一种雷达和/或红外隐身材料及其制备方法

本发明属于功能涂层材料，具体涉及一种雷达和/或红外隐身材料及其制备方法。

背景技术：

1、雷达探测和红外探测是现代战场两种主要的探测技术，雷达隐身技术的关键在于通过吸波材料和外形设计等来降低目标的雷达散射截面，其中使用吸波材料是最常用的技术手段。红外隐身技术的核心是减少材料红外辐射和降低红外发射率，低发射意味着低吸收同时也意味着高反射，同时降低红外发射率与提高雷达波吸收能力之间存在很大的矛盾，因此实现雷达与红外兼容隐身的技术难度很大，是当前兼容隐身技术的研究热点。

2、欧美等国家在二战期间开始进行雷达吸波技术的研究，经过70多年的发展，吸波材料在提高军事装备的隐身性能方面得到了广泛的应用，大大提高了武器装备的生存能力和作战能力，其中最具代表性的是隐形飞机，如f-22隐身战机、b-2隐身轰炸机等。由于涉及军事应用，国外关于雷达吸波材料的公开报道较少，从现有的文献来看，目前国外侧重于采用热喷涂技术直接沉积铁氧体等电介质型吸波材料为主。

3、美国于20世纪80年代开始进行红外隐身技术的研究，最初主要研究红外隐身涂料和粘结剂，之后美国防机构和陆军开始大力研究金属铝微纳米颗粒等低红外发射率材料，美海军报道了一种在波长小于14μm时发射率低于0.52的红外隐身材料。英国武装部开发了一种由两种材料构成的隐身涂层，其中一种材料吸收可见光，另一种材料反射中远红外光。德国研究了一种在可见光、红外线、微波和多频带隐身的低红外发射率涂料。法国、加拿大等国家在该方面也取得了很好的成绩。

4、在多频谱兼容隐身方面，目前美国对于微波/红外兼容隐身材料的研究处于世界领先地位，其中f-117战机等不仅在宽频范围内实现隐身，而且使飞机表面红外辐射下降60％以上。俄罗斯、英国等国家也大力发展兼容隐身涂层在军事装备的应用，如俄图-166海盗旗、英海鹰隐身导弹、法幻影2000战斗机、日本sx-3隐身反舰导弹等，但关于微波/红外兼容隐身的公开报道几乎没有。

5、目前实现雷达与红外兼容隐身的主要途径是将雷达吸波材料和红外隐身材料相互叠加，通常方法是在雷达吸波涂层表面涂覆一层红外隐身涂层，使材料表面具有较低的红外发射率，同时又不影响雷达波能顺利到达底层的吸波材料被吸收，这就要求表层材料在具备较低红外发射率的同时，对雷达波的反射率要小，能够实现最大程度的透过。多层涂覆方法一定程度上取得了雷达和红外隐身效果，但是该方法工艺繁琐、制造复杂、周期长，结合强度有限，对材料自身力学性能、抗高温和耐腐蚀等性能的下降影响显著。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种雷达和/或红外隐身材料的制备方法，以解决现有雷达与红外兼容隐身涂层制备方法复杂、涂层材料结合强度不高，同时导致涂层材料自身性能下降的问题。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种雷达和/或红外隐身材料的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)将基体材料和金属铂片分别作为阴极和阳极连接于等离子体脉冲电源的负极和正极，硝酸铝溶液作为基础电解液，阴极和阳极同时浸泡在电解液中；

4、(2)向基础电解液中添加雷达吸波成分和/或红外隐身成分，恒压模式下进行阴极等离子体电沉积表面处理，制备形成雷达和/或红外隐身材料。

5、本发明的有益效果为：向基础电解液中添加雷达吸波成分或红外隐身成分中的一类，达到雷达吸波或红外隐身的效果，亦可两种成分同时添加，实现雷达吸波/红外兼容隐身的效果。

6、基础电解液中的硝酸铝在等离子体电解脉冲的作用下，沉积在阴极试样表面生成氧化铝陶瓷；电解液中的雷达吸波成分(氮化钛、碳化钛、碳化钨等微粒)在等离子体脉冲形成的电场作用下，以物理沉积的方式吸附在氧化铝的内部和表面，使复合陶瓷涂层具有雷达吸波性能；电解液中的红外隐身成分(硝酸铜、硝酸镧、硝酸铈等成分)在等离子体脉冲的能量作用下，以化合反应的形式与氧化铝结合，使复合陶瓷涂层具有红外隐身性能。

