一種新型的金屬陶瓷漸變太陽能選擇性吸收膜的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種鋁片表面真空鍍膜工藝，本發明選用金屬不銹鋼、鋁和過渡金屬鉬、鉻和鎳為靶材，通過磁控濺射鍍膜機的電子槍轟擊不銹鋼、鋁和過渡金屬鉬、鉻及鎳，在玻璃基片上鍍上漸變金屬陶瓷太陽能選擇性吸收復合膜；復合膜由減紅外反射層，AlN-SS吸收層，氮化鋁-過渡金屬吸收層和Al2O3減反射層組成；本發明使膜層轉換效率大幅提高，增強了高溫穩定性，延長了使用壽命。
【專利說明】一種新型的金屬陶瓷漸變太陽能選擇性吸收膜
【技術領域】
[0001]本發明涉及真空鍍膜工藝【技術領域】，特指一種金屬陶瓷漸變太陽能選擇性吸收膜的真空鍍膜工藝。
【背景技術】
[0002]目前在國內太陽能熱利用中主要使用陽極氧化類、電鍍黑鉻類甚至高分子基噴涂類濕法工藝的膜層，這類膜層在其制備過程或多或少都會產生廢液等環境污染問題，且其在制備的光熱轉換膜層并不能有效的降低發射比。磁控濺射方法鍍膜具有沉積速率高、工藝重復性好、膜層厚度控制準確等優點。使用磁控濺射方法已經制備成功了一大批性能優異的光譜選擇性吸收膜層。
[0003]專利文獻CN1256292 “濺射太陽能選擇性吸收涂層及其制造方法”提及的A1_N_0復合涂層，和CN1159553 “太陽能選擇性吸收表面涂層”提及的磁控濺射金屬陶瓷涂層，具有高的吸收比，低的發射比。
[0004]專利文獻CN102278833也提到使用濺射沉積薄層AIN作為粘結層和擴散阻擋層的方法，以提高膜層的高溫穩定性。
[0005]上述專利中均使用磁控濺射方法進行制備各個亞層和子層結構，且特別優先直流磁控濺射工藝進行。借助于靶表面上形成的正交電磁場，磁控濺射能把二次電子束縛在靶表面特定區域來增強電離效率，增加離子密度和能量，從而實現提高濺射速率的目的。在制備吸收層時優勢特別明顯，能夠較好的調整膜層中的金屬含量，進而控制膜層的組分。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于針對現有膜層的不足提供一種金屬陶瓷漸變太陽能選擇性吸收膜，其工藝相對簡單，對設備和工藝條件要求較低，易于實施，并使膜層轉換效率大幅提高，增強了高溫穩定性，延長了使用壽命。
[0007]為實現上述目的，本發明是通過以下技術方案實現的:一種新型的太陽能復合金屬漸變膜鍍膜工藝，采用磁控濺射鍍膜機，設置鍍膜機的真空度為5.0XlO-4Pa?1.0XlO-5Pa ;選用不銹鋼、鋁和過渡金屬鑰、鎳、鉻為靶材，通過磁控濺射鍍膜機的建設氣體轟擊靶材，磁控濺射鍍膜機的脈沖功率分別為減紅外反射金屬(100W)、不銹鋼(90W)、過渡金屬(100W);對磁控濺射鍍膜機內的玻璃基片進行真空鍍膜，在透明玻璃基片表面鍍上金屬陶瓷漸變太陽能選擇性吸收膜。
[0008]具體地，在鍍膜過程中，通過轟擊鋁靶，先在玻璃基片表面沉積一層鋁膜做紅外減反射層，厚度為60nm ;通過轟擊鋁靶與不銹鋼靶，通入反應氣體N2，在金屬減反射膜的表面沉積一層不銹鋼填充因子為0.4的AlN-SS吸收層，其厚度為55nm ;通過轟擊過渡金屬靶和鋁靶，通入反應氣體隊，在AlN-SS吸收層上沉積一層過渡金屬填充因子為0.6的氮化鋁-過渡金屬吸收層，其厚度為55nm ;通過轟擊鋁靶，通入反應氣體O2，在氮化鋁-過渡金屬吸收層沉積一層Al2O3做減反射層，其厚度為70nm ;在鍍膜過程中，使用膜厚儀測量沉積在玻璃基片表面的各膜層的厚度；在各膜層的厚度達到設定值后停機，控制沉積在玻璃基片表面的各膜層的厚度而在透明玻璃基片表面形成具有太陽光選擇性吸收的復合金屬膜。
