[发明专利]镀镍碳化硼/铝复合涂料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，特别涉及一种镀镍碳化硼/铝复合涂料、其制备方法、其作为空 间防护涂层的应用以及带有该涂层的空间防护材料。

背景技术

低地球轨道距离地面100km-1000km，是对地观测卫星、气象卫星、空间站等航天器 的运行区域。该轨道区域的空间环境很恶劣，存在很多破坏航天飞行器的因素，如原子氧 对材料表面的腐蚀；空间电子和质子辐射使有机材料性能劣化；宇宙射线导致材料和电子 器件的辐射损伤；地球辐射带对航天器的电干扰等。随着开发利用空间资源的日益增长， 对航天器的设计寿命(30年或更长)和可靠性提出了更高的要求，使得新型具有优异综 合防护材料的研究越来越显示出重要性和紧迫性。

优异的低地球轨道航天器防护涂层要求具有抗原子氧氧化，抗空间辐射，宇宙射线和 紫外线辐射等性能。由于低地球轨道环境的复杂性，单一的防护材料的性能很难满足多样 的防护要求，多种材料复合而成的复合防护涂层是低地球轨道航天器防护涂层材料发展的 必然趋势。在近地航天器上经常使用铝合金作为防护材料，铝在空间原子氧和紫外辐射等 因素的作用下形成了氧化铝层，由于氧化铝是不与原子氧反应的，从而也就减小了材料的 原子氧剥蚀程度，提高了材料的抗原子氧剥蚀性能。然而这种材料的辐射防护性能较差。

在诸多辐射防护材料中，碳化硼以其优异的中子、质子和电子吸收性能和低的二次电 子发射率被广泛应用于各种辐射防护领域。除此之外，碳化硼还具有很好的抗弹能力，而 用于装甲和防弹领域。但是碳化硼的一个主要缺点是其抗氧化能力不足，在原子氧的作用 下，碳化硼会被氧化为氧化硼而失去其优异的防护性能。因此综上分析可知，由抗原子氧 氧化能力极强的铝和辐射防护性能优异的碳化硼制成的碳化硼/铝复合涂层将会是一种具 有良好空间防护性能的材料。

喷涂法，包括火焰喷涂和等离子喷涂，是一种广泛使用的表面涂层制备技术，其具有 操作简单，可以大面积涂覆，成本低等优点。但是由于碳化硼具有很高的熔点，即使采用 等离子喷涂技术也无法获得高致密度的涂层，要获得高致密度的喷涂碳化硼涂层，必须要 附加一些额外的装置，如高压设备、电磁加速设备，这些附加机构的存在会大大提高喷涂 成本。另外由于碳化硼和铝之间的润湿性较差，直接采用碳化硼颗粒与铝粉混合进行喷涂 无法制备高碳化硼含量的复合涂层。因此降低喷涂成本并制备高碳化硼含量的复合涂层是 亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述缺陷，提供一种高碳化硼含量的镀镍碳化硼/铝复合涂 料。

本发明的另一个目的是提供一种本发明的镀镍碳化硼/铝复合涂料的制备方法。

本发明还有一个目的是将本发明的镀镍碳化硼/铝复合涂料作为空间防护涂层的应用。

本发明再一个目的是一种带有本发明镀镍碳化硼/铝复合涂层的空间防护材料。

本发明提供了一种镀镍碳化硼/铝复合涂料，其组成包括：重量百分比为54-79％的镀 镍碳化硼颗粒，21-46％的铝粉。优选重量百分比为68％的镀镍碳化硼颗粒和32％的铝粉。

本发明还提供了一种制备本发明的镀镍碳化硼/铝复合涂料的方法，包括以下步骤：

1)原料碳化硼颗粒的预氧化处理，处理方法为在500-700℃煅烧0.5-1h；

2)碳化硼颗粒的化学镀镍处理，镀液配方为：NiSO₄·2H₂O35-45g/L、NaH₂PO₂·H₂O 28-35g/L、NH₄Cl30-45g/L及Na₃C₆H₅O₇·2H₂O(二水合柠檬酸三钠)20-27g/L，镀液pH 值为9-11，镀覆时间为7-9min，施镀温度为60-80℃，镀层厚度为5-8μm；

3)将经步骤2)制备的镀镍后的碳化硼和铝粉按重量百分比分别为54-79％和21-46％ 配制；

4)将经步骤3)配制后的混合物，以无水乙醇为介质，放在磁力搅拌机上进行搅匀， 搅拌1-2h，过滤，将混合粉体放置在空气中自然风干，由此得到本发明的镀镍碳化硼/铝复 合涂料。

上述原料碳化硼颗粒的粒度为150-250目，铝粉粒度为160-250目。