[发明专利]一种耐超高温红外辐射粉末、涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐超高温红外辐射粉末、涂层及其制备方法。所述耐超高温红外辐射粉末以HfO₂粉和HfC粉为主要原料，向其中加入水和粘结剂配制均匀浆料，然后依次经喷雾造粒、高温焙烧而成；将所得耐超高温红外辐射粉末进行热喷涂即得耐超高温红外辐射涂层。本发明所得红外辐射涂层，常温下全波段法向全发射率可达0.85，且随着高温的提升有缓慢上升的趋势，能够满足超高温环境下(≥1600℃)的使用条件；且涉及的制备工艺简单、合成时间短、能耗低，制备的红外辐射涂层具有全波段发射率高、抗氧化性好、热稳定好等优点，具有重要的研究和应用前景。

技术领域

本发明属于功能涂层材料与制备技术领域，具体涉及一种耐超高温红外辐射粉末、涂层及其制备方法。

背景技术

红外辐射陶瓷材料因其具有高辐射率、优良的高温力学性能和化学稳定性等优点，在航空航天、医疗保健、新型建筑材料、工业窑炉、催化净化、动植物培育等领域应用广泛。尤其在航天和军事领域，飞行器从天空穿越大气层返回地面时，由于大气摩擦而使飞行器表面生热，其外表温度高达1000℃以上；如果不采取有效的防热措施，将可能导致飞行器在空中烧毁，造成灾难性事故。解决的有效措施之一就是在飞行器蒙皮表面喷涂高温高辐射率的红外陶瓷涂层，进行辐射散热。随着科技的进步和现代作战技术的不断提升，飞行器重载和极速的发展趋势必将导致飞行器表面与大气之间的摩擦加剧，温升加大，从而对已有的红外辐射涂层性能提出挑战。

目前，高温环境中使用的高辐射率的红外陶瓷涂层，按照其构成大致可以分为非氧化物和氧化物两大类。以SiC、ZrB₂、MoSi₂为代表的碳化物、硼化物和硅化物涂层，虽然发射率较高，然而高温有氧环境下极易被氧化，从而限制了此类涂层的应用。另一类氧化物涂层主要包括：金属氧化物和矿物型结构物质(如堇青石结构、尖晶石结构、钙钛矿结构、磁铅矿结构等)。其中，以尖晶石结构为代表的涂层因其高温抗氧化性好、红外发射率高、辐射性能衰减缓慢等特点，受到国内外广泛关注。然而据相关报道，此类涂层使用温度上限不超过1600℃。一旦超过该温度，涂层易发生气化失效。故发展适用于超高温下(≥1600℃)的高辐射率的红外辐射陶瓷材料及涂层具有重要意义。

发明内容

本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供了一种抗氧化性好、热稳定性高、红外发射率高，并可满足超高温应用环境(≥1600℃)的新型红外辐射陶瓷材料，并给出了对应涂层的制备方法；该涂层制备具备工艺简单、合成时间短、能耗低等特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种耐超高温红外辐射粉末，它以HfO₂粉和HfC粉为主要原料，向其中加入水和粘结剂配制均匀浆料，然后依次经喷雾造粒、高温焙烧而成。

上述方案中，所述超高温条件为1600℃以上。

上述方案中，所述原料中HfO₂粉和HfC粉所占质量百分比分别为：60～97％和3～40％。

上述一种超高温红外辐射粉末的制备方法，包括如下步骤：

1)以HfO₂粉和HfC粉为主要原料，向称取的原料中加入水和粘结剂，研磨制得均匀浆料；

2)对所得料浆进行喷雾造粒，制得球形颗粒粉末；

3)将步骤2)所得粉末进行高温焙烧，高温焙烧后筛分，即得适合于热喷涂工艺的超高温红外辐射粉末。

上述方案中，步骤1)中所述水与原料的体积比为(1～1.5):1；粘接剂占原料用量的质量百分比为3～5％。

上述方案中，所述研磨时间不少于1h。

上述方案中，所述喷雾造粒步骤中，干燥塔的温度为160～200℃，料泵的转速为2000～4000 r/min。