[发明专利]一种金属表面热防护涂层结构及其制备方法、复合材料

权利要求书

1.一种金属表面热防护涂层结构，设置于金属基体表面，其特征在于，包括由内而外依次设置于所述金属基体表面的微弧氧化过渡层和陶瓷涂层，且所述陶瓷涂层包含由内至外热膨胀系数和热导率呈梯度下降的多个子层。

2.根据权利要求1所述的金属表面热防护涂层结构，其特征在于，所述子层中含有隔热组分，所述隔热组分由热膨胀系数和热导率不同的材料按比例混合而成。

3.根据权利要求2所述的金属表面热防护涂层结构，其特征在于，所述隔热组分包括氧化锆与空心玻璃微球按比例混合而成的材料、氧化铪与氧化锆空心微球按比例混合而成的材料及稀土锆酸盐与氧化铪空心微球按比例混合而成的材料中的任意一种。

4.根据权利要求1-3任一项所述的金属表面热防护涂层结构，其特征在于，所述微弧氧化过渡层的厚度为1-50μm，所述子层的厚度为1-300μm。

5.根据权利要求1-3任一项所述的金属表面热防护涂层结构，其特征在于，所述微弧氧化过渡层包括氧化镁、氧化铝、硅酸镁、硅酸铝和氧化钛中的至少一种物相。

6.一种金属表面热防护涂层结构的制备方法，用于制备如权利要求1-5任一项所述的金属表面热防护涂层结构，其特征在于，包括：

通过微弧氧化技术在金属基体表面制备微弧氧化过渡层；

配置热膨胀系数和热导率不同的多份涂料，并将多份所述涂料按热膨胀系数和热导率降低的顺序依次涂覆于所述微弧氧化过渡层上，以在所述微弧氧化过渡层表面制备陶瓷涂层。

7.根据权利要求6所述的金属表面热防护涂层结构的制备方法，其特征在于，所述涂料的配置过程包括：

配置粘结剂，将所述粘结剂与陶瓷纤维混合，制得涂料基料，将所述涂料基料分成N份；

分别向N份所述涂料基料中加入不同比例的氧化锆和空心玻璃微球，得到N份热膨胀系数和热导率不同的所述涂料，其中N为2-10。

8.根据权利要求7所述的金属表面热防护涂层结构的制备方法，其特征在于，所述粘结剂的配置过程包括：

将硅酸钠、硅酸钾、磷酸铝及硼酸钠中的至少一种与硅溶胶按体积比1:1-20:1混合，并向其中加入浓度为1-10g/100ml的固化剂，制得所述粘结剂。

9.根据权利要求7所述的金属表面热防护涂层结构的制备方法，其特征在于，所述陶瓷纤维的添加量为每100ml所述粘结剂中加入1-20g。

10.根据权利要求7所述的金属表面热防护涂层结构的制备方法，其特征在于，所述涂料的涂覆过程包括：

将所述涂料静置1-24h，将静置后的所述涂料按热膨胀系数和热导率依次降低的顺序涂覆于所述微弧氧化过渡层上，每层涂覆后室温晾干并于30-250℃下固化1-5h，冷却至室温，如此循环，直至最后一层涂覆完成。

11.一种复合材料，其特征在于，包括金属基体和如权利要求1-5任一项所述的金属表面热防护涂层结构，所述金属表面热防护涂层结构中的微弧氧化过渡层与所述金属基体之间为冶金结合，所述金属表面热防护涂层结构中的陶瓷涂层与所述微弧氧化过渡层之间为化学反应键合与机械结合。