具有吸波性能的高温隔热涂层及其等离子喷涂制备方法

本发明属于吸波材料制备领域，提供了一种具有吸波性能的高温隔热涂层及其等离子喷涂制备方法。

背景技术：

1、随着雷达探测技术的迅速发展，对航空发动机热隐身部件的需求日益迫切，特别是在提高隔热涂层的吸波性能方面。针对这一挑战，结构与隐身一体化陶瓷基复合材料成为备受瞩目的解决方案。雷达吸波涂层具有制备简单、电磁参数易于控制、结合力高、耐温性好等优点，被认为是雷达隐身技术中降低电磁辐射和/或污染的有效方法；

2、近年来，研究人员已经开始探索开发具有耐高温吸波性能的材料。其中，一些高温陶瓷材料被广泛应用于高温下的吸波材料。例如，铝酸钙、氮化硅、氧化铝等材料因其具有优异的高温稳定性和较好的吸波性能而受到广泛关注。

3、综上，提供一种具有吸波性能的高温隔热涂层材料——钐铁氮/钇锆氧(smfen/ysz)复合材料是非常有意义的。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明提供具有吸波性能的高温隔热涂层及其等离子喷涂制备方法，以提供一种具有吸波性能的高温隔热涂层材料。

2、本发明提供了具有吸波性能的高温隔热涂层，包括板材层和表面涂层，所述表面涂层由钇锆氧ysz粉末和钐铁氮smfen粉末组成，其中smfen粉末与ysz粉末的质量比为25-50wt.％；或所述表面涂层由上至下依次由ysz粉末层、smfen粉末层及ysz粉末层复合而成。

3、优选地，所述板材包括金属板材、石墨板中的一种，其中金属板材为冷轧板、热镀锌板、镀铝板、高铝合金板、不锈钢板中的一种；所述板材层与陶瓷涂层之间设有nicraiy结合层；所述表面涂层厚度为0.2-4mm。

4、本发明还提供了制备所述涂层的方法，包括：

5、步骤1：将钇锆氧ysz粉末和钐铁smfen粉末机械混合，得到ysz和smfen的混合粉末，其中所述钐铁氮smfen粉末为片状，其平均颗粒度约为10nm-70μm，钇锆氧ysz粉末为颗粒状，其平均颗粒度为1nm-2μm；

6、步骤2：通过高能等离子喷涂设备，以板材层为基体，将nicraiy粉，d＝100μm通入等离子喷涂枪中，进行打底层喷涂；

7、步骤3：将步骤1获得的ysz和smfen的混合粉末通入等离子喷涂枪中，在打底层的基础上喷涂，进而得到smfen粉末与ysz粉末的质量比为25-50wt.％的表面涂层；

8、当制备表面涂层由上至下依次由ysz粉末层、smfen粉末层及ysz粉末层复合而成时，通过高能等离子喷涂设备，以板材层为基体，将nicraiy粉，d＝100μm通入等离子喷涂枪中，进行打底层喷涂；

9、再将ysz、smfen粉末分别放入等离子喷涂枪中，逐层喷涂，第一层为ysz粉末，第二层为smfen粉末，第三层为ysz粉末。

10、优选地，所述机械混合为球磨法、振荡法中的一种。

11、优选地，采用等离子设备喷涂时，通入氩气保护，工作气体流量为30-50l/min，喷涂功率为10-60kw。

12、优选地，所述板材在喷涂前需要预先喷砂打磨。

13、最后本发明还提供了所述涂层的应用，所述涂层在20-950℃、0-18ghz频段内实现吸波效果。

14、本发明提供的具有吸波性能的高温隔热涂层及其等离子喷涂制备方法，该方法低成本、结构简单、工艺简便、工艺参数易控；具体而言包括如下优势：

15、1.耐高温性能：本发明的隔热涂层在高温、高频段范围(20-950℃、12.8-18ghz)内依然能够保持较好的吸波性能。这种特性在高温环境下的应用中尤为重要，例如航空航天领域，可以保护电子设备和结构免受高温引起的损害。

16、2.厚度优势：与一些传统吸波材料相比，本发明的涂层在较小的厚度下仍然能够表现出较好的吸波性能。这减少了对材料的使用量，有助于轻量化设计，并可以节省成本。

17、3.制备方法简便：本发明的制备方法相对简单，工艺步骤较少，不需要复杂的设备和工艺条件，降低了生产难度，提高了制备效率。

18、4.环保友好：制备过程中不会产生有害、有毒的污染物，具有良好的环境相容性。这有助于减少制造过程对环境的负面影响，并符合现代环保要求。

19、5.低成本：所使用的材料价格相对较低，制备成本相对较低，这使得这种隔热涂层在大规模应用领域具有竞争力，如电磁屏蔽、雷达隐身技术等。

20、6.广泛的应用前景：由于其吸波性能和隔热性能的优越特性，本发明的涂层可以在多个领域得到广泛应用，包括通信、汽车制造、能源领域等。这增加了其商业潜力和市场机会。

21、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明公开。

技术特征：

1.具有吸波性能的高温隔热涂层，其特征在于，包括板材层和表面涂层，所述表面涂层由钇锆氧ysz粉末和钐铁氮smfen粉末组成，其中smfen粉末与ysz粉末的质量比为25-50wt.％；或所述表面涂层由上至下依次由ysz粉末层、smfen粉末层及ysz粉末层复合而成。

2.根据权利要求1所述的具有吸波性能的高温隔热涂层，其特征在于，所述板材包括金属板材、石墨板中的一种，其中金属板材为冷轧板、热镀锌板、镀铝板、高铝合金板、不锈钢板中的一种；所述板材层与陶瓷涂层之间设有nicraiy结合层；所述表面涂层厚度为0.2-4mm。

3.制备权利要求1-2任一所述涂层的方法，其特征在于，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述机械混合为球磨法、振荡法中的一种。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，采用等离子设备喷涂时，通入氩气保护，工作气体流量为30-50l/min，喷涂功率为10-60kw。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述板材在喷涂前需要预先喷砂打磨。

7.权利要求1-2任一所述涂层的应用，其特征在于，所述涂层在20-950℃、0-18ghz频段内实现吸波效果。

技术总结
本发明公开了具有吸波性能的高温隔热涂层及其制备方法，其中所述涂层包括板材层和表面涂层，所述表面涂层由钇锆氧YSZ粉末和钐铁氮SmFeN粉末组成，其中SmFeN粉末与YSZ粉末的质量比为25‑50wt.％；或所述表面涂层由上至下依次由YSZ粉末层、SmFeN粉末层及YSZ粉末层复合而成。本发明在从室温到高温(20‑990℃)情况下，反射率在2‑18GHz频段范围、厚度较小的情况下仍具有较好的吸波性能和隔热性能。本发明中的涉及材料及制备方法，工艺步骤简单，工艺过程中无有害、有毒的污染物产生，与环境相容性好。

技术研发人员：刘春忠,张洪宁,卢天倪,刘博,黄震威,李娜,杨兵,王安国
受保护的技术使用者：沈阳航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2025/3/6