技术领域
[0001] 本
发明属于高温隐身涂层技术领域，特别涉及一种高温雷达与红外兼容隐身涂层现场修复方法。
背景技术
[0002] 隐身涂层具有施工简单、隐身性能好、不受武器形状限制等优点被广泛应用飞机、导弹、舰艇等武器装备，目前应用较为成熟的隐身涂层是常温使用的有机隐身涂层。
飞行器、导弹等武器装备中一些热端部件，在运行中需承受高温同时又要具备良好的隐身性能，雷达与红外复合侦查与制导技术的发展，要求涂层具有雷达和红外兼容隐身效果，高温雷达与红外兼容隐身涂层满足这样的需求。
[0003] 高温雷达与红外兼容隐身涂层为满足高温隐身涂层耐温要求，一般为无机材料体系，由于其固有的脆性或意外会出现开裂、脱落等损伤，使涂层性能下降。对于高温雷达与红外兼容隐身涂层，涂层失效方式有红外层损伤和雷达层损伤，由于摩擦、外物的撞击，引起红外层破损；由于受到热冲击和热循环作用，在涂层与基底的系统中形成热应
力场，随着热循环次数增加，
应力逐渐增大，易在界面
缺陷处形成应力集中，促进微裂纹的产生，在随后的热循环过程中微裂纹扩展，导致涂层剥落失效。隐身涂层损伤会增加装备被雷达或红外探测系统探测的几率，失去“隐身”的意义，加大了在战争中被打击的危险。为保证隐身目标的隐身性能，必须对涂层损伤进行及时的修复。
[0004] 目前关于隐身涂层的修复技术主要是针对有机类隐身涂层，常用方式采用吸波贴片和涂料
喷涂两种维修方法，但无法应用于高温环境。高温隐身涂层一般为无机材料体系，其固有的脆性、低粘接性、需
烧结性对高温隐身涂层修复均提出了新的要求，目前国内外均无相关资料可以借鉴。同时，为保证装备的正常出勤率，损坏部件不具备拆解返厂条件，同时考虑装备服役过程中现场难以具备全套隐身涂层施工的大型装备，因此，需要开发可用于现场隐身涂层修复的原料、工艺以及便携设备，以满足高温隐身涂层现场修复要求。
[0005] 公告号CN107747080B中国
专利公开了一种高温雷达与红外兼容隐身涂层，该涂层可在600℃高温环境下使用，常温和高温雷达红外兼容隐身性能优异，具有热
稳定性好、工艺简单、成本相对较低等优点，易于实现在大尺寸与异型构件表面的制备，具备较好的工程应用前景，该涂层由粘结层、8YSZ-Al2O3陶瓷底层、贴片
电阻型高温周期结构层、8YSZ隔离层和贴片导体型高温周期结构层组成，贴片电阻型高温周期结构层或贴片导体型高温周期结构层损伤会对涂层性能造成较大影响，本发明针对该高温雷达与红外兼容隐身涂层损伤提出现场修复方法。
发明内容
[0006] 本发明的目的在于，针对公告号CN107747080B的高温雷达与红外兼容隐身涂层损伤，该涂层位于金属基材表面，从金属基材表面开始，从下至上，依次由粘结层、8YSZ-Al2O3陶瓷底层、贴片电阻型高温周期结构层、8YSZ隔离层和贴片导体型高温周期结构层组成，提供一种工艺简单、修复时间短、所用器材简单便携、可现场修复的高温雷达与红外兼容隐身涂层修复方法，修复后涂层维持较好的隐身性能和高温稳定性。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供了一种高温雷达与红外兼容隐身涂层现场修复方法，包括贴片导体型高温周期结构层修复方法，所述贴片导体型高温周期结构层修复方法包括以下步骤：
[0008] (1)制备导体涂料：所述导体涂料由以下
质量百分数原料组成：62.5～75％
银粉、8～12％玻璃粉、余量为有机载体；
[0009] 所述玻璃粉由以下质量百分数组分组成为：50～65％Bi2O3、20～30％B2O3、1～15％Sb2O3和2～6％SiO2；
