一种热障陶瓷复合材料涂层及其制备方法

本发明涉及吸波涂层，尤其涉及一种热障陶瓷复合材料涂层及其制备方法。

背景技术：

1、传统的高温吸波材料通常由吸波剂和吸波载体组成。吸波剂主要有碳纤维、碳纳米管及其复合材料、以及sic及其复合材料等。吸波载体考虑到高温承载及其与吸波剂的匹配性，主要采用si3n4、al2o3、aln和磷酸盐玻璃等。由于目前高温吸波材料普遍热导率较高，并且受限于涂层的制备方法，高温吸波涂层存在不耐高温(<350℃)、与基体的结合强度低、抗热冲击和隔热性能较差的缺点，难以满足高速飞行器对涂层兼具吸波、耐高温、抗热震和隔热需求。热障陶瓷具有熔点高、热导率低、密度低的特点，沉积在基体表面形成的涂层具有耐高温隔热作用，从而提高基底的耐高温性能。热障陶瓷涂层主要采用大气等离子喷涂(aps)制备，通过将粉末送入高温高速等离子体焰流中发生瞬间熔化并加速撞击到基体表面，发生铺展沉积形成较致密的涂层。热障陶瓷通常没有吸波性能，通过aps喷涂制备的涂层，对基体的热防护无法兼顾高温隔热和电磁隐身要求。而传统的高温吸波材料aps喷涂热稳定性差，喷涂过程中发生氧化烧蚀，难以沉积形成涂层。

技术实现思路

1、针对传统的高温吸波涂层和热障陶瓷涂层均难以兼顾高温吸波和低热导率的问题，本发明提供一种热障陶瓷复合材料涂层及其制备方法，制备的热障陶瓷复合材料涂层具有较优的高温隔热性能和吸波性能。

