[发明专利]一种采用冷喷涂制备Ta／Al复合抗辐照涂层的方法

说明书

本发明属于防护涂层制备领域，具体涉及一种采用冷喷涂制备Ta/Al复合抗辐照涂层的方法。该方法包括如下步骤：(1)将Ta粉与Al粉按照质量比(0.1～20)：1混合配成复合粉末；(2)采用冷气动力喷涂设备，将制备的复合粉末喷涂到待防护器件基体表面，形成Ta/Al复合涂层。本发明方法可以制备用于电子封装外表面的抗辐照涂层，并兼顾了空间辐照粒子的不同能量范围。

技术领域

本发明属于防护涂层制备领域，具体涉及一种采用冷喷涂制备Ta/Al复合抗辐照涂层的方法。

背景技术

太空空间站和飞行器中的电子元件由于暴露在5×10^-4～1×10^-2rad(Si)/s辐射剂量的太空辐照环境中，会存在各式各样不同粒子的辐照。高能粒子会造成电子元件材料的损伤。因此，需要采用具有抗辐照性的涂层来防护上述电子元件。

钨(W)和铅(Pb)由于其极大的原子质量，具有较好的抗辐照损伤性能。近年来的研究发现，钽(Ta)也具有非常强的抗空间质子辐照能力。一般来说，对于纳米材料而言，材料内部更多的晶界对于辐照损伤产生的缺陷具有进一步的吸收或阻碍作用，但如何将纳米结构保留到防护涂层中极具挑战性。此外，研究发现，原子质量较大材料对于防护高能粒子辐照效果较好，但对于能量较小辐照粒子的防护效果一般。采用复合材料，可以拓展对空间辐照粒子防护的能量范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用冷喷涂制备Ta/Al复合抗辐照涂层的方法，该方法将提高太空空间站及飞行器中的电子元件的辐照耐受性。

本发明的技术方案如下：

一种采用冷喷涂制备Ta/Al复合抗辐照涂层的方法，包括以下步骤：

(1)将Ta粉与Al粉按照质量比(0.1～20)：1混合配成复合粉末；

(2)采用冷气动力喷涂设备，将制备的复合粉末喷涂到待防护器件基体表面，形成Ta/Al复合涂层。

所述的采用冷喷涂制备Ta/Al复合抗辐照涂层的方法，步骤(1)中，Ta粉是纳米级的颗粒，形貌为球形，粒度范围为10～500nm。

所述的采用冷喷涂制备Ta/Al复合抗辐照涂层的方法，步骤(1)中，Ta粉是微米级的颗粒，形貌为球形或不规则形状，粒度范围为10～100μm。

所述的采用冷喷涂制备Ta/Al复合抗辐照涂层的方法，步骤(1)中，Al粉的形貌为球形或类球形，粒度范围为10～200μm。

所述的采用冷喷涂制备Ta/Al复合抗辐照涂层的方法，步骤(1)中，复合粉末选择掺入陶瓷颗粒CeO₂、ZrO₂、Y₂O₃之一或两种以上，陶瓷颗粒为纳米量级，形貌为球形，粒度范围为10～500nm；陶瓷颗粒占复合粉末质量的1～20％，且掺入的陶瓷颗粒均匀分布。

所述的采用冷喷涂制备Ta/Al复合抗辐照涂层的方法，步骤(1)中，复合粉末的配制采用球磨或机械混合2～8小时。

所述的采用冷喷涂制备Ta/Al复合抗辐照涂层的方法，步骤(2)中，冷气动力喷涂使用压缩空气或氮气作为工作气体，温度180～500℃，压力1.5～4.5MPa，喷涂距离10～40mm。

所述的采用冷喷涂制备Ta/Al复合抗辐照涂层的方法，步骤(2)中，待防护器件基体为金属、陶瓷或金属陶瓷复合基体，待防护器件基体表面在喷涂前进行喷砂处理。

所述的采用冷喷涂制备Ta/Al复合抗辐照涂层的方法，步骤(2)中，复合涂层的Ta与Al两相分布均匀。

本发明的设计思想是：