[0010] (2)清理破损区域，采用
胶带遮盖周边完整涂层划定修补区；
[0011] (3)采用丝网印刷工艺将步骤(1)得到的导体涂料涂覆在步骤(2)所述修补区，清除胶带后采用便携式加热设备进行干燥和烧结，得到修复好的贴片导体型高温周期结构层。
[0012] 优选的，上述贴片导体型高温周期结构层修复方法中，所述步骤(3)中，丝网印刷工艺为：丝网印刷目数为180目～250目，印刷遍数1～2遍；干燥
温度为120～200℃，干燥时间5～10min；烧
结温度为400～450℃，烧结时间5～10min。
[0013] 进一步，高温雷达与红外兼容隐身涂层现场修复方法还包括隔离层修复方法，所述隔离层修复方法包括以下步骤：
[0014] (Ⅰ)制备高温陶瓷胶A：所述高温陶瓷胶A由以下质量份原料组成：粘结剂10～15份、
氧化锆粉55～65份、氧化
铝粉3～8份、
固化剂2～6.5份、去离子
水15～30份；
[0015] 所述粘结剂为
磷酸镁、磷酸铝、磷酸锆或磷酸二氢铝，所述固化剂为氧化镁、氧化
铜、氧化锌、三氧化二铬中的一种或者几种；
[0016] (Ⅱ)清理破损区域，采用胶带遮盖周边完整涂层划定修补区；
[0017] (Ⅲ)采用刮板将步骤(Ⅰ)得到的高温陶瓷胶A刷涂在修补区，清除胶带后采用便携式加热设备进行干燥烧结，在80～150℃干燥0.5～1h，然后在300～400℃下保温10～30min烧结得到修复好的隔离层。
[0018] 优选的，上述隔离层修复方法中，所述高温陶瓷胶A
粘度为5～15Pa.s，所述高温陶瓷胶A中氧化锆粉和氧化铝粉的平均粒度为0.5～1μm。
[0019] 优选的，上述隔离层修复方法中，所述高温陶瓷胶A由以下质量百分数原料组成：磷酸二氢铝11～14份、氧化锆粉55～60份、氧化铝粉3～4份、氧化锌2～4份、去离子水15～
20份。所述高温陶瓷胶固化后得到修复后的隔离层，该隔离层的
热膨胀系数和介电性能与原隔离层相匹配，使修复后的涂层具有好的抗热冲击性和稳定的介电性能。
[0020] 进一步，高温雷达与红外兼容隐身涂层现场修复方法还包括贴片电阻型高温周期结构层修复方法，所述贴片电阻型高温周期结构层修复方法包括以下步骤：
[0021] (一)制备电阻涂料：所述电阻涂料由以下质量百分数原料组成：28～35％二氧化钌、2～5％银、30～45％玻璃粉、余量为有机载体；
[0022] 所述玻璃粉由以下质量百分数组分组成为：50～65％Bi2O3、20～40％B2O3、1～10％P2O5、2～5％ZrO2和0.5～2％Al2O3；
[0023] (二)清理破损区域，采用胶带遮盖周边完整涂层划定修补区；
[0024] (三)采用丝网印刷工艺将步骤(一)得到的电阻涂料涂覆在步骤(二)所述修补区，清除胶带后采用便携式加热设备进行干燥和烧结，得到修复好的贴片电阻型高温周期结构层。
[0025] 优选的，上述贴片电阻型高温周期结构层修复方法中，所述步骤(三)中，丝网印刷工艺为：丝网印刷目数为180目～250目，印刷遍数1～2遍；干燥温度为120～200℃，干燥时间5～10min；烧结温度为450～550℃，烧结时间5～10min。
[0026] 进一步，高温雷达与红外兼容隐身涂层现场修复方法还包括陶瓷底层修复方法，所述陶瓷底层修复方法具体步骤为：制备高温陶瓷胶B，所述高温陶瓷胶B由以下质量份原料组成：粘结剂12～20份、氧化铝粉40～50份、氧化锆粉2～5份、固化剂3～8份、去离子水20～30份，所述粘结剂为磷酸镁、磷酸铝、磷酸锆或磷酸二氢铝，所述固化剂为氧化镁、氧化铜、氧化锌、三氧化二铬中的一种或者几种；然后进行陶瓷底层破损区域修补，具体过程与所述隔离层修复方法中步骤(Ⅱ)和(Ⅲ)相同，重复多次刷涂-干燥过程，每次修补厚度小于0.3mm，最后烧结得到修复好的陶瓷底层。
