我国热障涂层行业现状分析：工艺路线多元航天领域大有可为

2024-10-31 10:08

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1、热障涂层定义

根据观研报告网发布的《中国热障涂层行业发展趋势研究与未来前景分析报告（2024-2031年）》显示，热障涂层是指将具有高耐热性、高抗腐蚀性以及低导热率的陶瓷材料以涂层的形式覆盖在热端部件表面的一种热防护技术。作为一种复杂的多层涂层，可以在一定程度上阻止燃气温度向基体材料传递，降低基体工作温度，从而保障热端部件在高温环境的稳定运行。传统的热障涂层主要包括了四个部分:镍基高温合金基材、金属黏结层、顶部陶瓷层以及在高温环境中生长的热生长氧化物层。

热障涂层结构

名称	简介
镍基高温合金基材	是主要的基础材料,承担应力;
金属黏结层	作为顶部陶瓷层和高温合金基底的中间层，不仅能提高基底材料与顶部面漆之间的结合能力，还能保护基底不被氧化;
顶部陶瓷层	起到隔热以及防腐蚀的作用。目前氧化钇稳定氧化锆(YSZ)因其优异的隔热性能、较高的热膨胀系数与断裂韧性，150μm的涂层最高可以提供170℃的降温效果，因此成为使用最为广泛的热障涂层陶瓷顶层材料。

资料来源：观研天下整理

2、热障涂层工艺路线多元，三大技术趋势明显

热障涂层的制备主要是将颗粒状的金属或陶瓷材料熔化后均匀的覆盖在基体表面，形成具有隔热特性的涂层。目前已有的热障涂层制备技术包括激光重熔(LR)、化学气相沉积(CVD)、等离子喷涂(PS)和电子束物理气相沉积(EB-PVD)等方法。综合来看，等离子喷涂和电子束物理沉积综合性能最高，目前使用最为广泛。

各种涂层制备工艺优缺点对比

涂层工艺	优点	缺点
等离子喷涂(PlasmaSpraying)	涂层材料要求宽松、沉积率高、操作简便、成本低。	涂层结合强度低易脱落、高温时易硫化、坑蚀、腐蚀、氧化。
电子束物理气相沉积(EB-PVD)	层基体结合强度高、抗热疲劳性能好。	设备造价昂贵、受元素蒸发影响、涂层成分控制较困难、基体零件尺寸不能太大。
激光重熔(LaserRemelting)	陶瓷层热导率降低显著、减少基体与热障涂层间膨胀系数、有利于相稳定。	工艺参数不稳定、与等离子喷涂工艺缺点类似，不能大批量方式沉积复杂大型工件。
化学气相沉积(CVD)	陶瓷层热导率降低显著、能大批量方式沉积复杂大型工件。	工艺参数不稳定、与等离子喷涂工艺缺点类似。

资料来源：观研天下整理

3、热障涂层产业链多环节涉及保密资质

目前，热障涂层产业链主要涉及喷涂设备、喷涂服务以及下游部件客户等多个环节。主要商业模式是中游零部件加工后，交由热喷涂服务企业进行热障涂层工作，随后由零部件企业确认质量后交付给下游总装企业进行装配。因此，热喷涂服务大多涉及到保密资质，取得军工资质证明的企业具有较大的优势，并且部分下游企业也会要求该环节的企业负责部分中游零部件加工方面的工作，代表企业包括华秦科技、新劲刚等。

热障涂层产业链图解

<strong>热障涂层产业链图解</strong>

资料来源：观研天下整理

4、热障涂层在航天领域大有可为，未来发展前景广阔

由于热障涂层的耐温极限的不断提升、可回收可复用火箭技术的出现以及热障涂层工艺的成熟和成本的降低，使得热障涂层在航天领域应用逐步增多，包括火箭发动机的热端部件、航天热保护系统、姿态控制发动机等等，甚至有可能潜在使用热障涂层作为一种热防护的材料来保护基材。

商业航天是技术含量高、创新驱动的产业，近年来受到国家大力支持，在2024年政府工作报告中，商业航天首次被提及为新的增长引擎之一。同时，企业也不断加大对商业航天的建设，发布星网计划、“G60星链”星座计划等。在2024年5月24日，上海蓝箭鸿擎科技有限公司向ITU提交了鸿鹄-3计划的预发信息，将在160个轨道平面上总共发射1万颗卫星。由此可见，我国商业航天市场发展将提速，进而为热障涂层行业提供巨大的经济潜力和广阔的发展前景。

我国商业航天行业相关政策

发布时间	发布部门	政策名称	主要内容
2023年12月	国家发展改革委、商务部、市场监管总局	关于支持广州南沙放宽市场准入与加强监管体制改革的意见	构建先进技术应用转化流程与评价标准，加快推进商业航天、生物医药、海洋科学等全产业链发展，在商业模式、资金合作等方面形成符合技术攻关特征的新范式，创新应用场景，促进前沿性颠覆性技术市场化应用。
2024年1月	工业和信息化部等七部门	关于推动未来产业创新发展的实施意见	依托载人航天、深海深地等重大工程和项目场景，加速探索未来空间方向的成果创新应用，服务国家战略需求。
2024年1月	法制司	民用无人驾驶航空器运行安全管理规则(中华人民共和国交通运输部令2024年第1号)	从事载客、载人类经营性通用航空活动的，应当按照民航局的有关规定和相应运营规范要求，制定服务标准、锂电池等危险品运输管理手册、飞行事故应急反应预案和伤亡人员家属援助计划。
2024年3月	国务院	推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案	聚焦钢铁、有色、石化、化工、建材、电力、机械、航空、船舶、轻纺、电子等重点行业，大力推动生产设备、用能设备、发输配电设备等更新和技术改造。
2024年3月	工业和信息化部等七部门	关于印发推动工业领域设备更新实施方案的通知	针对航空、光伏、动力电池、生物发酵等生产设备整体处于中高水平的行业，鼓励企业更新一批高技术、高效率、高可靠性的先进设备。
2024年7月	中共中央	关于进一步全面深化改革、推进中国式现代化的决定	加强新领域新赛道制度供给，建立未来产业投入增长机制，完善推动新一代信息技术、人工beplay下载软件、航空航天、新能源、新材料、高端装备、生物医药、量子科技等战略性产业发展政策和治理体系，引导新兴产业健康有序发展。
2024年8月	中共中央、国务院	关于完善市场准入制度的意见	聚焦航天、航空、智慧轨道交通、现代种业等新业态新领域，按照标准引领、场景开放、市场推动、产业聚集、体系升级的原则和路径，分领域制定优化市场环境实施方案，推动生产要素创新性配置，提高准入效率。

资料来源：观研天下整理

中国商业航天领域的最新动态

名称	相关介绍
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“鸿鹄三号”卫星星座申请备案	上海蓝箭鸿擎科技2024年5月已向国际电联提交“鸿鹄三号”卫星星座申请备案，该星座含10,000颗卫星，是继国内继星网GW计划和上海G60星座提案后，中国实体计划的第三个超万颗卫星巨型星座。
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