7、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

8、进一步，基体材料为钢、不锈钢、钛合金、铝合金、钛铝合金和镁合金中的一种。

9、进一步，基体材料为异形结构件。

10、进一步，硝酸铝溶液的浓度为0.2～0.5mol/l。

11、进一步，雷达吸波成分为氮化钛、碳化钛、碳化钨微粒中的至少一种。

12、进一步，基础电解液中雷达吸波的成分的浓度为0.01～0.03mol/l。

13、进一步，红外隐身成分为硝酸铜、硝酸镧、硝酸铈中的至少一种。

14、进一步，基础电解液中红外隐身的成分的浓度为0.03～0.07mol/l。

15、进一步，制备工艺参数为正向输出电压为350～420v，电流密度为1.0～2.0a/dm2，占空比为5％～30％，电流频率为20～500hz，反应时间为10～90min。

16、本发明的另一目的在于提供上述的方法制备得到的雷达和/或红外隐身材料。

17、本发明具有以下有益效果：

18、1.本发明首次提出利用等离子体电解技术在军事设施和武器装备领域常用的钢和不锈钢、钛合金、铝合金、钛铝合金以及镁合金等金属材料表面制备具有雷达吸波/红外隐身效果的复合陶瓷涂层，无需多层涂覆，涂层材料结合强度高并且不影响材料自身性能。

19、2.本发明制备的雷达吸波/红外隐身复合陶瓷涂层与基体材料为冶金结合，具有良好的结合性能，并且涂层表面平整度高，粗度低于2.0μm；同时本发明制备的雷达吸波/红外隐身复合陶瓷涂层厚度可控性强，可根据反应时间实现不同厚度的制备。

20、3.本发明制备的雷达吸波/红外隐身复合陶瓷涂层不受基体材料成分限制，可在钢和不锈钢、钛合金、铝合金、钛铝合金以及镁合金等多种不同金属材料表面进行制备；亦不受基体材料物理形状的限制，可在平板、异形结构件等表面进行制备。并且本发明制备工艺方法简单且相对成熟、易于规模化生产和应用。

技术特征：

1.一种雷达和/或红外隐身材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的雷达和/或红外隐身材料的制备方法，其特征在于，所述基体材料为钢、不锈钢、钛合金、铝合金、钛铝合金和镁合金中的一种。

3.根据权利要求2所述的雷达和/或红外隐身材料的制备方法，其特征在于，所述基体材料为异形结构件。

4.根据权利要求1所述的雷达和/或红外隐身材料的制备方法，其特征在于，硝酸铝溶液的浓度为0.2～0.5mol/l。

5.根据权利要求1所述的雷达和/或红外隐身材料的制备方法，其特征在于，所述雷达吸波成分为氮化钛、碳化钛、碳化钨微粒中的至少一种。

6.根据权利要求5所述的雷达和/或红外隐身材料的制备方法，其特征在于，所述基础电解液中雷达吸波的成分的浓度为0.01～0.03mol/l。

7.根据权利要求1所述的雷达和/或红外隐身材料的制备方法，其特征在于，所述红外隐身成分为硝酸铜、硝酸镧、硝酸铈中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的雷达和/或红外隐身材料的制备方法，其特征在于，所述基础电解液中红外隐身的成分的浓度为0.03～0.07mol/l。

9.根据权利要求1所述的雷达和/或红外隐身材料的制备方法，其特征在于，制备工艺参数为正向输出电压为350～420v，电流密度为1.0～2.0a/dm2，占空比为5％～30％，电流频率为20～500hz，反应时间为10～90min。

10.根据权利要求1-9任一项所述的方法制备的雷达和/或红外隐身材料。

技术总结本发明公开了一种雷达和/或红外隐身材料的制备方法，属于功能涂层材料技术领域。本发明利用等离子体电解沉积技术在基体材料上制备隐身涂层，通过向基础电解液中添加雷达吸波成分或红外隐身成分中的一类，达到雷达吸波或红外隐身的效果，亦可两种成分同时添加，使制备得到的陶瓷涂层实现雷达吸波/红外兼容隐身的效果。技术研发人员：王少青,谢发勤,吴向清,杨翰明,赫家禹受保护的技术使用者：西安工业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/23