一种固体火箭发动机燃烧室内壁绝热涂层制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种固体火箭发动机燃烧室内壁绝热涂层制备工艺，具体方法为：先对燃烧室内壁进行喷砂处理，使喷砂处理后的燃烧室内表面粗糙度Ra≥8；在燃烧室内壁喷砂处理后24h内，采用高温锰系磷化对燃烧室内壁进行金属表面处理；再以GT

【技术实现步骤摘要】
一种固体火箭发动机燃烧室内壁绝热涂层制备工艺


[0001]本专利技术涉及一种固体火箭发动机燃烧室内壁绝热涂层制备工艺，属于固体火箭发动机领域。

技术介绍

[0002]固体火箭发动机在工作过程中，燃烧室内腔温度可以达到2300℃～2700℃，并伴有高速的气流冲刷。为保证固体火箭发动机正常工作，需对燃烧室进行绝热层加工或增加燃烧室壁厚。燃烧室壁厚增加会导致推重比下降，影响固体火箭发动机性能，因此常规采用增加绝热层以保证固体火箭发动机正常工作。绝热层一般可分为衬层类绝热层和涂层类绝热层，衬层绝热层相较于涂层绝热层具有更好的耐高温、耐冲刷性能，但通常衬层结构较厚，导致固体火箭发动机填充系数减小、空间利用率降低，且造价相对高昂。涂层类绝热层可对异型燃烧室内壁进行绝热层加工，较于衬层类绝热层加工工艺简单，无需模具，生产周期较短，但常规涂层类绝热层耐高温、耐冲刷性能较低，绝热涂层厚度达到0.5mm以上时，由于绝热层强度及延伸率低，易开裂，导致绝热涂层失效，故绝热涂层一般控制在0.3mm以下，且常用于工作时间不大于1s的常规双基推进剂固体火箭发动机。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了解决传统燃烧室内壁绝热涂层厚度达到0.5mm以上时，绝热层易开裂，导致绝热涂层失效等问题，而提供一种固体火箭发动机燃烧室内壁绝热涂层制备工艺。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0005]本专利技术的一种固体火箭发动机燃烧室内壁绝热涂层制备工艺，具体制备步骤如下：
[0006]1)对燃烧室内壁进行喷砂处理，使喷砂处理后的燃烧室内表面粗糙度Ra≥8；
[0007]2)在燃烧室内壁喷砂处理后24h内，采用高温锰系磷化对燃烧室内壁进行金属表面处理；
[0008]3)以GT
‑
401有机硅耐烧蚀涂料作为涂层原材料，通过加入酒精控制涂料的粘度在16s～24s；
[0009]4)在燃烧室内壁金属表面处理后24h内，将步骤3)调制后的涂料采用离心滚涂工艺对燃烧室内壁进行绝热层涂覆；
[0010]5)将内壁涂覆有绝热层燃烧室在室温下以0.6℃/min～0.75℃/min的升温速率升至80℃～85℃，保温115min～125min；以0.8℃/min～1.2℃/min的升温速率升至100℃～105℃，保温55min～65min；以0.8℃/min～1.2℃/min的升温速率升至115℃～125℃，保温55min～65min，以0.8℃/min～1.2℃/min的升温速率升至135℃～145℃，保温55min～65min；以0.8℃/min～1.2℃/min升至155℃～165℃，保温360min～600min，对燃烧室内壁进行绝热层固化。
[0011]所述的喷砂处理，选用12～18目棕刚玉作为磨料，以压入式喷砂机作为动力传输装置对燃烧室内壁进行喷砂。
[0012]有益效果
[0013]本专利技术的绝热涂层制备工艺，实现长时间工作的固体火箭发动机燃烧室内壁绝热涂层的制备，使绝热层厚度达到0.5mm～0.8mm，且无开裂、脱落现象，提高了热防护效果，解决了采用双基/改双基外侧面燃烧作为装药的固体火箭发动机工作时间≥2s的采用涂层类绝热层燃烧室过烧、烧穿、撕裂的技术难题，提高了燃烧室的热防护性能。本专利技术的绝热涂层制备工艺，加工工艺简洁，成本可控，适合批量生产。
具体实施方式
[0014]下面结合实施例对本专利技术的内容作进一步描述。
[0015]实施例1
