[發(fā)明專利]石英纖維增強(qiáng)石英基復(fù)合材料表面抗雨蝕無機(jī)涂層及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210833679.7
• 申請(qǐng)日: 2022-07-15
• 公開（公告）號(hào): CN115231952B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李俊生;李端;劉榮軍;王衍飛;萬帆;李學(xué)超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B41/87
• 分類號(hào): C04B41/87
• 代理公司: 長沙國科天河知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 43225
• 代理人: 邱軼

本發(fā)明公開了石英纖維增強(qiáng)石英基復(fù)合材料表面抗雨蝕無機(jī)涂層及其制備方法，包括以下步驟：1)自制出一種原材料無機(jī)粉體；2)通過配方設(shè)計(jì)，制備出一種新型抗雨蝕漿料；3)將所制漿料施工于高溫天線罩材料表面，在天線罩材料可承受溫度范圍區(qū)間內(nèi)，短時(shí)間實(shí)現(xiàn)局部高度致密化，形成高致密度、均勻、光滑的無機(jī)抗雨蝕涂層。本發(fā)明制備得的石英纖維增強(qiáng)石英基復(fù)合材料表面抗雨蝕無機(jī)涂層經(jīng)1000℃熱震不開裂，莫氏硬度達(dá)6以上，且對(duì)天線罩介的電性能無影響，使得天線罩在保持電傳輸效率的同時(shí)，有著良好的抗雨蝕和抗熱震穩(wěn)定性，滿足其在導(dǎo)彈等高馬赫數(shù)飛行器的長時(shí)間應(yīng)用需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高溫透波復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及石英纖維增強(qiáng)石英基復(fù)合材料表面抗雨蝕無機(jī)涂層及其制備方法。

背景技術(shù)

天線罩位于飛行器最前端，不僅是彈體的結(jié)構(gòu)件，還是雷達(dá)制導(dǎo)系統(tǒng)的重要組成部分，是導(dǎo)彈在高速飛行條件下實(shí)現(xiàn)精確制導(dǎo)的重要保證，更是精確制導(dǎo)武器系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵部件。為了保護(hù)航天飛行器在惡劣環(huán)境條件下的通訊、遙測、制導(dǎo)、引爆等系統(tǒng)的正常工作，天線罩應(yīng)具備導(dǎo)流、防熱、透波、承載等多種功能。

經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，天線罩材料經(jīng)過了如下的發(fā)展路線：纖維增強(qiáng)塑料→陶瓷材料(氧化鋁陶瓷、微晶玻璃、石英陶瓷、氮化物陶瓷等)→陶瓷基復(fù)合材料。石英纖維增強(qiáng)石英陶瓷基透波復(fù)合材料具有密度低、熱膨脹系數(shù)低、機(jī)械強(qiáng)度高、耐熱沖擊性能好、耐高溫、耐腐蝕和高溫介電性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前高馬赫數(shù)導(dǎo)彈天線罩的主流材料。

現(xiàn)已有相關(guān)的研究，例如中國專利申請(qǐng)?zhí)?01110138725.3公開了石英纖維增強(qiáng)石英基復(fù)合材料表面無機(jī)復(fù)合涂層的制備方法，包括表面處理、涂層漿料制備、噴涂、熱處理及涂覆修飾材料，其熱處理溫度為500-650℃，利用碳酸鋰、氫氧化鋁和二氧化硅三者在高溫煅燒下發(fā)生固相反應(yīng)，通過控制三者間的比例制備低膨脹陶瓷材料；同時(shí)引入硼酸鹽或磷酸鹽等制備低溫助熔劑以降低材料整體的熔融溫度；最后利用無機(jī)硅樹脂的固化水解反應(yīng)在過渡層表面形成一層更致密的保護(hù)層，達(dá)到修飾及雙層保護(hù)的效果，該發(fā)明獲得的無機(jī)復(fù)合涂層材料防潮性能好，與石英纖維增強(qiáng)石英基復(fù)合材料有良好的物理化學(xué)匹配性，同時(shí)可改善材料的介電性能。

但是，以石英纖維增強(qiáng)石英陶瓷基復(fù)合材料為代表的透波陶瓷基復(fù)合材料孔隙率高(約10％-25％)，抗雨蝕性能差，無法滿足導(dǎo)彈等高馬赫數(shù)飛行器穿越雨區(qū)時(shí)的抗雨蝕要求。石英纖維增強(qiáng)石英陶瓷基復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)只有1×10^-6，低于大多數(shù)無機(jī)材料的熱膨脹系數(shù)，因此，要在其表面制備具有抗熱震性能的無機(jī)涂層具有較大技術(shù)難度。

開展在石英纖維增強(qiáng)石英基復(fù)合材料及其天線罩表面制備滿足高馬赫數(shù)飛行要求的抗雨蝕涂層的研究很有必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有天線罩的石英纖維增強(qiáng)石英陶瓷基復(fù)合材料等孔隙率高、抗雨蝕性能差，無法滿足導(dǎo)彈等高馬赫數(shù)飛行器穿越雨區(qū)時(shí)的抗雨蝕要求的問題，提供了石英纖維增強(qiáng)石英基復(fù)合材料表面抗雨蝕無機(jī)涂層及其制備方法，是透波陶瓷基復(fù)合材料表面抗雨蝕無機(jī)涂層及其制備方法，該涂層可以經(jīng)受住導(dǎo)彈高速飛行過程中的氣動(dòng)加熱熱沖擊，具備優(yōu)良的透波性能，且莫氏硬度高達(dá)6，具有良好的抗雨蝕性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的原理在于：

本發(fā)明利用自制無機(jī)粉體作為制備石英纖維增強(qiáng)石英基復(fù)合材料表面抗雨蝕無機(jī)涂層的填料，添加粘結(jié)劑、分散劑等，通過配方設(shè)計(jì)，制備出一種新型無機(jī)抗雨蝕漿料；在此基礎(chǔ)上，將所得漿料涂覆在天線罩罩頭部位，通過燒結(jié)固化工藝過程，使得漿料在天線罩材料可承受溫度范圍區(qū)間內(nèi)短時(shí)間實(shí)現(xiàn)局部高度致密化，形成高致密度、均勻、光滑的石英纖維增強(qiáng)石英基復(fù)合材料表面抗雨蝕無機(jī)涂層。

石英纖維增強(qiáng)石英基復(fù)合材料表面抗雨蝕無機(jī)涂層的制備方法，包括以下步驟：