專利名稱::熱控涂層材料的“原位”測試方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明涉及航天器用熱控材料進行真空——紫外輻照試驗的測試方法,更確切地說涉及地面模擬試驗的“原位”測試方法,屬于熱控材料真空——紫外輻照測試方法的領(lǐng)域。航天器在宇宙空間飛行過程中,將直接受到宇宙環(huán)境中各種因素的作用。其中太陽紫外輻照環(huán)境是影響暴露于航天器表面的熱控材料光學性能的最重要因素。因此在地面模擬宇宙空間環(huán)境的真空——紫外輻照,就成為熱控材料研制和鑒定的最主要的環(huán)境試驗手段。較早期采用的方法是將樣品置于真空中進行紫外輻照,然后將樣品取出在大氣中進行光性測試。這是一種非“原位”的測試方法。后來發(fā)現(xiàn),許多熱控涂層材料在真空中紫外輻照變色,在空氣中會很快褪色,即存在“回復”現(xiàn)象。因此渴望尋找一種能在真空中進行“原位”測試的方法。另一種試驗方法雖能進行“原位”測試,但是獲得真空和維持真空都采用油擴散泵。因而存在嚴重的油脂蒸汽污染試樣的問題,試驗結(jié)果受到很大的影響,特別是對于長期輻照試驗,影響就更大。為了解決“原位”測試和油蒸汽污染的問題,國外建立了大型試驗設(shè)備,將光性測試系統(tǒng)放入大型真空腔體內(nèi)。同時配置了大型的無油真空系統(tǒng)。這就需要巨大的投資和試驗運行費用。據(jù)文獻“UltrovioletIrradiationEffectsonCandidateSpacelabThemalControlCoatings”,(J.Spacecraft,VoL17,No.6,1980)介紹歐聯(lián)(ESTEC)的一臺環(huán)境試驗設(shè)備。真空容器為直徑7.4米,高為4.5米的不銹鋼圓筒。通過兩個機械泵和一個渦輪分子泵獲取真空,并帶有液氮屏蔽。真空度達1.3×10-3帕。曾進行過一個當量太陽常數(shù)下600當量太陽小時的試驗,以及2個當量太陽常數(shù)下300當量太陽小時的試驗。由于設(shè)備龐大,不但建設(shè)投資很大,而且運行成本高,不可能進行更長時間的試驗。由此可見,如何在地面用簡單方法模擬宇宙空間環(huán)境的真空——紫外輻照,進行熱控材料光學性能的“原位”測定就成為熱控材料研制者長期追求的目標。本發(fā)明的目的在于是提供一種真空——紫外模擬測試的方法,既滿足“原位”測試的要求,又具有無油蒸汽污染、投資少,運行費用低廉等特點。由本發(fā)明提供的“原位”測試方法包括被測試樣真空玻璃封管的制作、用真空封管進行真空——紫外輻照,以及積分球儀上光性太陽吸收比測定等過程。具體詳述如下(1)首先將被測試樣裝入端面為石英玻璃窗口的玻璃管中,如圖1所示。圖中1為石英窗口,2為被測樣品,3為普通彈簧,用以壓緊樣品,使樣品與石英窗口貼緊,4是直徑為20~60毫米的玻璃管,用以安放彈簧3和樣品2,在玻璃管的另一端接上裝有吸氣劑的玻璃排氣管5和電離計管6,接入由機械泵和渦輪分子泵組成的無油真空系統(tǒng)進行烘烤排氣。玻璃管烘烤溫度350~450℃,時間為24~48小時。排氣結(jié)束時,系統(tǒng)壓力達到10-3帕以下。將樣品管與系統(tǒng)封離,然后將鋇鈦或鈦鋯吸氣劑蒸散。整個輻照試驗過程中,管內(nèi)壓力維持在10-2~10-3帕以下。