[发明专利]一种基于荧光亚层的热障/红外低发射率一体化涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及高温红外隐身涂层技术领域，具体公开了一种基于荧光亚层的热障/红外低发射率一体化涂层，所述热障/红外低发射率一体化涂层为多层结构，由内至外依次包括金属粘结层、热障陶瓷内层、稀土荧光亚层和红外低发射率层。本发明的热障/红外低发射率一体化涂层，针对高温红外隐身涂层抗热震寿命提升与外场原位检测的迫切应用需求，结合稀土荧光亚层技术、热障陶瓷层技术和高温红外低发射率涂层技术，在陶瓷层中加入一层稀土荧光亚层，实现红外低发射率层的破损指示，同时利用高温低发射率涂层的低红外发射率特性与陶瓷层优异的隔热特性，使得涂层具备了隔热性能与高温红外隐身性能。

技术领域

本发明属于高温红外隐身涂层技术领域，特别涉及一种基于荧光亚层的热障/红外低发射率一体化涂层及其制备方法。

背景技术

由于飞行器高温部位红外辐射特征信号显著，导致其面临红外制导的威胁。相对而言，降低部件表面红外发射率成为目前实现高温部位红外隐身的主要技术途径，其中，高温红外隐身涂层具有对飞行器外形影响小、工艺简单、成本低与可靠性高等优点，广泛应用于航空装备高温部位。然而，在飞行器全寿命周期内服役过程中，由于存在零件碰撞、摩擦、以及发动机局部超温等现象，红外低发射率层容易出现脱落、烧蚀、磨损等损伤情况。为了维持飞行器全寿命周期内稳定的红外隐身特性，对涂层损伤部位必须要尽早发现、精准定位、准确评估、快速修复。因此需要新的检测和评估手段，能够在现场(车间、停机坪、机库等)快速且准确地检测出飞行器隐身性能的变化，给出维修意见，减少飞行器维修所需要的时间和成本。但是，目前对高温红外隐身涂层体系缺乏系统的维护保障技术，对涂层性能无法准确监测，外场快速在线检测手段相对落后，没有成熟的技术用于隐身材料损伤的先期发现、准确定位，难以实现全寿命周期内涂层的性能评估，设计一种具备快速原位检测功能的高温红外低发射率涂层已成为本专业技术人员关注的主要技术难题。因此，本发明重点针对高温红外隐身涂层全寿命周期内涂层可设计、可检测、可评估的应用需求，公开了一种基于荧光亚层的热障/红外低发射率一体化涂层及其制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于荧光亚层的热障/红外低发射率一体化涂层及其制备方法，从而克服背景技术中提到的不足与缺陷。

为实现上述目的，本发明提出的技术方案为：

一种基于荧光亚层的热障/红外低发射率一体化涂层，所述热障/红外低发射率一体化涂层为多层结构，由内至外依次包括金属粘结层、热障陶瓷内层、稀土荧光亚层和红外低发射率层。

本发明的上述技术方案主要基于以下原理：由于稀土离子特殊的4f电子组态能级、4f5d能级及电荷转移带结构，使得稀土发光材料的吸收、激发和发射光谱展现出范围宽且内涵丰富的光学光谱和发光特性。将稀土荧光离子作为激活剂掺杂进入陶瓷晶格中得到具有荧光特性的稀土发光材料，稀土荧光亚层即为利用稀土发光材料在特定波长紫外光照射下能发出肉眼可见、单色性好的荧光的陶瓷层，用于涂层破损或脱落区域的指示。通常稀土发光材料掺杂的激活剂离子含量较少，在具备优异的荧光特性的同时，陶瓷材料本身的晶体结构不改变，因此不会影响涂层热物理性能。

优选的，上述热障/红外低发射率一体化涂层中，所述金属粘结层为MCrAlY涂层，M为Co、Ni或CoNi；所述热障陶瓷内层为6～8YSZ(质量分数为6～8％的氧化钇稳定氧化锆)陶瓷层。