[0009]本發明的太陽能金屬-陶瓷選擇性吸收膜具有高的吸收率，即不增加選擇性吸收膜的厚度，同時提高了整個膜系的吸收率。本發明工藝相對簡單，對設備和工藝條件要求較低，易于實施，成本較低，使用較少的過渡金屬材料即可達到增加吸收率的目的。
[0010]
【具體實施方式】
實施例1。
[0011]太陽能金屬-陶瓷選擇性吸收膜的鍍膜工藝如下。
[0012]鋁紅外減反射層的獲得。
[0013]采用磁控濺射鍍膜機，設置鍍膜機的真空度為5.0X 10_4Pa?1.0X 10_5Pa ;選用金屬鋁為靶材，通過磁控濺射濺射氣體Ar，轟擊鋁靶，磁控濺射鍍膜機的脈沖功率為100W ；對磁控濺射鍍膜機內的玻璃基片進行真空鍍膜，在玻璃基片表面鍍上一層減紅外反射的鋁膜；形成的減紅外反射鋁膜厚度為60nm。
[0014]AlN-SS吸收層的獲得。
[0015]采用磁控濺射鍍膜機，設置鍍膜機的真空度為5.0X 10_4Pa?1.0X 10_5Pa ;選用金屬鋁和不銹鋼為靶材，通過磁控濺射鍍膜機濺射氣體Ar，轟擊鋁靶和不銹鋼靶，轟擊出來的鋁原子與反應氣體N2結合，磁控濺射鍍膜機的脈沖功率為Al (100W)、SS (90W);對磁控濺射鍍膜機內的玻璃基片進行真空鍍膜，在玻璃基片表面鍍上一層AlN-SS吸收層；形成的AlN-SS吸收層厚度為55nm。
[0016]AlN-Cr吸收層的獲得。
[0017]采用磁控濺射鍍膜機，設置鍍膜機的真空度為5.0 X 10_4Pa?1.0 X 10_5Pa ;選用金屬鋁和鉻為靶材，通過磁控濺射鍍膜機濺射氣體Ar，轟擊鋁靶和鉻靶，轟擊出來的鋁原子與反應氣體N2結合，磁控濺射鍍膜機的脈沖功率為Al (100W)、Cr (10ff);對磁控濺射鍍膜機內的玻璃基片進行真空鍍膜，在玻璃基片表面鍍上一層AlN-Cr吸收層；形成的AlN-Cr吸收層厚度為55nm。
[0018]Al2O3減反射層的獲得。
[0019]采用磁控濺射鍍膜機，設置鍍膜機的真空度為5.0X 10_4Pa?1.0X 10_5Pa ;選用金屬鋁為靶材，通過磁控濺射鍍膜機濺射氣體Ar，轟擊鋁靶，轟擊出來的鋁原子與反應氣體O2結合，磁控濺射鍍膜機的脈沖功率為100W ;對磁控濺射鍍膜機內的玻璃基片進行真空鍍膜，在玻璃基片表面鍍上一層Al2O3減反射層；形成的Al2O3減反射層厚度為70nm。
[0020]實施例2。
[0021]太陽能金屬-陶瓷選擇性吸收膜的鍍膜工藝如下。
[0022]鋁紅外減反射層的獲得。
[0023]采用磁控濺射鍍膜機，設置鍍膜機的真空度為5 X 10_4Pa?1.0 X 10_5Pa ;選用金屬鋁為靶材，通過磁控濺射濺射氣體Ar，轟擊鋁靶，磁控濺射鍍膜機的脈沖功率為100W ;對磁控濺射鍍膜機內的玻璃基片進行真空鍍膜，在玻璃基片表面鍍上一層減紅外反射的鋁膜；形成的減紅外反射鋁膜厚度為60nm。
[0024]AlN-SS吸收層的獲得。
[0025]采用磁控濺射鍍膜機，設置鍍膜機的真空度為5.0X 10_4Pa?1.0X 10_5Pa ;選用金屬鋁和不銹鋼為靶材，通過磁控濺射鍍膜機濺射氣體Ar，轟擊鋁靶和不銹鋼靶，轟擊出來的鋁原子與反應氣體N2結合，磁控濺射鍍膜機的脈沖功率為Al (100W)、SS (90W);對磁控濺射鍍膜機內的玻璃基片進行真空鍍膜，在玻璃基片表面鍍上一層AlN-SS吸收層；形成的AlN-SS吸收層厚度為55nm。
