航天功能防护涂层设计与调控

2021-09-18蒲吉斌安煜东王海新

宇航材料工艺 2021年4期

关键词：环境

蒲吉斌安煜东王海新

（中国科学院宁波材料技术与工程研究所，宁波 315200）

0 引言

航天装备金属材料在使用的过程中不可避免地遇到腐蚀与摩擦磨损的问题。金属的腐蚀与摩擦磨损会造成零部件的过早失效，影响整个装备系统的可靠性和寿命，甚至会引发灾难性事故，导致航天任务的失败。金属材料表面制备润滑、耐磨与耐蚀功能防护涂层是提升航天零部件性能与服役寿命的重要技术途径。由于航天器面临海洋高湿度发射环境，以及高真空、高辐照、高/低温循环等极端服役环境条件，故对于功能防护涂层的化学稳定性、耐温性能等有较高的要求［1］。本文将从润滑、耐磨与耐蚀功能角度综述航天功能防护涂层的设计及在不同环境中应用情况。

1 润滑涂层

固体润滑涂层是减小航天机械运动部件摩擦，防止空间冷焊发生的一类关键材料，尤其针对高真空环境下液体润滑材料的挥发和爬移，高温和低温环境黏度变化导致润滑失效的问题，固体润滑涂层以其高的化学稳定性和承载性能成为主要的润滑材料，达到降低摩擦因数、减小磨损的目的。航天领域常用的固体润滑材料有：类金刚石碳基（diamond−like carbon films，DLC）薄膜、过渡族金属硫化物（TMD）、软金属、高分子聚合物等。其中TMD薄膜已经在航天领域获得广泛应用，而DLC 薄膜以其高硬度、高弹性模量、良好的化学稳定性、低摩擦因数和高耐磨性，在航天领域显示出广泛的应用前景［2−4］。