[发明专利]一种用于基材表面抗激光烧蚀涂层及制备方法

说明书

本发明公开了一种用于基材表面抗激光烧蚀涂层及制备方法，属于表面处理工程技术领域。采用超音速等离子喷涂技术在铝合金表面制备钼氧化锆隔热层，采用超音速等离子喷涂耦合冷喷涂制备梯度氧化锆铝过渡层，再采用冷喷涂技术制备铝石墨烯反射层。所制备抗激光烧蚀涂层厚度可控，涂层结合强度高、孔隙率低，具有良好的隔热性能、反射性，可抵抗高功率密度激光烧蚀。此外本发明的制备方法具有操作简单方便灵活、工艺稳定、过程可控等特点，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种用于基材表面的抗激光烧蚀涂层及其制备方法，属于表面处理工程技术领域，特别涉及一种在铝合金表面冷喷涂制备抗激光烧蚀涂层方法，所述的基材为铝或铝合金。

背景技术

高能激光具备传播速度快、间歇时间短、杀伤威力大、发射精度高、抗干扰能力强等特点，其最主要的破坏形式是高度局域化激光能量对材料产生的热致破坏。高能激光辐射飞行器后使其受力构件温度升高，材料拉伸、压缩强度下降，导致飞行器结构强度降低，使飞行器在自身应力作用下遭到破坏。如根据飞行器强度设计准则，采用铝合金材料作壳体，只要使壳体的温度增加200℃，就会使运动中飞行器由于它们自身的应力作用而遭到破坏。从激光与材料相互作用的角度出发，在激光辐射到材料表面发生反射、吸收和能量转换方面进行防护。。

强激光对飞行器的辐射，使飞行器的受力构件温度升高，导致抗拉、抗压强度下降，从而降低飞行器的结构强度，使其在自身应力作用下遭到破坏，这是目前最主要的一种强激光热破坏效应，所需要的能量最大也不超过10³～10⁴W/cm²。

基于此，期望获得一种抗激光烧蚀的涂层，附于在诸如飞行器表面上，以形成对激光防护。

发明内容

本发明的技术解决问题是：为了克服现有技术的不足，本发明提出一种用于基材表面抗激光烧蚀涂层及制备方法，即在铝合金表面超音速等离子喷涂和冷喷涂结合制备钼氧化锆隔热/氧化锆铝过渡/铝石墨烯反射复合抗激光功能涂层，所制备抗激光烧蚀涂层厚度可控，涂层结合强度高、孔隙率低，具有良好的隔热性能、反射性，可抵抗高功率密度激光烧蚀。

为了实现上述目的，本发明通过以下几个方面实现：

第一方面，本发明提出了一种用于基材表面的抗激光烧蚀涂层，所述的基材为铝或铝合金，该抗激光烧蚀涂涂层包括隔热层、过渡层和反射层，隔热层位于基材表面，过渡层位于隔热层上，反射层位于过渡层上；隔热层材料为纯钼和氧化锆，过渡层材料为递减氧化锆和递增纯铝，反射层材料为纯铝和石墨烯。

优选地，隔热层分为钼层和氧化锆层，钼层的原料为纯钼粉末，氧化锆层原料为8％氧化钇稳定的氧化锆粉末。

优选地，过渡层为氧化锆和铝的梯度分布，其原料为质量分数8％氧化钇稳定的氧化锆粉和铝粉。

优选地，过渡层中氧化锆粉的平均粒径为45～90μm，过渡层中铝粉的平均粒径为15～50μm。

优选地，过渡层中铝的体积分数沿隔热层向反射层方向由10％依次递增至90％。

优选地，过渡层的厚度为200μm～400μm，过渡层的孔隙率1％～3％，过渡层与隔热层的结合强度25MPa～45MPa。

优选地，反射层的原料为铝粉和石墨烯，铝粉和石墨烯进行混合，得到铝石墨烯。

优选地，反射层中石墨烯颗粒的平均粒径为10nm～1μm，反射层中铝粉的平均粒径为15μm～50μm。

优选地，铝石墨烯中石墨烯的体积分数为15％～45％。

优选地，反射层的厚度为200μm～400μm，反射层的孔隙率1％～3％，反射层与过渡层的结合强度25MPa～50MPa。