[发明专利]一种耐高温高发射率涂层及其制备方法

说明书

本发明提出一种耐高温高发射率涂层及其制备方法，采用双层结构，由内涂层和外涂层构成，内涂层由内层涂料涂敷在基体上经干燥烧结而成，外涂层由外层涂料涂敷在内涂层上经干燥烧结而成。本发明两层涂层中组分含量的梯度变化，减小内涂层与基体、内外涂层之间的热膨胀系数(CTE)的不匹配性，保证涂层在高温下的有效服役。

技术领域

本发明涉及一种耐高温高发射率涂层及其制备方法，属于耐高温涂料技术领域。

背景技术

再入式飞行器在高速穿过大气层的过程中外表面承担着剧烈的气动加热负荷，如何降低高能的热负荷对飞行器的影响成为提高服役寿命及效率的关键因素。2003年美国哥伦比亚号航天飞机在德克萨斯州上方解体坠毁，航天飞机失事的原因是外部燃料箱表面的一块泡沫材料脱落，击中飞机左翼前缘的隔热板，当航天飞机返回经过大气层时，剧烈的摩擦导致高温热空气从左翼损伤部位进入机体，局部温度高达1500℃，氧化腐蚀由局部向整体扩散，使机体燃烧解体，导致悲剧的发生。由此可以看出，隔热材料的有效服役对整个飞行器的飞行安全起着至关重要的作用。针对一些隔热效果显著但是基体强度不佳的隔热材料的使用，提出的思路是在隔热材料表面涂覆一层耐高温的高发射率涂层，不仅对内部的基体起到物理的防护作用，所含有的高发射率组分帮助基体散发一部分表面能量，起到热防护作用。

中国专利CN105237044A中介绍了一种多孔ZrO₂陶瓷表面TaSi₂-SiO₂-BSG(硼硅酸盐玻璃)高发射率涂层，该涂层以硼硅酸盐玻璃为粘结剂、TaSi₂为辐射剂、SiB₆为烧结助剂，硅溶胶为分散剂，利用提拉浸渍结合快速热处理涂覆于多孔ZrO₂陶瓷表面，制备出1200～1400℃下有优异隔热性能的玻璃涂层，但该涂层无法在1400℃下使用。

中国专利CN106673709A中介绍了一种在多孔ZrO₂陶瓷、莫来石陶瓷表面的高发射率硅化物-玻璃杂化涂层，涂层由金属硅化物(MoSi₂、WSi₂、TaSi₂中的一种或几种)、硼硅玻璃、SiB₆、硅粉组成。涂层中选用的硼硅玻璃为Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂玻璃、BaO-Al₂O₃-SiO₂玻璃、Y₂O₃-Al₂O₃-SiO₂玻璃中的一种或几种，该杂化玻璃在经历1500℃下处理50h后，发射率仍保持在0.85以上。但该涂层存在与基体的匹配性以及高发射组分在使用过程中易氧化从而降低发射率的问题。

中国专利CN105502946A中公布了一种高发射率涂层及其制备方法，玻璃涂层的主要成分为玻璃粉料、水、陶瓷分散剂。将涂层溶液喷涂到基体表面后，在1000～1280℃下进行烧结，所制备的高发射率涂层的半球全谱发射率不低于0.9，但是该涂层的最高使用温度仅为1300℃。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种耐温性好(长时60min耐受1400℃高温)、高温下长时间有效服役、具有较高发射率的耐高温高发射率涂层及其制备方法。

本发明的技术解决方案：一种耐高温高发射率涂层，采用双层结构，由内涂层和外涂层构成，所述的内涂层由内层涂料涂敷在基体上经干燥烧结而成，所述的外涂层由外层涂料涂敷在内涂层上经干燥烧结而成，所述的基体是以耐高温氧化物为主要成份的多孔隔热材料；

所述的内层涂料质量分数如下：

所述的外层涂料质量分数如下：