Терморегулирующее покрытие класса "солнечные отражатели"


 


Владельцы патента RU 2331553:

Федеральное государственное унитарное предприятие Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" (ФГУП ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс") (RU)

Изобретение относится к пассивной тепловой защите космических аппаратов. Предлагаемое покрытие включает в себя нижний слой в виде анодноокисного покрытия алюминиевого сплава и верхний слой. В качестве верхнего слоя использовано лакокрасочное терморегулирующее покрытие, содержащее акрилатный гольмийсодержащий лак АКГ-1,2 (42-38 мас.%) и цирконий (IV) оксид модифицированный ос.ч. 7-4 (58-62 мас.%). Покрытие имеет низкие значения коэффициента поглощения солнечной радиации (As≤0,10-0,11) и высокие значения коэффициента излучения (ε≥0,92-0,94). Это позволяет снизить площадь радиаторов-излучателей, что особенно важно при разработке перспективных космических аппаратов. Наличие на поверхности радиаторов-излучателей двух терморегулирующих покрытий: анодноокисного и лакокрасочного - позволяет увеличить долговечность этих радиаторов. Предлагаемое покрытие позволяет также защитить от коррозии сложно профилированные конструкции и обеспечить на их поверхности заданные терморадиационные характеристики. Техническим результатом изобретения является создание терморегулирующих покрытий на поверхности изделий из алюминия и его сплавов с возможно более низкими значениями параметра AS/ε без характерных недостатков известных силикатных покрытий. 2 табл.

 

Изобретение относится к области космического материаловедения, а именно к терморегулирующим покрытиям класса «солнечные отражатели».

При высоких значениях коэффициента поглощения солнечного излучения (As) увеличиваются площади отражающих поверхностей изделий, повышаются габаритно-массовые характеристики и снижается масса полезного груза. Поэтому для оптимизации работы системы пассивного терморегулирования космических аппаратов требуются покрытия с низкими значениями As и высокими значениями коэффициента излучения ε.

В системах теплового обеспечения наиболее предпочтительным является применение терморегулирующих анодноокисных покрытий на алюминии и его сплавах из-за их малой толщины и, следовательно, малого веса. Являясь цельными с алюминиевой основой, они не откалываются даже от воздействия космических осколков, обеспечивают защиту от коррозии в земных условиях и полностью стойки к эрозии от атомарного кислорода в отличие от неорганических и органических покрытий. Однако начальные значения их терморадиационных характеристик достаточно велики.

Наиболее близким к предлагаемому терморегулирующему покрытию по технической сущности является терморегулирующее покрытие (Патент США №5296285 от 22 марта 1994), представляющее собой двухслойное покрытие, образованное путем создания первого слоя анодным окислением алюминиевой основы и нанесением второго верхнего слоя, состоящего из силикатного покрытия Z-93. Покрытие имеет следующие характеристики: As≤0,15-0,20, ε≥0,90-0,92.

Такие высокие начальные значения коэффициента поглощения As требуют размещения на космических объектах дополнительных площадей радиаторов-охладителей для сброса тепла. Кроме того, силикатное покрытие верхнего слоя указанной выше композиции имеет ряд технологических недостатков, свойственных всему классу силикатных покрытий - относительная хрупкость, недостаточная эластичность, трудоемкость нанесения.

Технической задачей данного изобретения является разработка терморегулирующего покрытия с низким значением поглощательной способности солнечной радиации и высоким коэффициентом излучения на алюминии и его сплавах без характерных недостатков силикатных покрытий.

