[发明专利]一种铝合金表面吸波功能性防护涂层及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及铝合金领域，具体为一种铝合金表面制备吸波功能性防护涂层的方法以及应用该方法制备的各种涂层。

背景技术：

隐身技术已经在发达国家飞速发展，并已应用于先进武器装备中，对我国的军事安全构成极大的威胁，作为军事领域中首要的高技术被列为“竞争战略”的基本要素。近年来，随着先进红外/紫外探测器、毫米波段雷达等新型先进探测器的相继问世以及一体化防御系统效能亟待提高对原有装备的隐身技术提出了更为严峻的挑战。再者，近年来，空间电磁波的急剧增加，对人身安全、设备稳定产生了不能忽视的影响。吸波技术作为提高武器系统隐身能力以及减少电磁波对人体、电子设备影响的有效手段，在武器装备和电子产品领域具有重大应用需求。

铝合金材料具有比重小，导热、导电性能高，抗腐蚀性能和塑性好，色泽美观，无低温脆性，易于成型等优点，一直是航空、航天中应用最广泛的金属结构材料，是轻量化首选的轻质结构材料，被用于制造飞机的蒙皮、隔框、长梁、珩条以及运载火箭和宇宙飞行器结构件等零部件。铝合金除了在航空、航天工业中被大量使用以外，也广泛地应用到国民经济和人民日常生活的各个领域，如交通运输、建筑工业、电气工业等工业部门。

在铝合金的基础之上，如能实现其表面吸波防护涂层，研制既有电磁波吸收功能和表面综合防护性能又有承载能力的铝合金部件，将对铝合金在航空航天、武器装备、民用产品等领域具有不可估量的战略意义。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种铝合金表面吸波功能性防护涂层及其制备方法，为了提高铝合金表面的耐蚀性能同时使其具备吸波功能，包括利用微弧氧化技术制备氧化陶瓷层，提高铝合金表面耐蚀性，吸波涂层复合技术进一步提高微弧氧化层的耐蚀性能，并使涂层具备吸波功能。

本发明的技术方案如下：

一种铝合金表面吸波功能性防护涂层，底层为微弧氧化技术制备的多孔陶瓷层，在多孔陶瓷层基础上涂覆一层梯度结构的吸波涂层。

本发明中，多孔陶瓷层的技术参数范围如下：

陶瓷层厚度为30～80μm，盐雾实验(ASTM B117标准)≥5000h，孔隙率为5～10％，平均孔径为100～200nm，结合强度≥70MPa，显微硬度为800～1500HV_0.1。

本发明中，吸波涂层的技术参数范围如下：

涂层厚度为1～2mm，吸波剂粒径为20～100nm，吸收频宽(反射损耗＜-10dB)≥3GHz。

本发明中铝合金表面吸波功能性防护涂层的制备方法，包括如下步骤：

A.将待加工铝合金表面置于电解液中，针对不同的铝合金，所述电解液包括以下几种成分：浓度为5～30g/L的硅酸钠，浓度为1～10g/L的氢氧化钠，浓度为1～5g/L尿素，其余为水。然后，将待加工合金表面作为电极，惰性导体(石墨)作为所述待加工合金表面的对电极，上述两个电极与电源构成电解回路，电源施加直流或交流脉冲电压，工艺参数如下：

脉冲频率在20～3000Hz范围内调整，在待加工合金表明为阳极情况(阳极化)下电解电压在20～800V范围内变化；在待加工合金表明为阴极情况(阴极化)下电解电压在20～400V范围内变化。这一步骤可以进一步细化为：同时施加交流脉冲电压，阳极化和阴极化电压脉冲幅值可相同也可不同，可分别稳定控制在电压变化范围的某一水平上，也可同步提升或降低，也可分别反方向变化，控制施加时间1～5h。从而，在铝合金表面形成厚度为30～80μm的多孔陶瓷层。

B.吸波涂层主要由吸波剂和树脂组成，按质量比吸波剂∶粘结剂＝(1～4)∶(1～4)，将吸波剂添加到粘结剂中，升温到50～90℃，经搅拌使其均匀弥散。

所述吸波剂为锶铁氧体粉末、羰基铁粉、钛酸钡粉末、炭黑粉末，吸波剂颗粒的大小为20～100nm，所述粘结剂为环氧树脂。

吸波剂与粘结剂的质量比为：

(1)锶铁氧体粉末∶环氧树脂＝(2～4)∶(1～3)；

(2)羰基铁粉∶环氧树脂＝(1～4)∶(1～3)；

(3)钛酸钡粉末∶环氧树脂＝(1～4)∶(1～3)；

(4)炭黑粉末∶环氧树脂＝(2～3)∶(3～4)。

C.将步骤B制备的涂料，加入固化剂聚酰胺，聚酰胺与环氧树脂质量比为(0.2～0.5)∶(0.5～1.5)，均匀涂覆(喷涂或刷涂)步骤A制备的材料表面形成组分梯度变化的涂层，固化温度为20～90℃，固化时间为5～12h，涂层厚度为1～2mm。

本发明的有益效果是：