MB8镁合金表面AZO/MgO-Y2O3导电型热控涂层的制备及其性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:mu_322
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随着航天器轻量化水平的不断提升,具有较高导热系数与良好高温强度的MB8镁合金被广泛采用,为克服空间环境中的太阳辐射与高能等离子所致的充放电效应,在MB8镁合金表面制备具有高电荷传导能力的热控涂层尤为关键。本论文分别采用微弧氧化与磁控溅射技术,在MB8镁合金基体表面制备热控涂层,并在此基础上沉积AZO导电薄膜,进一步研究了工艺参数对导电型热控涂层结构与其性能的直接影响。首先,采用微弧氧化技术在MB8镁合金表面制备热控涂层,通过正交试验对磷酸三钠-偏铝酸钠电解液体系各组分含量进行优化,研究表明,当磷酸三钠25 g/L、偏铝酸钠25 g/L与氢氧化钾5 g/L时,可在MB8镁合金表面制备具有最佳热控性能的涂层,此时涂层吸辐比0.485;通过对微弧氧化工艺参数占空比、电源频率与电流密度的调控,进一步提升了涂层的热控性能,当占空比为10%-40%-10%、电源频率700 Hz与电流密度为7 A/dm~2时,吸辐比为0.469,涂层性能得到进一步提升;基于最优工艺参数,将硝酸钇添加到磷酸三钠与偏铝酸钠电解液体系中,制备MgO-Y2O3热控涂层。测试结果表明,由于稀土元素钇的4f层结构,导致其对外部能量吸收能力下降,因此,涂层的热控性能得到进一步提升,此时涂层的吸辐比为0.420。对MgO-Y2O3热控涂层的生长过程分析可知,其主要包括气体析出、等离子体的产生、离子的迁移扩散、表面熔融或溶解、熔融产物的喷射凝固、熔融氧化物的转移及冷凝沉积,以及电解液与涂层间的理化作用等。为提升MgO-Y2O3热控涂层的电荷传导能力,后续采用磁控溅射在MgO-Y2O3热控涂层的表面进一步沉积具有高电荷传导能力的AZO薄膜,探讨了Ar压力、射频功率、基体温度、沉积时间工艺参数对AZO/MgO-Y2O3涂层的表面形态及性能的影响规律。研究表明,当射频功率为300 W、基体温度为200℃、Ar压力为0.4 pa,沉积时间为120 min时,涂层具有最佳的导电性能,此时方块电阻为21Ω/sq,吸辐比下降0.049;当沉积时间为30 min时,涂层的方块电阻为980Ω/sq,但其吸辐比下降仅为0.005。因此,可通过配制不同沉积时间,根据需要制备不同性能的AZO/MgO-Y2O3涂层。
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