Эта задача решается тем, что терморегулирующее покрытие класса «солнечные отражатели», включающее нижний слой - анодноокисное покрытие на алюминиевых сплавах и верхний слой, отличающееся тем, что в качестве верхнего слоя используется лакокрасочное терморегулирующее покрытие, содержащее акрилатный гольмийсодержащий лак АКГ-1,2 и цирконий (IV) оксид модифицированный о.с.ч. 7-4 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

цирконий (IV) оксид модифицированный58-62
лак АКГ-1,242-38

Нижний слой для терморегулирующего покрытия класса «солнечные отражатели» формировался путем нанесения терморегулирующего анодноокисного покрытия (анодный оксид) на образцы из сплава АМг3 после их предварительной обработки (обезжиривание, травление, промывка, полирование). Анодирование проводили в растворе 18% серной кислоты при напряжении 12-15 вольт, при этом плотность тока поддерживалась в интервале 0,8-1,2 а/дм2 при температуре 18-20°С в течение 30 минут с последующей промывкой и наполнением в ванне с горячей деионизированной водой при температуре 90-95°С в течение 15 минут. Значения коэффициентов составили As≤0,33, ε≥0,80. На анодированную поверхность образцов наносилось лакокрасочное терморегулирующее покрытие на основе лака АКГ-1,2 и пигмента цирконий (IV) оксид модифицированный. Для приготовления композиции необходимые количества циркония (IV) оксид модифицированный кремниевой кислотой водной (массовая доля модификатора - 2%), особой чистоты по ТУ 2611-269-00209792-2003 и лака АКГ-1,2 по ТУ 2313-001-07545731-2005, физико-механические показатели которого приводятся в таблице 1, загружали в фарфоровый барабан с соотношением фарфоровые шары:пигмент = 1:1 (по массе) и перемешивали на валковой мельнице 60-90 мин. Затем полученный состав процеживали через капроновую сетку. Покрытие наносили краскораспылителем. Сушка покрытия осуществлялась при комнатной температуре.

Значения терморадиационных характеристик терморегулирующего покрытия на основе анодного оксида и лакокрасочной композиции составили: As≥0,10-0,11, ε≥0,92-0,94.

Таблица 1
Наименование показателяНорма для лака АКГ-1,2
1. Внешний вид лакаПрозрачная однородная жидкость без механических включений
2. Цвет лака по йодометрической шкале, мг I2/100 см3, не темнее3
3. Условная вязкость лака по визкозиметру типа ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм при температуре от 19,5 до 20,5°С, сот 13 до 22
4. Массовая доля нелетучих веществ, %от 19 до 22
5. Кислотное число водной вытяжки, мг КОН, не более0,1
6. Содержание модификатора в сухом остатке в пересчете на триацетилацетонат гольмия, % (по мас.)от 1,15 до 1,25
7. Время высыхания лака до степени 3 при температуре от 18 до 22°С, ч, не более2
8. Внешний вид пленки лакаГладкая бесцветная однородная поверхность без оспин и механических включений
9. Твердость пленки, условные единицы, не менее, по маятниковому прибору:
типа М-30,5
типа ТМЛ (маятник А)0,45
10. Эластичность пленки при изгибе, мм, не более1
11. Стойкость пленки к статическому воздействию воды при температуре от 18 до 22°С, ч, не менее4
12. Стойкость пленки к статическому воздействию нефраса при температуре от 18 до 22°С, мин, не менее1

В таблице 2 приведены значения терморадиационных характеристик (ТРХ) терморегулирующего покрытия «класса солнечные отражатели» на различных марках алюминиевого сплава.

Таблица 2
Марка алюминиевого сплаваРежимы анодированияНачальные значения TPX после анодированияНачальные значения ТРХ после нанесения лакокрасочного покрытияПримечание
As, не болееε, не менееAs, не болееε, не менее
АМг6плотность тока 0,8 а/дм2, температура 17°С, время 15 минут0,22-0,270,75-0,790,10-0,110,92-0,93Технология нанесения лакокрасочного покрытия во всех случаях одинакова. Покрытие ровное, белое, равномерно распределенное на поверхности образцов.
АМг3плотность тока 0,8-1,2 а/дм2, температура 18°С, время 18 мин0,33-0,380,74-0,800,11-0,120,93-0,94
АД31плотность тока 1-1,2 а/дм2 температура 18°С время 20 минут0,21-0,230,79-0,800,10-0,110,94

Как видно из таблицы 2, для предлагаемого терморегулирующего покрытия класса «солнечные отражатели» достигнуты высокие начальные значения терморадиационных характеристик As≤0,10-0,11 и ε≥0,92-0,94 вместо As≤0,15-0,20, ε≥0,90-0,92.