2、本发明提供了一种热障陶瓷复合材料涂层的制备方法，包括以下步骤：

3、a)将lamgal11o19粉末、fesial粉末、水、柠檬酸铵和阿拉伯胶进行球磨混合，得到第一浆料；

4、b)将所述第一浆料进行喷雾造粒，得到球形团聚粉末；

5、c)采用所述球形团聚粉末通过aps技术在基体上形成热障陶瓷复合材料涂层。

6、优选的，所述lamgal11o19粉末的制备方法包括以下步骤：

7、a1)按照lamgal11o19的化学计量比，将la2o3、al2o3、mgo和水进行球磨混合，得到第二浆料；

8、a2)将所述第二浆料进行喷雾造粒，得到粉末；

9、a3)将所述粉末在1550～1600℃下进行固相反应，得到lamgal11o19粉末。

10、优选的，步骤a1)中，所述la2o3、al2o3和mgo的质量总和与水的质量比为1：1.5～2；

11、所述球磨混合采用氧化锆研磨球，研磨球包括直径为10mm的研磨球和直径为5mm的研磨球，质量比为1：1；

12、所述球磨的球料比为1：1～2；

13、所述球磨的时间为6～12h。

14、优选的，步骤a2)中，所述喷雾造粒后，还包括：将所述喷雾造粒后的粉末过40目筛，得到的筛下粉末即为所需粉末；

15、步骤a3)中，所述固相反应的时间为10～14h；

16、所述lamgal11o19粉末的尺寸≤5μm。

17、优选的，所述fesial粉末中元素的质量百分含量为：si 9.2％～9.7％，al5.2％～5.6％，杂质o≤0.3％，fe余量；

18、所述fesial粉末为球形颗粒，粒径为-500目。

19、优选的，所述lamgal11o19粉末和fesial粉末的质量比为30～50：50～70；

20、所述lamgal11o19粉末和fesial粉末的质量总和与水、柠檬酸铵和阿拉伯胶的质量比为100：200：0.6～1：1.5～2.5。

21、优选的，步骤a)中，所述球磨混合采用氧化锆研磨球，研磨球包括直径为10mm的研磨球和直径为5mm的研磨球，质量比为1：1；

22、所述球磨的球料比为1：1～2；

23、所述球磨的时间为2～12h。

24、优选的，步骤b)中，所述球形团聚粉末的粒径为-100目；

25、所述喷雾造粒后，还包括：将所述喷雾造粒后的粉末过100目筛，得到的筛下粉末即为所需粉末。

26、优选的，步骤c)中，采用所述球形团聚粉末通过aps技术在基体上形成热障陶瓷复合材料涂层具体包括：

27、用送粉管将所述球形团聚粉末送入等离子焰流中瞬间加热熔化并加速，撞击到基体表面发生铺展沉积，通过反复喷涂，在所述基体上形成热障陶瓷复合材料涂层；

28、所述基体包括石墨基体或ta15钛合金基体；

29、所述基体在使用前，还包括：采用刚玉砂对基体表面进行喷砂处理；

30、所述喷涂过程中，喷涂电流为500～700a，喷涂功率为30～40kw，等离子气体为氩气和氢气，氩气流量为30～40slpm，氢气流量为10～20slpm，载气氩气流量为2.5～3.0slpm，喷涂距离为90～110mm；

31、所述热障陶瓷复合材料涂层的厚度为1.5～2.5mm。

32、本发明还提供了一种上文所述的制备方法制得的热障陶瓷复合材料涂层。

33、本发明提供了一种热障陶瓷复合材料涂层的制备方法，包括以下步骤：a)将lamgal11o19粉末、fesial粉末、水、柠檬酸铵和阿拉伯胶进行球磨混合，得到第一浆料；b)将所述第一浆料进行喷雾造粒，得到球形团聚粉末；c)采用所述球形团聚粉末通过aps技术在基体上形成热障陶瓷复合材料涂层。本发明中，lamgal11o19粉末可以与fesial粉末很好的配合，得到的复合粉体具有良好的大气等离子喷涂稳定性，同时，配合其他组分作用，通过aps技术制备的热障陶瓷复合材料涂层具有结合力强、耐高温、低热导率、抗热震和优良高温吸波性能等优点，从而克服了热障涂层兼顾耐高温隔热和电磁隐身要求的难题。

技术特征：

1.一种热障陶瓷复合材料涂层的制备方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述lamgal11o19粉末的制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤a1)中，所述la2o3、al2o3和mgo的质量总和与水的质量比为1：1.5～2；

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤a2)中，所述喷雾造粒后，还包括：将所述喷雾造粒后的粉末过40目筛，得到的筛下粉末即为所需粉末；

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述fesial粉末中元素的质量百分含量为：si 9.2％～9.7％，al 5.2％～5.6％，杂质o≤0.3％，fe余量；

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述lamgal11o19粉末和fesial粉末的质量比为30～50：50～70；

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中，所述球磨混合采用氧化锆研磨球，研磨球包括直径为10mm的研磨球和直径为5mm的研磨球，质量比为1：1；

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中，所述球形团聚粉末的粒径为-100目；

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤c)中，采用所述球形团聚粉末通过aps技术在基体上形成热障陶瓷复合材料涂层具体包括：

10.权利要求1～9任意一项所述的制备方法制得的热障陶瓷复合材料涂层。

技术总结
本发明涉及吸波涂层技术领域，尤其涉及一种热障陶瓷复合材料涂层及其制备方法。所述热障陶瓷复合材料涂层的制备方法包括：A)将LaMgAl11O19粉末、FeSiAl粉末、水、柠檬酸铵和阿拉伯胶进行球磨混合，得到第一浆料；B)将所述第一浆料进行喷雾造粒，得到球形团聚粉末；C)采用所述球形团聚粉末通过APS技术在基体上形成热障陶瓷复合材料涂层。本发明中，LaMgAl11O19粉末可以与FeSiAl粉末很好的配合，得到的复合粉体具有良好的大气等离子喷涂稳定性，同时，配合其他组分作用，通过APS技术制备的热障陶瓷复合材料涂层具有结合力强、耐高温、低热导率、抗热震和优良高温吸波性能等优点。

技术研发人员：邹兵林,王盈,周亮
受保护的技术使用者：中国科学院长春应用化学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16