[0027] 优选的，上述陶瓷底层修复方法中，所述高温陶瓷胶B的粘度为2.5～5Pa.s，所述高温陶瓷胶B中氧化锆粉和氧化铝粉的平均粒度为0.5～1μm；所述高温陶瓷胶B由以下质量百分数原料组成：磷酸二氢铝12～15份、氧化铝粉45～48份、氧化锆粉2～3份、氧化锌3～5份、去离子水25～28份。高温陶瓷胶B固化后得到修复后的陶瓷底层，该陶瓷底层的
热膨胀系数和介电性能与原陶瓷底层相匹配，使修复后的涂层具有好的抗热冲击性和稳定的介电性能。
[0028] 优选的，上述高温雷达与红外兼容隐身涂层现场修复方法中，所述便携式加热设备为热
风枪或红外加热器，所述红外加热器加热面积大于修补区面积，根据不同破损区域面积选择不同尺寸的加热器；对于被加热器
覆盖的少部分非修补区域，采用
隔热棉遮盖隔热保护，实现局部加热，减少热量损失；红外加热器采用控温
热电偶直接
接触修补区域，确保加热温度准确；红外加热器具有加热面积大、升温速度(5～10min)快等特点，设备简单便携，能更好地实现涂层现场快速修复。
[0029] 与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0030] 1.本发明通过调节涂料组成和成分含量，例如添加低熔点玻璃相(Sb2O3和P2O5)、在电阻涂料中加入Ag等，使电阻涂料和导体涂料烧结温度降低，烧结时间缩短，实现快速低温烧结，降低了对加热设备的要求；同时保证了烧结后的涂层电性能、与隔离层或者陶瓷底层热匹配性，使修复后的涂层具有较好的隐身性能和抗热震性。
[0031] 2.本发明采用高温陶瓷胶进行隔离层和陶瓷底层的修复，该高温陶瓷胶在低温烧结，烧结时间短，烧结后的涂层与未破损涂层具有良好的物理、化学相容性。
[0032] 3.本发明提供的高温雷达与红外兼容隐身涂层修复方法，采用丝网印刷法和刷涂法，工艺过程简单，修复所用到工具和加热设备简单便携，整个修复过程耗时短，大大节省了时间成本，现场修复的可行性强。修复后的涂层表现出较好的功能恢复性，可维持较好的隐身功能性、耐热性和耐热冲击性等。
附图说明
[0033] 图1是本发明
实施例1中修复后的高温与雷达红外兼容隐身涂层照片。
[0034] 图2是本发明实施例1中高温雷达与红外兼容隐身涂层修复前后的反射率曲线。
[0035] 图3是本发明实施例2中修复后的高温雷达与红外兼容隐身涂层。
[0036] 图4是本发明实施例2中高温雷达与红外兼容隐身涂层修复前后的反射率曲线。
[0037] 图5是本发明实施例2中修复后的高温雷达与红外兼容隐身涂层热震后涂层照片。
[0038] 图6是本发明实施例2中后修复高温雷达与红外兼容隐身涂层热震后的反射率曲线。
具体实施方式
[0039] 下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、
试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0040] 高温雷达与红外兼容隐身涂层位于金属基材表面，从金属基材表面开始，从下至上，依次由粘结层、8YSZ-Al2O3陶瓷底层、贴片电阻型高温周期结构层、8YSZ隔离层和贴片导体型高温周期结构层组成。
[0041] 实施例1