Использование заявляемого изобретения позволит:

- сократить площади навесных радиаторов-охладителей за счет уменьшения начального значения коэффициента солнечного поглощения As и увеличения коэффициента излучения ε;

- увеличить срок функционирования радиаторов-охладителей за счет наличия терморегулирующего анодного оксида после возможного разрушения верхнего слоя покрытия от воздействия атомарного кислорода.

Терморегулирующее покрытие класса «солнечные отражатели», включающее в себя нижний слой в виде анодно-окисного покрытия алюминиевого сплава и верхний слой, отличающееся тем, что в качестве верхнего слоя использовано лакокрасочное терморегулирующее покрытие, содержащее акрилатный гольмийсодержащий лак АКГ-1,2 и цирконий (IV) оксид модифицированный ос.ч. 7-4 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Цирконий (IV) оксид модифицированный58-62
Лак АКГ-1,242-38



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к технологии получения материалов для нанесения защитных покрытий на поверхность различных естественных и искусственных материалов. .
Изобретение относится к сцинтилляционной технике и может быть использовано в экспериментах ядерной физики, физики высоких энергий и космических лучей, а также в приборостроении для детектирования ионизирующих излучений.

Изобретение относится к области космического материаловедения и оптической техники и может быть использовано в системе пассивного терморегулирования космических аппаратов для изготовления покрытия холодной сушки класса «солнечные отражатели», которые наносят на внешние поверхности космических аппаратов.

Изобретение относится к теплоизоляционному покрытию, применяемому в защите от теплового излучения жилых, офисных или промышленных зданий. .

Изобретение относится к составам для получения пленочных покрытий, применяемых для различных поверхностей, подлежащих защите от ионизирующего излучения. .

Изобретение относится к пигментам, в частности к светоотражающим покрытиям класса "солнечные отражатели", и может быть использовано в летательных аппаратах космической техники.

Изобретение относится к модифицированию пигментов и может быть использовано для получения светоотражающих покрытий, применяемых в летательных аппаратах космической техники.

Изобретение относится к пигментам для светоотражающих покрытий класса "солнечные отражатели" и может быть использовано в летательных аппаратах космической техники.

Изобретение относится к пигментам и может быть использовано для светоотражающих покрытий, применяемых в летательных аппаратах космической техники. .

Изобретение относится к покрытиям для оптическим носителям информации. .

Изобретение относится к фотоинициаторам ряда фенилглиоксиловой кислоты, используемым в полимеризующихся композициях, подлежащих отверждению. .

Изобретение относится к области ракетной техники. .
Изобретение относится к полимерной композиции на основе связующего - ненасыщенной полиэфирной смолы или олигоэфиракрилатов и может быть использовано в медицине, в производстве лакокрасочных материалов и пр.

Изобретение относится к пространственно стабильным веществам для склеивания, получаемым с использованием гелеобразующих продуктов конденсации альдегидов или кетонов с многоатомными спиртами и цианакрилатов.
Изобретение относится к полимеризуемым покрытиям и может быть использовано в металлообрабатывающей промышленности для защиты металлических составных частей изделий от коррозии.

Изобретение относится к способу получения полимерного покрытия, обладающего высокими защитными физико-химическими показателями, невысокой токсичностью, пригодного для имплантации в ткани живых организмов.
Изобретение относится к лакокрасочным материалам и может быть использовано для окраски пластмасс с имитацией перламутра, в частности для товаров народного потребления.
Наверх