(2)將上述裝有試樣的真空封管置于紫外輻照試驗臺上,讓樣品垂直指向紫外光源如圖2所示。圖中1為紫外光源,2為試樣的真空封管。調(diào)節(jié)樣品與紫外光源的距離,可以改變紫外輻照強度。每隔一定輻照時間后,在積分球儀上進行一次光性測定。測定后,將裝有試樣的真空封管放回試驗臺,繼續(xù)進行輻照,直到紫外輻照劑量達到要求為止。整個輻照試驗過程中靠鋇鈦或鈦鋯吸氣劑蒸散使管內(nèi)壓力維持在10-2~10-3帕以下,從而達到在地面模擬宇宙空間環(huán)境的真空—紫外輻照的“原位”測試的目的。從而可以獲得各類熱控材料的光性與紫外輻照劑量間的“原位”關(guān)系曲線。本發(fā)明提供的測試方法具有以下優(yōu)點1、由于采用了“原位”測試技術(shù),保證了測試結(jié)果的可靠性。2、由于避免了油蒸汽污染的影響,大大提高了紫外輻照試驗結(jié)果的準確性。3、由于采用了吸氣劑維持真空,省去了輻照試驗時真空系統(tǒng)運行的費用,而且特別安全可靠,沒有中途真空被破壞的危險。這對于長期輻照試驗的意義特別重大。原則上,試驗的時間不受限制。4、由于試樣在小型輕便的玻璃封管中,易于裝拆,在臺式積分球上進行光性測試時,操作容易,準確性高。5、易于在紫外輻照試驗過程中隨時對試樣的光性進行測定,因而可能對試樣光性變化的規(guī)律進行研究。6、允許多只樣品同時進行輻照試驗,各樣品之間沒有交叉污染。7、各試樣的紫外輻照強度易于調(diào)節(jié),可以相同,也可以不同。樣品還可以隨時更換或增減。圖1是本發(fā)明玻璃真空封管結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明用真空封管進行真空—紫外輻照時的示意圖。用本發(fā)明提供的方法已經(jīng)對二十多種熱控涂層材料,包括光亮陽極氧化鋁熱控涂層、黑色陽極氧化鋁熱控涂層、鈰玻璃鍍鋁二次表面鏡熱控涂層、鈰玻璃鍍銀二次表面鏡熱控涂層、電鍍金熱控涂層、拋光鋁濺射SiO2熱控涂層、F46塑料鍍鋁二次表面鏡熱控涂層等進行了光性-紫外輻照劑量之間關(guān)系的測定,從而為熱控材料在空間的穩(wěn)定性提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)。下面結(jié)合實施例進一步說明本發(fā)明的實質(zhì)。實施例1.光亮陽極氧化鋁熱控涂層的測試取Φ18毫米的熱控涂層樣品,按圖1所示,放在直徑為24毫米的玻璃管中,選用合適的彈簧3,使涂層2與石英玻璃窗口緊緊貼住,玻璃管烘烤溫度為380~430℃,時間為30小時,排氣結(jié)束時系統(tǒng)的壓力小于10-3帕。蒸散鋇鈦吸氣劑。然后將裝有試樣的真空封管放在圖2所示的位置,使試樣垂直指向紫外光源。通過調(diào)節(jié)樣品與紫外光源的距離,可以改變紫外輻照強度。整個輻照試驗過程中,管內(nèi)壓力維持在10-2~10-3帕以下。在積分球儀上進行太陽吸收比的測定。結(jié)果列于表1。表1</tables>實施例2.黑色陽極氧化鋁熱控涂層取Φ19毫米的熱控涂層樣品,按圖1所示,放在直徑為25毫米的玻璃管中,選用合適的彈簧3,使涂層2與石英玻璃窗口緊緊貼住,玻璃管烘烤溫度為370~420℃,時間為35小時,蒸散鈦鋯吸氣劑其余同實施例1。結(jié)果列于表2。