[0042] 本实施例针对高温雷达与红外兼容隐身涂层中贴片导体型高温周期结构层损伤，损伤区域大小为5cm*6cm，提供一种高温雷达红外兼容隐身涂层现场修复方法，包括如下步骤：
[0043] (1)制备导体涂料：所述导体涂料由以下质量百分数原料组成：70％银粉、10％玻璃粉、余量为有机载体，玻璃粉由以下质量百分数组分组成为：58％Bi2O3、25％B2O3、13％Sb2O3和4％SiO2；有机载体由质量分数为85％的
柠檬酸三丁酯、6％的
硝酸纤维素和9％卵磷脂组成；
[0044] (2)清理破损区域，采用胶带遮盖周边完整涂层划定修补区；
[0045] (3)采用丝网印刷工艺将步骤(1)得到的导体涂料涂覆在步骤(2)所述修补区，180目丝网，印刷1遍；清除胶带后采用热风枪在120℃干燥10min，采用加热面积为12.5cm*12.5cm的红外加热器进行烧结，控温热电偶直接接触修补区，被加热器覆盖的非修补区域，采用隔热棉遮盖隔热保护，在450℃下保温5min，得到修复好的贴片导体型高温周期结构层。
[0046] 图1为修复后涂层照片，修复后涂层完整，没有裂纹、剥落等现象。没有破损前涂层600℃红外发射率为0.32，贴片导体型高温周期结构层损伤后损伤区域600℃红外发射率为
0.5，修复后涂层600℃红外发射率为0.34，贴片导体型高温周期结构层损伤后红外隐身性能下降明显，修复后红外隐身性能基本恢复到破损前状态。图2为破损前后和修复后涂层的反射率曲线，修复后吸波性能基本恢复，说明修复后涂层雷达隐身性能和红外隐身性能均可以得到很好的恢复。
[0047] 实施例2
[0048] 本实施例针对高温雷达与红外兼容隐身涂层中陶瓷底层、贴片电阻型高温周期结构层、隔离层和贴片导体型高温周期结构层均受到损伤，三处损伤，每处损伤面积约为5cm*6cm，三处损伤所处区域范围为14cm*12cm，陶瓷底层损伤深度为0.5mm，提供一种高温雷达红外兼容隐身涂层现场修复方法，包括陶瓷底层修复、贴片电阻型高温周期结构层修复、隔离层修复和贴片导体型高温周期结构层修复。
[0049] 2.1陶瓷底层修复方法
[0050] (1)制备高温陶瓷胶B，高温陶瓷胶B由以下质量份原料组成：磷酸二氢铝13份、氧化铝粉45份、氧化锆粉3份、氧化锌4份、去离子水26份；高温陶瓷胶B的粘度为5Pa.s，氧化锆粉和氧化铝粉的平均粒度为0.5μm；
[0051] (2)清理破损区域，采用胶带遮盖周边完整涂层划定修补区；
[0052] (3)采用刮板将高温陶瓷胶B刷涂在修补区，采用热风枪干燥，在100℃干燥0.5h，重复1次刷涂-干燥过程，清除胶带后采用加热面积为25cm*25cm的红外加热器进行烧结，控温热电偶测温端接触修复区域，被加热器覆盖的非修补区域，采用隔热棉遮盖隔热保护，在300℃下保温30min烧结，得到修复好的陶瓷底层。
[0053] 2.2贴片电阻型高温周期结构层修复方法
[0054] (1)制备电阻涂料：电阻涂料由以下质量百分数原料组成：28％二氧化钌、5％银、45％玻璃粉、余量为有机载体；玻璃粉由以下质量百分数组分组成为：62％Bi2O3、30％B2O3、
5％P2O5、2％ZrO2和1％Al2O3；有机载体由质量分数为87％的柠檬酸三丁酯、2％的硝酸
纤维素和11％卵磷脂组成；
[0055] (2)采用胶带遮盖周边完整涂层；
[0056] (3)采用丝网印刷工艺将电阻涂料涂覆在修复好的陶瓷底层上，180目丝网，印刷1遍，清除胶带后采用热风枪在150℃干燥5min，采用红外加热器烧结，红外加热器跟上述2.1
