[发明专利]多孔纤维状ZrO2陶瓷隔热材料表面的TaSi2-SiO2-BSG高发射率涂层及制备方法

说明书

本发明涉及一种多孔纤维状ZrO₂陶瓷隔热材料表面的TaSi₂‑SiO₂‑BSG高发射率涂层及制备方法。涂层的原料组分及各组分占原料总量的质量百分含量分别为：TaSi₂ 30‑50％、硼硅酸盐玻璃BSG 50‑70％、SiB₆ 0‑5％。先以二氧化硅和硼砂为原料制备硼硅酸盐玻璃，再以二硅化钽为辐射剂、硼硅酸盐玻璃为粘结剂、六硼化硅为烧结助剂，乙醇为溶液，硅溶胶为分散剂，利用提拉浸渍结合快速热处理工艺在多孔纤维状ZrO₂陶瓷隔热材料表面制备了高发射率TaSi₂‑SiO₂‑BSG涂层。所述的TaSi₂‑SiO₂‑BSG涂层厚度为100‑300μm，渗透到基体内部深度为0.5‑2mm，室温发射率大于0.85(0.3‑2.5μm波段)，在1200℃‑1400℃高温下具有优异的隔热性能，抗氧化性，抗热震性能及结合性能。

技术领域

本发明属于隔热材料制备领域，具体涉及一种多孔纤维状ZrO₂陶瓷隔热材料表面TaSi₂-SiO₂-BSG高发射率涂层及其制备方法。

背景技术

随着航空航天技术的不断发展及新的军事和国家战略需求，超高声速飞行器成为各国航天部门的研究的热点，同时也是我国新型武器系统和飞行器发展的重点和趋势。然而飞行器在高速飞行时，飞行器表面与大气之间的动态摩擦引起的气动环境极其恶劣，大量的热量会通过飞行器表面传递到系统内部，降低飞行器的服役寿命。可重复性使用热防护系统表面可以通过高发射率涂层的辐射传热将热量辐射出去，内部低热导率隔热材料能够阻止热量传递到内部结构。因此，可重复性使用热防护系统成为超高速飞行器的必然选择。

多孔纤维状ZrO₂陶瓷由于具有低密度、高温稳定性和低热导率等优异特性，被认为是能在超高温及各种恶劣环境中使用的隔热材料。因此一种多孔纤维状 ZrO₂陶瓷隔热材料表面的高发射率涂层亟待设计和开发出来。在追求涂层高发射率特性的同时，诸如抗热震，抗氧化性能同样需要考虑，然而单一的涂层组分很难满足这些综合性能。二硅化钽(TaSi₂)由于具有高熔点，合适的热膨胀系数，高硬度及良好的高温稳定性被研究与抗氧化涂层、提高难熔化合物致密性等领域。硼硅酸盐玻璃(Borosilicate glass，BSG)具有低的热膨胀系数，高温下合适的流动性和润湿性，容易封闭涂层在冷热冲击过程中产生的裂纹，是一种良好的高温密封材料和连接材料。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提出了一种多孔纤维状ZrO₂陶瓷隔热材料表面的TaSi₂-SiO₂-BSG高发射率涂层，本发明的另一目的是提供了上述TaSi₂-SiO₂-BSG高发射率涂层的制备方法。

本发明的技术方案为：多孔纤维状ZrO₂陶瓷隔热材料表面的TaSi₂-SiO₂-BSG 高发射率涂层，其特征在于涂层的原料组分及各组分占原料总量的质量百分量分别为：TaSi₂30-50％、硼硅酸盐玻璃(BSG)50-70％、SiB₆0-5％。

优选上述涂层厚度在100-300μm之间；涂层渗透到基体内部达0.5-2mm； 0.3-2.5μm波段涂层的室温发射率达0.85以上。

本发明还提供了上述多孔纤维状ZrO₂陶瓷隔热材料表面的TaSi₂-SiO₂-BSG 高发射率涂层的制备方法，其具体步骤如下：