速且準確地檢測出飛行器隱身性能的變化，給出維修意見，減少飛行器維修所需要的時間和成本。但是，目前對高溫紅外隱身涂層體系缺乏系統的維護保障技術，對涂層性能無法準確監測，外場快速在線檢測手段相對落后，沒有成熟的技術用于隱身材料損傷的先期發現、準確定位，難以實現全壽命周期內涂層的性能評估，設計一種具備快速原位檢測功能的高溫紅外低發射率涂層已成為本專業技術人員關注的主要技術難題。因此，本發明重點針對高溫紅外隱身涂層全壽命周期內涂層可設計、可檢測、可評估的應用需求，公開了一種基于熒光亞層的熱障/紅外低發射率一體化涂層及其制備方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于熒光亞層的熱障/紅外低發射率一體化涂層及其制備方法，從而克服背景技術中提到的不足與缺陷。

為實現上述目的，本發明提出的技術方案為：

一種基于熒光亞層的熱障/紅外低發射率一體化涂層，所述熱障/紅外低發射率一體化涂層為多層結構，由內至外依次包括金屬粘結層、熱障陶瓷內層、稀土熒光亞層和紅外低發射率層。

本發明的上述技術方案主要基于以下原理：由于稀土離子特殊的4f電子組態能級、4f5d能級及電荷轉移帶結構，使得稀土發光材料的吸收、激發和發射光譜展現出范圍寬且內涵豐富的光學光譜和發光特性。將稀土熒光離子作為激活劑摻雜進入陶瓷晶格中得到具有熒光特性的稀土發光材料，稀土熒光亞層即為利用稀土發光材料在特定波長紫外光照射下能發出肉眼可見、單色性好的熒光的陶瓷層，用于涂層破損或脫落區域的指示。通常稀土發光材料摻雜的激活劑離子含量較少，在具備優異的熒光特性的同時，陶瓷材料本身的晶體結構不改變，因此不會影響涂層熱物理性能。

優選的，上述熱障/紅外低發射率一體化涂層中，所述金屬粘結層為MCrAlY涂層，M為Co、Ni或CoNi；所述熱障陶瓷內層為6～8YSZ(質量分數為6～8％的氧化釔穩定氧化鋯)陶瓷層。