[发明专利]一种高电阻率电热涂层及其制备方法和应用

说明书

本发明属于飞机防/除冰技术领域，具体涉及一种高电阻率电热涂层及其制备方法和应用。所述电热涂层是由CuMn合金粉与玻璃粉的复合粉经热喷涂法制备而成，所述CuMn合金粉的组分为：Cu 80％～90％，Mn 10％～14％，其它元素3％～6％，CuMn合金粉与玻璃粉的质量比100:0～50:50。本发明所述高电阻率电热涂层的制备方法简单易行，CuMn合金粉与玻璃粉的复合粉喷涂在复合材料表面形成电热涂层，涂层能均匀、致密地与复合材料结合形成一个整体，电热涂层与复合材料之间的结合强度≥10MPa，室温电阻率为50×10^‑8Ω.m～1000×10^‑8Ω.m，特别适合于电热功率要求在3W.cm^‑2以上的情况。

技术领域

本发明属于飞机防/除冰技术领域，具体涉及一种高电阻率电热涂层及其制备方法和应用。

背景技术

飞机在结冰云层中飞行时，机翼前缘、机头、发动机进气道、螺旋桨、机身外传感器等迎风面可能结冰，结冰后会导致飞机升力减小、阻力增加、推力扰动、操稳性能下降、仪器/仪表指示异常等现象发生，从而影响飞行安全，严重时可导致机毁人亡。为了保证飞机在结冰条件下的飞行安全，飞机多设计有防/除冰系统，尤其是民用飞机均装备有防/除冰系统。

飞机机翼前缘防/除冰系统多采用热气，由发动机压气机引出高温高压气体作为能量来源，对前缘蒙皮进行加热。由于机翼前缘材料耐温属性限制，引出的热气需预冷，且热气在防冰腔内换热后排出废气的温度较高，使得传统引气防冰的热利用效率低。

使用电能作为前缘防冰能量来源时，在产生与热气防冰同样的加热量时，所消耗的能量大大降低。近年来，伴随着多电/全电飞机的发展，促进了电防冰系统在机上应用。由于热气防冰管路热惯性较大，热气防冰采用周期性除冰加热控制困难，有些情况下可能会产生冰脊；相比之下，采用电加热方式可对加热功率进行周期性精确控制，使得防冰系统也可使用除冰模式，进一步降低能耗。

复合材料由于重量轻，强度高，在飞机上大幅使用。飞机机翼前缘结构材料也逐步由复合材料取代传统金属材料。基于复合材料结构减重和提升能量利用效率的考虑，需在具有防/除冰功能的飞机机翼前缘结构上集成热喷涂电热涂层。

传统的电热防/除冰方法是将金属加热带嵌入复合材料内部，用胶粘剂将金属加热带固定。但是，该方法存在如下难以克服的问题，即结合强度低、结构强度降低、易损坏、导热性差、均匀性差。采用喷涂的方法在复合材料表面形成一体化的电热涂层，可以有效地起到防/除冰效果，并且能克服上述问题，在飞机防/除冰方面有广泛应用。另外，由于飞机上的供电系统比较单一(110V或230V)，而需要防/除冰的部位很多、形状复杂多样、功率要求差别大，对电热涂层的电阻率要求范围也很宽，范围达到50×10^-8Ω.m～1000×10^-8Ω.m。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，目的在于提供一种高电阻率电热涂层及其制备方法和应用。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种高电阻率电热涂层，由CuMn合金粉与玻璃粉的复合粉经热喷涂法制备而成。

上述方案中，所述CuMn合金粉的组成按质量百分比计为：Cu占80％～90％，Mn占10％～14％，其它元素占3％～6％。

上述方案中，所述CuMn合金粉与玻璃粉的质量百分比是100:0～50:50。

上述方案中，所述CuMn合金粉与玻璃粉的质量百分比是100:0。

上述方案中，所述CuMn合金粉与玻璃粉的质量百分比是80:20。

上述方案中，所述CuMn合金粉与玻璃粉的质量百分比是50:50。