[发明专利]一种激光防护涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种激光防护涂层及其制备方法，属于防护涂层技术领域。所述涂层包括依次层叠的Ni/Al层、Al₂O₃层、Al/Al₂O₃复合层及Al层，其中，所述Ni/Al层由镍包铝粉末制成，所述Al/Al₂O₃复合层由Al和Al₂O₃的混合粉末制成。该涂层不含有杂相，与设计成分保持高度的一致，涂层与基体界面结合紧密，具有较高的结合强度，可达到12MPa。该涂层可有效抵御1kW/cm²激光辐照，经30s激光辐照后，涂层保持完好，仅出现轻微烧蚀，涂层无开裂、翘起或者剥落等缺陷产生。

技术领域

本发明涉及一种激光防护涂层及其制备方法，属于防护涂层技术领域。

背景技术

高功率(高能)固体激光器以其峰值功率高、结构紧凑等特点,在民用(如工业激光材料加工、切割、热处理)、军用(如测距、激光雷达、光电对抗)和空间通信等方面具有重要的应用前景。高能激光武器具有传播速度高、转移火力快、发射无后坐力、发射精度高、杀伤威力大、抗干扰能力强等特点成为飞行器等各类武器装的致命杀手。2012年12月10日，美国洛克西德马丁公司对ADAM区域激光武器原型机进行了测试，成功摧毁了一枚从1.6公里外飞来的火箭弹，高能激光从照射开始，到击毁火箭弹，仅用了3秒，拦截时间几乎只有预计时间的一半。

随着高能激光武器逐渐进入实战应用阶段，激光防护技术研究备受关注。通过材料技术进行激光防护主要包括薄膜、结构加固和涂层等三种类型。薄膜类主要针对卫星光学系统和光电传感器的反激光防护，主要采用在光学和传感器表面镀制薄膜的方法，这些薄膜反射能力甚至高达99.8％，可有效的抵抗高能激光的长时辐照，然而薄膜沉积技术对设备要求高，加工成本很高，无法满足大尺寸异型件的工程化制备。

结构加固类主要指通过结构设计实现结构功能一体化，达到激光防护目的，如美国98年报道的对飞机某些敏感部位设计为板材外加金属网来实现激光防护，金属网根据需求可设计为多层。通用电器公司生产的一种抗激光加固材料由多层薄的可反射激光的石墨组成，每层石墨就如同镜面，能将激光能量反射掉，但石墨易氧化导致表面粗糙度降低，反射性能降低。

涂层技术是激光防护最有效的方式之一，并且可采用等离子喷涂进行施工，其应用成本最低。目前，通常采用常规大气等离子喷涂以ZrO₂为有效成分的涂料的方式形成防护涂层，实现对高能激光的防护。现有防护涂层中夹杂有杂相与基体结合力较差(约为10MPa)，经1kW/cm²激光辐照30s后，易出现开裂、翘起或者剥落等缺陷；涂层激光反射效果不理想(反射率约50％左右)。

发明内容

为克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种激光防护涂层及其制备方法，该涂层能有效抵御1kW/cm²激光辐照，经30s激光辐照后，涂层保持完好，仅出现轻微烧蚀，涂层无开裂、翘起或者剥落等缺陷产生，同时涂层中不含有杂相，与设计成分保持高度的一致，涂层与基体界面结合紧密，具有较高的结合强度，可达到12MPa。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

本发明实施例提供了一种激光防护涂层，包括依次层叠的Ni/Al层、Al₂O₃层、Al/Al₂O₃复合层及Al层，其中，所述Ni/Al层由镍包铝粉末制成，所述Al/Al₂O₃复合层由Al和Al₂O₃的混合粉末制成。

在一可选实施例中，所述Ni/Al层厚度为0.05～0.5mm，孔隙率≤5％。

在一可选实施例中，所述Ni/Al层中镍和铝的质量比为1:0.25～4。