中红外加热器相同，在550℃保温5min，得到修复好的贴片电阻型高温周期结构层。
[0057] 2.3隔离层修复方法
[0058] (1)制备高温陶瓷胶A：高温陶瓷胶A由以下质量份原料组成：磷酸二氢铝12份、氧化锆粉55份、氧化铝粉3份、氧化锌4份、去离子水20份；高温陶瓷胶A粘度为10Pa.s，氧化锆粉和氧化铝粉的平均粒度为0.5μm；
[0059] (2)采用胶带遮盖周边完整涂层；
[0060] (3)采用刮板将高温陶瓷胶A刷涂在修补区，清除胶带后采用红外加热器进行干燥烧结，红外加热器跟上述2.1中红外加热器相同，在150℃干燥0.5h，然后在400℃下保温10min烧结得到修复好的隔离层。
[0061] 2.4贴片导体型高温周期结构层修复方法
[0062] (1)制备导体涂料：导体涂料由以下质量百分数原料组成75％银粉、8％玻璃粉、余量为有机载体，玻璃粉由以下质量百分数组分组成为：52％Bi2O3、30％B2O3、12％Sb2O3和6％SiO2；有机载体由质量分数为80％的柠檬酸三丁酯、5％的硝酸纤维素和15％卵磷脂组成；
[0063] (2)采用胶带遮盖周边完整涂层；
[0064] (3)采用丝网印刷工艺将步骤(1)得到的导体涂料涂覆在修复好的隔离层上，250目丝网，印刷1遍；清除胶带后采用热风枪在200℃干燥5min，采用红外加热器进行烧结，红外加热器跟上述2.1中红外加热器相同，在400℃下保温10min，得到修复好的贴片导体型高温周期结构层。
[0065] 本实施例修复后涂层的照片如图3所示，修复后的涂层完整，没有出现裂纹、剥落等现象。图4为修复前后涂层雷达波反射率曲线，由图可知，修复后涂层吸波性能基本恢复到破损前的状态。表1列出了涂层平均反射率和600℃红外发射率，修复后涂层的平均反射率和红外发射率与无损伤涂层接近，说明修复后涂层隐身性能得以较好恢复。对修复后的涂层进行550℃热震考核，共进行100次热循环。图5为热震后涂层照片，经过100次热震后修复涂层区域没有出现裂纹、气泡、剥落等现象。图6是热震前后涂层反射率曲线，热震后反射率曲线与热震前保持一致，热震前后涂层平均反射率基本没有变化，热震后涂层隐身性保持不变，说明修复涂层具有较好的抗热震性能。
[0066] 表1实施例2中修复前后涂层平均反射率和600℃红外发射率
[0067]
[0068] 实施例3
[0069] 本实施例针对高温雷达与红外兼容隐身涂层中陶瓷底层、贴片电阻型高温周期结构层、隔离层和贴片导体型高温周期结构层均受到损伤，两处损伤，两处损伤所处区域范围为12cm*10cm，陶瓷底层损伤深度为0.7mm，提供一种高温雷达红外兼容隐身涂层现场修复方法，包括陶瓷底层修复、贴片电阻型高温周期结构层修复、隔离层修复和贴片导体型高温周期结构层修复。
[0070] 3.1陶瓷底层修复方法
[0071] (1)制备高温陶瓷胶B，高温陶瓷胶B由以下质量份原料组成：磷酸二氢铝15份、氧化铝粉48份、氧化锆粉2份、氧化锌5份、去离子水28份；高温陶瓷胶B的粘度为3.5Pa.s，氧化锆粉和氧化铝粉的平均粒度为1μm；
[0072] (2)清理破损区域，采用胶带遮盖周边完整涂层划定修补区；
[0073] (3)采用刮板将高温陶瓷胶B刷涂在修补区，采用热风枪干燥，在150℃干燥0.5h，重复2次刷涂-干燥过程，清除胶带后采用加热面积为25cm*25cm的红外加热器进行烧结，控温热电偶测温端接触修复区域，被加热器覆盖的非修补区域，采用隔热棉遮盖隔热保护，然后在400℃下保温10min烧结，得到修复好的陶瓷底层。
