專利名稱：一種溫度敏感磷光涂層的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種用于非接觸測試溫度的磷光涂層的制備方法。
背景技術(shù)：
在航空航天領域，隨著高速飛行器的發(fā)展，氣動熱力學正在面臨一系 列急待解決的氣動傳熱問題。諸如，激波與附面層相互干擾引起的分離和漩
渦流動；湍流結(jié)構(gòu)；超聲速/高超聲速繞突起物的流動特性；大迎角三維分 離流動等等。在工程熱物理傳熱學領域，強化傳熱、射流冷卻技術(shù)、復雜結(jié) 構(gòu)中的傳熱現(xiàn)象等的研究也同樣遇到了 一些復雜傳熱問題。對這些復雜現(xiàn)象 的研究，需要對熱交換過程有全面的了解，掌握大量細致的傳熱信息數(shù)據(jù)。 傳統(tǒng)的測熱手段，如熱電偶、柱塞熱流計、薄膜熱流計、零點量熱計、水卡 等，只能獲取某一點的信息。同時，由于測量方法的限制，這些測量手段都 很難對模型結(jié)構(gòu)較復雜的區(qū)域進行測量，比如，翼身結(jié)合部位、突起物根部 附近等。因此傳統(tǒng)的點測量手段越來越不能適應新的傳熱研究的要求。因此， 迫切需要發(fā)展一種全場測量技術(shù)，來解決這些學科研究中面臨的復雜傳熱問 題。
隨著當代高科技的飛速發(fā)展，尤其是計算機技術(shù)、近代光學技術(shù)、數(shù) 字信息和圖像處理技術(shù)的迅猛發(fā)展，為全場測量技術(shù)提供了契機。近些年來， 尤其在溫度測量領域中，各種面測量技術(shù)都相繼出現(xiàn)，如紅外熱像儀、溫 度敏感涂層(TSP)、磷光熱圖等。TSP測量過程中相角影響較大，紅外測 量依賴于表面發(fā)射率、物體的譜特性和環(huán)境溫度。磷光熱圖則不存在這些問 題，而且它的涂層很薄，不會對流場產(chǎn)生干擾影響；模型制造、試驗和數(shù)據(jù) 處理的周期都較短且相對廉價；可與多個熱像系統(tǒng)集成，便攜、可移動、移 動后不需要繁瑣的調(diào)整和標定。因此，磷光熱圖是一種高效、準確、高精度
3的全場熱流測量方法。
磷光測溫技術(shù)最早是在1940年代的后期由Eastman Kodak研究的，最 近幾年在國外得到飛速發(fā)展。英國諾丁漢一特倫特大學1998年曾研制了可 用到120(TC的磷光測溫劑。美國田納西州的ORNL實驗室(橡山國家實驗室) 發(fā)展了動態(tài)高溫磷光熱圖技術(shù)，毫秒級響應時間。NASA Glenn中心2003 年報道說，用高溫磷光涂層可測表面溫度達150(TC ~170(TC,已作過火箭 噴管測溫試驗。
而第一次把磷光熱像技術(shù)用于脈沖風洞中的表面溫度和熱傳導測量則 是McDonnell公司。這是在一個運行時間為50亳秒量級的熱射風洞中進行 的。Cornell航空實驗室(CAL)把這項技術(shù)應用于運行時間僅為5亳秒的激 波風洞，并取得了較為理想的結(jié)果。
目前用于磷光測溫技術(shù)中的發(fā)光涂層的溫度相應區(qū)域較高，在ioo攝氏 度之上才較靈敏。但是在實際使用中往往根據(jù)不同的條件需要在不同溫度區(qū) 間敏感的磷光涂層，如室溫時對溫度敏感的涂層。
本發(fā)明的技術(shù)解決問題提供一種發(fā)綠光的、從20'C至15(TC區(qū)間內(nèi)對 溫度敏感的磷光涂層。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案該涂層由含三價稀土離子鋱的發(fā)光材料和對紫
外光透明的涂料組成。
該涂層的具體制備方法是將含鋱的磷光材料研磨過250目篩，然后按一