表2實施例3、鈰玻璃鍍鋁二次表面鏡熱控涂層取Φ18毫米的熱控涂層樣品,按圖1所示,放在直徑為25毫米的玻璃管中,選用合適的彈簧3,使涂層2與石英玻璃窗口緊緊貼住,玻璃管烘烤溫度為360~410℃,時間為32小時,其余同實施例1。結(jié)果列于表3。表3實施例4、鈰玻璃鍍銀二次表面鏡熱控涂層取Φ18毫米的熱控涂層樣品,按圖1所示,放在直徑為25毫米的玻璃管中,選用合適的彈簧3,使涂層2與石英玻璃窗口緊緊貼住,玻璃管烘烤溫度為350~400℃,時間為32小時,其余同實施例1。結(jié)果列于表4。表4實施例5、電鍍金熱控涂層取Φ18毫米的熱控涂層樣品,按圖1所示,放在直徑為25毫米的玻璃管中,選用合適的彈簧3,使涂層2與石英玻璃窗口緊緊貼住,玻璃管烘烤溫度為350~400℃,時間為32小時,其余同實施例1。結(jié)果列于表5。表5</tables>6、拋光鋁濺射SiO2熱控涂層取Φ18毫米的熱控涂層樣品,按圖1所示,放在直徑為25毫米的玻璃管中,選用合適的彈簧3,使涂層2與石英玻璃窗口緊緊貼住,玻璃管烘烤溫度為350~400℃,時間為32小時,其余同實施例1。結(jié)果列于表6。表67、F46塑料薄膜鍍鋁二次表面鏡熱控涂層取Φ20毫米的熱控涂層樣品,按圖1所示,放在直徑為25毫米的玻璃管中,選用合適的彈簧3,使涂層2與石英玻璃窗口緊緊貼住,玻璃管烘烤溫度為350~400℃,時間為32小時,其余同實施例1。結(jié)果列于表7。表7權(quán)利要求1.一種用于航天器熱控材料的“原位”測試方法,包括真空—紫外輻照、光性太陽吸收比測定,其特征在于a.被測試樣裝入端面為石英玻璃窗口的玻璃管中,它由石英窗口(1)、被測試樣(2),普通彈簧(3),直徑為20~60毫米的玻璃管(4),裝有吸氣劑的玻璃排氣管(5)以及電離計管(6)組成,整個玻璃管接入由機械泵和渦輪分子泵組成的無油真空系統(tǒng)進行排氣烘烤排氣。烘烤溫度350~450℃,時間為24~48小時。排氣結(jié)束時,系統(tǒng)壓力達到10-3帕以下。將樣品管與系統(tǒng)封離。b.將裝有被測試樣的真空封管置于紫外輻照試驗臺上,使樣品垂直指向紫外光源,調(diào)節(jié)樣品與紫外光源的距離及輻照時間,可以改變輻照強度。整個輻照過程靠鋇鈦吸氣劑蒸發(fā),使管內(nèi)壓力維持在10-2~10-3帕以下。2.按權(quán)利要求1所述的測試方法,其特征在于普通彈簧(3)作用是使樣品與石英窗口貼緊,玻璃管(4)用以安放彈簧(3)和樣品(2)。3.按權(quán)利要求1所述的測試方法,其特征在于吸氣劑為鋇鈦或鈦鋯。全文摘要一種涉及航天器用熱控材料的“原位”測試方法,屬于熱控材料真空—紫外輻照測試方法領(lǐng)域?!霸弧睖y試的含義是在地面模擬宇宙空間環(huán)境的真空—紫外輻照后不將試樣取出而直接進行光性太陽吸收比測定。本發(fā)明提供的方法包括被測試樣真空玻璃封管的制作,用真空封管進行真空—紫外輻照以及在積分球儀上進行不同輻照強度下光性太陽吸收比的測定。本發(fā)明允許多只樣品同時進行輻照試驗,輻照強度易于調(diào)節(jié)并無樣品間交叉污染。文檔編號G01N21/31GK1180838SQ9710673公開日1998年5月6日申請日期1997年11月20日優(yōu)先權(quán)日1997年11月20日發(fā)明者奚益明,陳杰鋒申請人:中國科學院上海硅酸鹽研究所