[0074] 3.2贴片电阻型高温周期结构层修复方法
[0075] (1)制备电阻涂料：电阻涂料由以下质量百分数原料组成：35％二氧化钌、3％银、38％玻璃粉、余量为有机载体；玻璃粉由以下质量百分数组分组成为：50％Bi2O3、38％B2O3、
8.5％P2O5、3％ZrO2和0.5％Al2O3；有机载体由质量分数为84％的柠檬酸三丁酯、6％的硝酸纤维素和10％卵磷脂组成；
[0076] (2)采用胶带遮盖周边完整涂层；
[0077] (3)采用丝网印刷工艺将电阻涂料涂覆在修复好的陶瓷底层上，250目丝网，印刷1遍，清除胶带后采用热风枪在120℃干燥10min，采用红外加热器烧结，红外加热器跟上述3.1中红外加热器相同，在450℃保温10min，得到修复好的贴片电阻型高温周期结构层。
[0078] 3.3隔离层修复方法
[0079] (1)制备高温陶瓷胶A：高温陶瓷胶A由以下质量份原料组成：磷酸二氢铝14份、氧化锆粉60份、氧化铝粉4份、氧化锌6份、去离子水28份；高温陶瓷胶A粘度为8Pa.s，氧化锆粉和氧化铝粉的平均粒度为1μm；
[0080] (2)采用胶带遮盖周边完整涂层；
[0081] (3)采用刮板将高温陶瓷胶A刷涂在修补区，清除胶带后采用红外加热器进行干燥烧结，红外加热器跟上述3.1中红外加热器相同，在80℃干燥1h，然后在300℃下保温30min烧结得到得到修复好的隔离层。
[0082] 3.4贴片导体型高温周期结构层修复方法
[0083] (1)制备导体涂料：导体涂料由以下质量百分数原料组成：65％银粉、12％玻璃粉、余量为有机载体，玻璃粉由以下质量百分数组分组成为：62％Bi2O3、28％B2O3、7％Sb2O3和3％SiO2；
[0084] (2)采用胶带遮盖周边完整涂层；
[0085] (3)采用丝网印刷工艺将步骤(1)得到的导体涂料涂覆在修复好的隔离层上，180目丝网，印刷1遍；清除胶带后采用热风枪在150℃干燥5min，采用红外加热器进行烧结，红外加热器跟上述2.1中红外加热器相同，在400℃下保温10min，得到修复好的贴片导体型高温周期结构层。
[0086] 表2列出了涂层平均反射率和600℃红外发射率，修复后涂层的平均反射率和红外发射率与无损伤涂层接近，说明修复后涂层隐身性能得以较好恢复，热震后涂层隐身性保持不变，说明修复涂层具有较好的抗热震性能。
[0087] 表2实施例3中修复前后涂层平均反射率和600℃红外发射率
[0088]
[0089] 实施例4
[0090] 本实施例与实施例3不同之处在于：高温陶瓷胶A由以下质量份原料组成：磷酸铝10份、氧化锆粉62份、氧化铝粉8份、氧化锌3份、去离子水30份；高温陶瓷胶A粘度为15Pa.s，氧化锆粉和氧化铝粉的平均粒度为0.5μm；高温陶瓷胶B由以下质量份原料组成：磷酸铝20份、氧化铝粉40份、氧化锆粉5份、氧化锌8份、去离子水30份；高温陶瓷胶B的粘度为
2.5Pa.s，氧化锆粉和氧化铝粉的平均粒度为1μm；其他步骤和条件参数与实施例3相同。
[0091] 表3列出了本实施例中修复前后涂层平均反射率和600℃红外发射率，修复后涂层的平均反射率和红外发射率与无损伤涂层接近，说明修复后涂层隐身性能得以较好恢复，热震后涂层隐身性基本保持不变，说明修复涂层具有较好的抗热震性能。
[0092] 表3实施例4中修复前后涂层平均反射率和600℃红外发射率
[0093]
[0094] 前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由
权利要求书及其等同形式所限定。
