[發明專利]一種低發射率及低吸收比熱控涂層的制備方法

有效

• 申請號: 201610522383.8
• 申請日: 2016-07-01
• 公開（公告）號: CN106048613B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 盧海燕;吳文煜;左防震;高波
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: C23F3/03
• 分類號: C23F3/03;C25D11/08;C25D11/16;C25D11/18;H01Q1/40;H01Q13/22
• 代理公司: 合肥金安專利事務所34114
• 代理人: 金惠貞

技術領域

本發明屬于航天星載有效載荷工程應用領域，具體涉及一種空間熱控涂層制備方法，特別涉及一種以3A21鋁合金材料經特殊加工工藝制成的多腔多層多縫隙復雜結構的縫隙波導天線陣面，在其表面制備一種熱輻射性能同時滿足高精度低發射率和低吸收比的空間熱控涂層。主要應用于星載SAR天線子系統的空間熱控。

背景技術

隨著衛星功能需求的發展，裂縫波導天線陣面表面熱控涂層向著精確控溫、長壽命及高性能方向發展。目前，很多衛星的設計壽命達到8-10年，天線陣面熱控涂層不僅要滿足熱輻射性能指標，還應能夠承受冷熱交變、真空－電子、質子、空間原子氧等輻照，具有優異的空間穩定性。

未添加熱控涂層的3A21鋁合金常規加工表面太陽吸收比為0.20～0.4，半球發射率在0.10以下，吸輻比達到了2～3，在太陽垂直照射條件下，其表面溫度會迅速提高，為了維持空間環境下天線表面及內部T/R穩定的工作溫度水平，天線陣面必須添加熱控涂層。一種天線陣面采用集成化程度極高的一體化天線模塊先進設計方案，熱控涂層應具有低發射、低吸收的熱控狀態，具體熱控設計指標為：發射率(εH)為0.32±0.02，太陽吸收比(αs)為0.18±0.02，發射率和吸收比均為低值且精度高。

目前，國內使用的有機白漆、OSR、柔性熱控涂層、鋁合金陽極氧化等方法制備的熱控涂層，只能滿足較低的太陽吸收比和較高的半球發射率；國內曾在某型號衛星上采用了化學氧化的方法，開展了裂縫波導天線的熱控研制，得到的涂層半球發射率低，為0.12～0.13，但是太陽吸收比高，達到0.35～0.40，而不能同時達到低發射率和低吸收比熱控性能要求。

鋁合金陽極氧化熱控涂層是利用電化學方法在基體表面原位生長的一層無機涂層材料，與基體結合強度高，空間性能穩定，在我國多個衛星產品上研制的鋁合金陽極氧化熱控涂層太陽吸收比為0.30～0.40，半球發射率為0.6～0.7，與本天線陣面要求的指標存在較大差別，國內從事衛星熱控涂層研究較早的幾家單位，雖然發射率能做到0.30，但吸收比只能做到0.20以上，且兩個指標的精度只能達到±0.03。中科院上海有機化學研究所研制的鋁粉漆噴涂型熱控涂層，其熱輻射性能指標和我們的較近，曾在風云二號衛星上有過工程應用經驗，但經1000ESH(太陽當量小時)紫外輻照后，漆的太陽吸收比變化可達30％，對部件表面的溫度影響較大，同時，漆與基材的結合力較差，在發射之前就曾出現脫落，加上復雜結構件更是難以施工。

由于天線陣面特殊加工工藝特點及多腔多層多縫隙復雜結構形式，采用粘貼OSR、真空鍍膜和包裹柔性熱控涂層等方法都很難實施，甚至不能滿足通訊功能，限制了熱控涂層技術的使用，因此，開展裂縫波導天線陣面熱控涂層研制是實現天線陣面特定范圍溫度控制需要解決的一個重要難題和關鍵任務。

發明內容

為了解決鋁合金裂縫波導天線的空間熱控難題，本發明提供一種低發射率及低吸收比熱控涂層制備方法。

制備低發射率及低吸收比熱控涂層的具體操作步驟如下：

(1)前處理

將待處理鋁合金縫隙波導天線陣面按常規鋁合金浸蝕處理方法處理，得到前處理天線陣面；

(2)化學拋光

將前處理天線陣面放入化學拋光溶液中拋光，拋光溫度120±10℃、時間20～50秒，得到拋光天線陣面；

(3)電化學氧化

將拋光天線陣面按常規鋁合金氧化溶液，在電壓－時間動態參數關系條件下，氧化工藝條件是：硫酸(H₂SO₄)180～200g/L、鋁離子≤15g/l、溫度17±1℃、額定總電流18A、電壓范圍5～8V、時間1300～900s；得到氧化天線陣面；

(4)封孔

對氧化天線陣面上的縫隙進行常規熱純水封孔處理，水的pH值為5.5～7、溫度95～100℃、時間5分鐘；得到具有低發射率及低吸收比熱控涂層的鋁合金縫隙波導天線陣面；

(5)熱輻射性能指標測試

對具有低發射率及低吸收比熱控涂層的鋁合金縫隙波導天線陣面按常規熱輻射性能指標測試方法進行測試；測試結果是低發射率及低吸收比熱控涂層的熱輻射性能指標半球發射率ε_H為0.32±0.02，太陽吸收比α_s為0.18±0.02。

進一步限定的技術方案如下：