[0016]对燃烧室内壁进行喷砂处理，选用12目棕刚玉作为磨料，以压入式喷砂机作为动力传输装置进行喷砂，喷砂后燃烧室内表面粗糙度Ra为9
±
1；在燃烧室内壁喷砂处理后24h内，采用高温锰系磷化进行燃烧室金属表面处理；以GT
‑
401有机硅耐烧蚀涂料作为涂层原材料，通过加入酒精控制涂料的粘度在20s
±
1s；在燃烧室内壁金属表面处理后24h内，将调制后的涂料采用离心滚涂工艺对燃烧室内壁进行绝热层涂覆；5)将内壁涂覆有绝热层燃烧室在室温下以0.6℃/min的升温速率升至80℃，保温115min；以0.8℃/min的升温速率升至100℃，保温55min；以0.8℃/min的升温速率升至115℃，保温55min，以0.8℃/min的升温速率升至135℃，保温55min；以0.8℃/min的升温速率升至155℃，保温360min，对燃烧室内壁进行绝热层固化；加工绝热涂层厚度在0.55mm
±
0.05mm。
[0017]将经过实施例1内壁绝热涂层制备后的燃烧室应用于某装药为改性双基推进剂的固体火箭发动机中，该发动机装药的直径为142mm，重量为18.5kg；对该固体火箭发动机进行内弹道试验考核中，工作时间可达2s，燃烧室外侧最高温度不大于300℃，无过烧、烧穿、撕裂现象，对工作完成后的固体火箭发动机进行拆解，剥离燃烧室内壁炭化层，绝热涂层完整且清晰可见，说明绝热涂层热防护性能稳定可靠。
[0018]实施例2
[0019]对燃烧室内壁进行喷砂处理，选用12目棕刚玉作为磨料，以压入式喷砂机作为动力传输装置进行喷砂，喷砂后燃烧室内表面粗糙度Ra为9
±
1；在燃烧室内壁喷砂处理后24h内，采用高温锰系磷化进行燃烧室金属表面处理；以GT
‑
401有机硅耐烧蚀涂料作为涂层原材料，通过加入酒精控制涂料的粘度在20s
±
1s；在燃烧室内壁金属表面处理后24h内，将调制后的涂料采用离心滚涂工艺对燃烧室内壁进行绝热层涂覆；将内壁涂覆有绝热层燃烧室在室温下以0.75℃/min的升温速率升至85℃，保温125min；以1.2℃/min的升温速率升至105℃，保温65min；以1.2℃/min的升温速率升至125℃，保温65min，以1.2℃/min的升温速率升至145℃，保温65min；以1.2℃/min升至165℃，保温600min，对燃烧室内壁进行绝热层固化；加工绝热涂层厚度在0.6mm
±
0.05mm。
[0020]将经过实施例2内壁绝热涂层制备后的燃烧室应用于某装药为改性双基推进剂的固体火箭发动机中，该发动机装药的直径为140mm，重量为9kg；对该固体火箭发动机进行内弹道试验考核中，工作时间可达2s，燃烧室外侧最高温度不大于300℃，无过烧、烧穿、撕裂
现象，对工作完成后的固体火箭发动机进行拆解，剥离燃烧室内壁炭化层，绝热涂层完整且清晰可见，说明绝热涂层热防护性能稳定可靠。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体火箭发动机燃烧室内壁绝热涂层制备工艺，其特征是具体制备步骤如下：1)对燃烧室内壁进行喷砂处理，使喷砂处理后的燃烧室内表面粗糙度Ra≥8；2)在燃烧室内壁喷砂处理后24h内，采用高温锰系磷化对燃烧室内壁进行金属表面处理；3)以GT
‑
401有机硅耐烧蚀涂料作为涂层原材料，通过加入酒精控制涂料的粘度在16s～24s；4)在燃烧室内壁金属表面处理后24h内，将步骤3)调制后的涂料采用离心滚涂工艺对燃烧室内壁进行绝热层涂覆；5)将内壁涂覆有绝热层燃烧室在室温下以0.6℃/min～0.75℃/min的升温速率升至80℃～85℃，保温115min～125min；以0...

【专利技术属性】
技术研发人员：王天龙，任晓斌，温志伟，闫宇民，赵国祯，魏晓林，冀俊昕，屈满意，罗永光，李万辉，刘所恩，左英英，张斌，周飞，
申请(专利权)人：山西北方兴安化学工业有限公司，
类型：发明
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