定的質(zhì)量比加入涂料中，攪拌均勻，噴涂于制品上。涂層中磷光材料的質(zhì)量 比范圍為0.5%至20%，當磷光材料含量過低時涂層發(fā)光不強；磷光材料含 量過高時影響涂層的噴涂質(zhì)量，同時也造成材料的浪費。


圖1為本發(fā)明涂層的的溫度-強度-波長的三維光譜圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的涂層由含三價稀土離子鋱的發(fā)光材料和對紫外光透明的涂料
4組成。
該涂層的具體制備方法是將含鋱的磷光材料研磨過250目篩，然后按一 定的質(zhì)量比加入涂料中，攪拌均勻，噴涂于制品上。涂層中磷光材料的質(zhì)量
比范圍為0. 5%至20%,當磷光材料含量過低時涂層發(fā)光不強；磷光材料含 量過高時影響涂層的噴涂質(zhì)量，同時也造成材料的浪費。發(fā)明的涂層溫度-強度-波長的三維光譜圖如圖l所示。
圖1是該涂層在主發(fā)射波長是254納米的紫外燈激發(fā)下測得的溫度 (temperature ) -強度(Intens i ty)-波長(Wavelength)的三維光譜。
從圖l中可以知道1、在254納米紫外燈激發(fā)下，該涂層的主發(fā)射波 長位于543納米，發(fā)射主波長在543納米的綠光，屬于lV+的特征發(fā)射；2、 該涂層的發(fā)光強度隨著溫度的增加而下降，在20度和150之間溫度和強度 變化成線性關(guān)系。
因此，圖1證明了可根據(jù)涂層發(fā)光強度的變化來探測此區(qū)間溫度的變化。 下面舉三個制備涂層的例子 l.將含鋱的磷光材料與硅基涂料以質(zhì)量比0. 5%相混合，攪拌均句，噴 涂于制品上。在254納米紫外燈激發(fā)下，材料的溫度相應曲線如圖1。
2將含鋱的磷光材料與聚醇基涂料以質(zhì)量比10%相混合，攪拌均句，噴 涂于制品上。在254納米紫外燈激發(fā)下，材料的溫度相應曲線類圖1。
3將含鋱的磷光材料與聚醛基涂料以質(zhì)量比20%相混合，攪拌均勻，噴 涂于制品上。在254納米紫外燈激發(fā)下，材料的溫度相應曲線類圖1。
權(quán)利要求
1、發(fā)明涉及一種溫度敏感磷光涂層，其特征在于發(fā)綠光，從20℃至150℃區(qū)間內(nèi)對溫度敏感的磷光涂層。涂層由含三價稀土離子鋱的發(fā)光材料和對紫外光透明的涂料組成。該涂層的具體制備方法是將含鋱的磷光材料研磨，然后按一定的質(zhì)量比加入涂料中，攪拌均勻，噴涂于制品上。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的溫度敏感磷光涂層，其特征在于含鋱的嫌光材料研磨需過250目及更細的篩。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的溫度敏感磷光涂層，其特征在于涂層中磷光材料的質(zhì)量比范圍為0. 5%至20%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)綠光的、從20℃至150℃區(qū)間內(nèi)對溫度敏感的磷光涂層。涂層由含三價稀土離子鋱的發(fā)光材料和對紫外光透明的涂料組成。涂層的具體制備方法是將含鋱的磷光材料研磨過250目篩，然后按一定的質(zhì)量比加入涂料中，攪拌均勻，噴涂于制品上。該涂層可高效、準確、高精度地進行全場熱流測量。
文檔編號C09D5/22GK101463201SQ20071019577
公開日2009年6月24日 申請日期2007年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月17日
發(fā)明者伍超華, 李晨雨 申請人:中國航天空氣動力技術(shù)研究院