战机等军用航空武器表面隐身薄膜结构的制作方法

1.本发明属重大军用航空器隐身防护技术领域，也属新材料、纳米材料、功能材料等技术领域，主要涉及一种战机等军用航空武器表面隐身薄膜结构技术。


背景技术：

2.军用战机等航空航天器的隐身问题，一直是现代空中飞行武器的重大技术难题与技术创新热点之一。战争状态下，航空航天武器一旦被发现，就有随时被击落的危险，只有不断降低被探测识别跟踪的概率，才能提高生存与战斗能力。
3.一直以来军用飞机的隐身措施，主要是以具有某种特定吸散光热电磁波的涂料涂装为主，常用涂料如铁氧体吸波涂料、羰基铁吸波涂料、陶瓷吸波涂料、放射性同位素吸波涂料、导电高分子吸波涂料、纳米吸波涂料、有色伪装涂料等。所有现有涂料涂层，功能性单一、隐身效果不够理想，且耐高速磨损耐打击能力差、寿命短，多种涂层组合又有重量大及附着力差风阻大等致命问题。
4.基于上述军用飞机等航空航天器隐身技术存在问题，本发明专利技术，即战机等军用航空武器表面隐身薄膜结构，利用光谱分解与吸收、物质微观结构性质及表面作用、光电波声波传播及与介质微结构的相互作用等理论为指引，使用等离子热喷涂和磁控溅射等真空镀膜工艺，在坚硬基体表面镀制包含多层不同隐身防护功能薄膜的超精细密实润滑的薄膜叠层结构，以达到耐温耐磨低风阻及吸收减反可见光红外光雷达电磁波等的隐身效果。本发明的战机等军用航空武器表面隐身薄膜结构技术，绿色经济，不但隐身效果显著，而且轻薄坚实润滑耐久并有利于降低高速飞行器的风阻，广泛适用于战机等军用航空航天器、雷达、导弹等的隐身保护。


