[发明专利]一种高温复合材料抗氧化、低发射率涂层及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种制备高温复合材料抗氧化、低发射率涂层的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、基材预处理：对C/C基材进行抛光并超声处理去除表面杂质；

步骤2、过渡层制备：利用化学气相沉积法在C/C基材表面制备SiC过渡层；

步骤3、氧阻隔层制备：采用溶胶-凝胶法在过渡层表面制备莫来石-玻璃粉氧阻隔层，在1100℃～1300℃高温下退火1～2h，提高氧阻隔层的致密度；

步骤4、低发射率功能层制备：运用直流磁控溅射法在莫来石-玻璃粉氧阻隔层上制备Ir低发射率功能层；

步骤5、表层保护膜制备：运用射频磁控溅射法在Ir功能层表面制备SiO₂表层保护膜；

所述溶胶-凝胶法在过渡层表面制备莫来石-玻璃粉氧阻隔层：将质量比为：5～10:10～50:20～60:5～20的硅溶胶、 铝溶胶、 去离子水和 D270 玻璃粉制备莫来石-玻璃粉前驱体溶液，制备有过渡层C/C基材浸渍于前驱体溶液中，再在空气中干燥，然后真空下烧结，上述浸渍-干燥-烧结工艺重复5～20次；

所述步骤4直流磁控溅射法的工艺参数为：本底真空为7.0～9.0E-4Pa,靶基距为60～70mm,溅射功率为90～110W,衬底温度为200～280℃；

所述步骤5射频磁控溅射法的工艺参数为：本底真空为7.0～9.0E-4Pa,靶基距为70～80mm,溅射功率为280～360W,衬底温度为220～280℃。

2.一种如权利要求1所述方法制备的高温复合材料抗氧化、低发射率涂层，其特征在于：从内至外依次为过渡层、氧阻隔层、低发射率功能层以及表层保护膜；过渡层为与基底热膨胀系数大小匹配SiC陶瓷，氧阻隔层为具有抗氧化性能莫来石-玻璃粉复合涂层，低发射率功能层为具有低发射率的耐高温金属薄膜，表层保护膜为具有高红外透过率的耐高温的金属氧化物薄膜；所述各层依据热膨胀系数渐变的匹配原则。

3.根据权利要求2所述高温复合材料抗氧化、低发射率涂层，其特征在于：所述低发射率功能层包括：Ir、Au、Pt 、Hf、 Cr、 W 以及Mo高熔点耐温抗氧化低发射率金属。

4.根据权利要求2所述高温复合材料抗氧化、低发射率涂层，其特征在于：所述表层保护膜包括：高红外透过率的SiO₂、MgO、Al₂O₃金属氧化物薄膜。

5.根据权利要求2所述高温复合材料抗氧化、低发射率涂层，其特征在于：所述低发射率的耐高温金属薄膜在 3～5um 和 8～14um 的波段下的发射率分别为 0.118 和0.143。

6.根据权利要求2所述高温复合材料抗氧化、低发射率涂层，其特征在于：所述过渡层厚度为80～200um，所述氧阻隔层厚度为20～100um，所述低发射率功能层厚度为0.5～10um，所述表层保护膜厚度为0.5～3um。

7.一种权利要求2~6任一项所述高温复合材料抗氧化、低发射率涂层的应用，其特征在于：最表层保护薄膜提高了Ir低发射率功能层的同时提升 Ir 薄膜在高温下的使用性能和使用寿命，在1200℃服役。