《表1 钛合金表面热控涂层电解液体系、工艺参数与热控性能》

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《微弧氧化技术在热控涂层中的应用》

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钛合金具有优异的物理性能，如组织稳定性好、比强度高、耐腐蚀能力强、韧性较好、塑性良好等优点[23]，已逐渐成为航天器、飞机和导弹等的制造材料。表1总结了近年来部分钛合金表面微弧氧化热控涂层的研究现状，其中文献[31]为在50℃条件下测试的发射率，[32，35-36]为在700℃条件下测试的发射率，文献[34]为在600℃条件下测试的发射率，其他文献为在常温下测试的发射率[24-36]。高吸收发射比涂层采用的电解液体系一般为PO43-和SiO32-，加入的添加剂有VO3-、WO42-、Fe2+、Co2+、Ni2+等，而在添加金属阳离子盐时还需配位剂，如EDTA。文献[24]采用含有过渡金属离子和VO3-的电解液体系，在TA7钛合金表面制备了黑色的高吸收高发射热控涂层，其吸收率和发射率最高可达0.96和0.95。图2是该涂层的表面形貌、组成和热控性能。从图2a可以看出，涂层表面的大颗粒堆积形成了大量孔隙以及气体放电所形成的残余孔道，从1?m以内到几微米、甚至几十微米不等。显然，小孔隙有助于提高太阳吸收率，而大孔隙则有助于提高发射率。XRD（图2b）分析表明，涂层内部有结晶的金红石型TiO2生成，而表面由大量的非晶相物质组成（EDS分析表明涂层中主要有O、Si、P、V、Fe和Ni等）) 。涂层优异的热控性能是由于内层的TiO2实现了对紫外光的吸收，而外层的V、Fe、Ni的氧化物实现了对可见和红外光谱的有效吸收，从而实现了0.25～2.5μm范围内整个波段的全吸收。图2c和2d描述了电解液组成和工艺参数变化对吸收比和发射率的影响规律。钒酸盐和镍盐浓度的增加对于提高涂层的吸收率和发射率影响较大；相比于电解液组成，电压和时间的影响不大，这是由于工艺参数的变化影响了涂层的形貌和孔隙率所致。