技术实现要素：

5.本发明专利技术，即战机等军用航空武器表面隐身薄膜结构，是一种可以广泛应用于军用飞机等航空航天器隐身的表面薄膜结构技术，该技术使用等离子等热喷涂或采用磁控溅射等真空镀膜工艺，在坚硬基体表面镀制包含多层不同防护功能薄膜的超精细密实薄膜叠层结构，以达到耐温耐磨低风阻及吸收减反可见光红外光雷达电磁波等的隐身效果。
6.该薄膜结构主要包括密实耐高温耐磨的陶瓷结构层、微纳米铝钛硅合金层、石墨碳化物及金属非金属氧化物等材料混合的复合表面层等，各层结构膜可以使用等离子热喷涂或磁控溅射等真空镀膜工艺完成，尤其是大基件整体镀膜使用等离子等热喷涂更经济，小基件或化整为零的零部件可采用磁控溅射等超精细真空镀膜工艺。
7.该薄膜结构的密实耐高温耐磨的陶瓷结构层，材料成份包括：1%~90%的氧化铝、0%~30%的氧化锆、0.1%~50%的碳化钛、0%~10%的碳化硅、0%~15%的石墨、0%~30%的氧化硅、0%~35%的氧化镁等，所有材料按比例以粉末形态混合加工成镀制该陶瓷膜层用粉料或固溶体块靶材料，该层厚度0.01~20μm，并采用等离子精细镀膜工艺或磁控溅射等真空镀膜工艺完
成。
8.该薄膜结构的微纳米铝钛硅合金层，材料成份为铝适当掺杂、钛、硅等，该铝合金层厚度0.03~5μm，采用等离子精细镀膜工艺或磁控溅射等真空镀膜工艺完成。
9.该薄膜结构的石墨碳化物及金属非金属氧化物等材料混合的复合表面层，材料成份包括：0%~30%的氧化铝、0%~33%的氧化硅、0%~50%的氧化钛、0%~38%氧化铁、0%~45%的碳化硅、0%~30%的石墨、0%~15%的二氧化锡、0%~40%的氮化硅、0%~60%的硅等材料，所有材料按比例以粉末形态混合加工成镀制该复合表面膜层用粉料或固溶体块状靶材料，该复合表面膜层总厚度0.1~10μm，采用等离子精细镀膜工艺或磁控溅射等真空镀膜工艺完成。
10.该薄膜结构的石墨碳化物及金属非金属氧化物等材料混合的复合表面层，可以制作成由多个独立膜层叠成的复合表面层，各独立膜层的成份和厚度，可以是硅单层厚度0~3μm、由0%~60%碳化硅和0%~90%氧化钛组成的混合单层厚度0~3μm、由0%~45%石墨和0%~80%氮化硅及0%~60%氧化铁等组成的混合单层厚度0~3μm、氧化铝单层厚度0~1μm，各单层按一定匹配的顺序，依次连续用磁控溅射等物理真空镀膜工艺完成，随后进行200
°
~500
°
c的退火处理。
11.该超精细薄膜叠层结构层的上面，也可以再涂一层薄的含有纳米粒或纳米线的有机膜层，该层还可以是有色涂层，以增加吸收光波和背景隐身的效果。
12.本发明的战机等军用航空武器表面隐身薄膜结构技术，绿色经济，不但隐身效果显著，而且轻薄坚实润滑耐久并有利于降低高速飞行器的风阻，广泛适用于战机等军用航空航天器、雷达、导弹等的隐身保护。
13.具体实施方法本发明专利技术，即战机等军用航空武器表面隐身薄膜结构，是一种可以广泛应用于军用飞机等航空航天器隐身的表面薄膜结构技术，该技术使用等离子等热喷涂或采用磁控溅射等真空镀膜工艺，在坚硬基体表面镀制包含多层不同防护功能薄膜的超精细密实薄膜叠层结构，以达到耐温耐磨低风阻及吸收减反可见光红外光雷达电磁波等的隐身效果。该技术完全利用环保经济的材料、以物理的工艺方法方便地完成，绿色经济。
14.下面以具体实例进一步说明本发明的实施方法：以300*300高强铝合金板表面为基体表面，制作本发明技术工艺结构。
15.首先清洁铝合金板表面，然后用机械打磨达到st3级，粗糙度rz2~3；基体预热，温度100 ℃左右，随后用预先以合适比例配置好的由氧化铝、氧化锆、碳化钛、石墨等成份组成的粉末混合粉，进行等离子喷涂，制作本发明薄膜结构的密实耐高温耐磨的陶瓷结构层，厚度8~10μm，一次连续喷镀，枪距100~150mm，喷涂角度70
°
~90
°
；随后即采用磁控溅射真空镀膜工艺，依次连续沉积微纳米铝钛硅合金层、石墨碳化物及金属非金属氧化物等材料混合的复合表面层，真空度3*10-3
pa，基板温度300
°
c，微纳米铝钛硅合金层用纯铝厚度0.6μm；石墨碳化物及金属非金属氧化物等材料混合的复合表面层，由多层子结构薄膜单层叠加而成，镀膜顺序及结构成份和厚度依次是，硅单层厚度2μm、氧化钛单层厚度0.6μm、由15%石墨和35%氮化硅及50%氧化铁等组成的混合单层厚度1.6μm、氧化铝单层厚度0.4μm。
16.以上所述仅是本发明的具体实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。本发明的权利要求书及专利说明的所有内容，均属于本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种战机等军用航空武器表面隐身薄膜结构，其特征是，该技术工艺是一种可以广泛应用于军用飞机等航空航天器隐身保护目的的表面超精细薄膜叠层结构，该薄膜结构主要包括密实耐高温耐磨的陶瓷结构层、微纳米铝钛硅合金层、石墨碳化物及金属非金属氧化物等材料混合的复合表面层等，各层结构膜可以使用等离子热喷涂或磁控溅射等真空镀膜工艺完成，尤其是大基件整体镀膜使用等离子等热喷涂更经济，小基件或化整为零的零部件可采用磁控溅射等超精细真空镀膜工艺。2.如权利要求1所述的一种战机等军用航空武器表面隐身薄膜结构，其特征在于，该薄膜结构的密实耐高温耐磨的陶瓷结构层，材料成份包括：1%~90%的氧化铝、0%~30%的氧化锆、0.1%~50%的碳化钛、0%~10%的碳化硅、0%~15%的石墨、0%~30%的氧化硅、0%~35%的氧化镁等，所有材料按比例以粉末形态混合加工成镀制该陶瓷膜层用粉料或块靶材料，该层厚度0.01~20μm，并采用等离子精细镀膜工艺或磁控溅射等真空镀膜工艺完成。3.如权利要求1所述的战机等军用航空武器表面隐身薄膜结构，其特征在于，该薄膜结构的微纳米铝钛硅合金层，材料成份为铝适当掺杂、钛、硅等，该铝合金层厚度0.03~5μm，采用等离子精细镀膜工艺或磁控溅射等真空镀膜工艺完成。4.如权利要求1所述的战机等军用航空武器表面隐身薄膜结构，其特征在于，该薄膜结构的石墨碳化物及金属非金属氧化物等材料混合的复合表面层，材料成份包括：0%~30%的氧化铝、0%~33%的氧化硅、0%~50%的氧化钛、0%~38%氧化铁、0%~45%的碳化硅、0%~30%的石墨、0%~15%的二氧化锡、0%~40%的氮化硅、0%~60%的硅等材料，所有材料按比例以粉末形态混合加工成镀制该复合表面膜层用粉料或固溶体块状靶材料，该复合表面膜层总厚度0.1~10μm，采用等离子精细镀膜工艺或磁控溅射等真空镀膜工艺完成。5.如权利要求1所述的战机等军用航空武器表面隐身薄膜结构，其特征在于，该薄膜结构的石墨碳化物及金属非金属氧化物等材料混合的复合表面层，可以制作成由多个独立膜层叠成的复合表面层，各独立膜层的成份和厚度，可以是硅单层厚度0~3μm、由0%~60%碳化硅和0%~90%氧化钛组成的混合单层厚度0~3μm、由0%~45%石墨和0%~80%氮化硅及0%~60%氧化铁等组成的混合单层厚度0~3μm、氧化铝单层厚度0~1μm，各单层按一定匹配的顺序，依次连续用磁控溅射等物理真空镀膜工艺完成，随后进行200
°
~500
°
c的退火处理。6.如权利要求1所述的战机等军用航空武器表面隐身薄膜结构，其特征在于，该超精细薄膜叠层结构层的上面，也可以再涂一层薄的含有纳米粒或纳米线的有机膜层，该层还可以是有色涂层，以增加吸收光波和背景隐身的效果。

技术总结
本发明专利是一种可以广泛应用于军用飞机等航空航天器隐身的表面薄膜结构技术。该技术使用等离子等热喷涂或采用磁控溅射等真空镀膜工艺，在坚硬基体表面镀制包含多层不同防护功能薄膜的超精细密实薄膜叠层结构，以达到耐温耐磨低风阻及吸收减反可见光红外光雷达电磁波等的隐身效果。该薄膜结构层主要包括厚度0.01~20μm的密实耐高温耐磨的陶瓷结构层、厚度0.03~5μm的微纳米铝钛硅合金层、及厚度0.1~10μm的石墨碳化物及金属非金属氧化物等材料混合的高密实润滑复合表面层等。本发明的战机等军用航空武器表面隐身薄膜结构技术，绿色经济，不但隐身效果显著，而且轻薄坚实润滑耐久并有利于降低高速飞行器的风阻，广泛适用于战机等军用航空航天器、雷达、导弹等的隐身保护。保护。


技术研发人员：宋太伟
受保护的技术使用者：上海陆亿新能源有限公司
技术研发日：2021.05.28
技术公布日：2022/11/29