[0026]AlN-Mo吸收層的獲得。
[0027]采用磁控濺射鍍膜機，設置鍍膜機的真空度為5.0 X 10_4Pa?1.0 X 10_5Pa ;選用金屬鋁和鑰為靶材，通過磁控濺射鍍膜機濺射氣體Ar，轟擊鋁靶和鑰靶，轟擊出來的鋁原子與反應氣體N2結合，磁控濺射鍍膜機的脈沖功率為Al (100W)、Mo (10ff);對磁控濺射鍍膜機內的玻璃基片進行真空鍍膜，在玻璃基片表面鍍上一層AlN-Mo吸收層；形成的AlN-Mo吸收層厚度為55nm。
[0028]Al2O3減反射層的獲得。
[0029]采用磁控濺射鍍膜機，設置鍍膜機的真空度為5.0X 10_4Pa?1.0X 10_5Pa ;選用金屬鋁為靶材，通過磁控濺射鍍膜機濺射氣體Ar，轟擊鋁靶，轟擊出來的鋁原子與反應氣體O2結合，磁控濺射鍍膜機的脈沖功率為10W ;對磁控濺射鍍膜機內的玻璃基片進行真空鍍膜，在玻璃基片表面鍍上一層Al2O3減反射層；形成的Al2O3減反射層厚度為70nm。
[0030]實施例3。
[0031]太陽能金屬-陶瓷選擇性吸收膜的鍍膜工藝如下。
[0032]鋁紅外減反射層的獲得。
[0033]采用磁控濺射鍍膜機，設置鍍膜機的真空度為5.0X 10_4Pa?1.0X 10_5Pa ;選用金屬鋁為靶材，通過磁控濺射濺射氣體Ar，轟擊鋁靶，磁控濺射鍍膜機的脈沖功率為100W ；對磁控濺射鍍膜機內的玻璃基片進行真空鍍膜，在玻璃基片表面鍍上一層減紅外反射的鋁膜；形成的減紅外反射鋁膜厚度為60nm。
[0034]AlN-SS吸收層的獲得。
[0035]采用磁控濺射鍍膜機，設置鍍膜機的真空度為5.0X 10_4Pa?1.0X 10_5Pa ;選用金屬鋁和不銹鋼為靶材，通過磁控濺射鍍膜機濺射氣體Ar，轟擊鋁靶和不銹鋼靶，轟擊出來的鋁原子與反應氣體N2結合，磁控濺射鍍膜機的脈沖功率為Al (100W)、SS (90W);對磁控濺射鍍膜機內的玻璃基片進行真空鍍膜，在玻璃基片表面鍍上一層AlN-SS吸收層；形成的AlN-SS吸收層厚度為55nm。
[0036]AlN-Ni吸收層的鍍膜工藝如下。
[0037]采用磁控濺射鍍膜機，設置鍍膜機的真空度為5.0 X 10_4Pa?1.0 X 10_5Pa ;選用金屬鋁和鎳為靶材，通過磁控濺射鍍膜機濺射氣體Ar，轟擊鋁靶和鎳靶，轟擊出來的鋁原子與反應氣體N2結合，磁控濺射鍍膜機的脈沖功率為Al (100W)、Ni (10ff);對磁控濺射鍍膜機內的玻璃基片進行真空鍍膜，在玻璃基片表面鍍上一層AlN-Ni吸收層；形成的AlN-Ni吸收層厚度為55nm。
[0038]Al2O3減反射層的鍍膜工藝如下。
[0039]采用磁控濺射鍍膜機，設置鍍膜機的真空度為5.0X 10_4Pa?1.0X 10_5Pa ;選用金屬鋁為靶材，通過磁控濺射鍍膜機濺射氣體Ar，轟擊鋁靶，轟擊出來的鋁原子與反應氣體O2結合，磁控濺射鍍膜機的脈沖功率為100W ;對磁控濺射鍍膜機內的玻璃基片進行真空鍍膜，在玻璃基片表面鍍上一層Al2O3減反射層；形成的Al2O3減反射層厚度為70nm。
[0040]以上內容僅為本發明的較佳實施例，對于本領域的普通技術人員，依據本發明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，本說明書內容不應理解為對本發明的限制。
【權利要求】
1.一種太陽能選擇性吸收膜層的真空鍍膜工藝，其特征在于:采用磁控濺射鍍膜機，設置磁控濺射鍍膜機的真空度為5.0X10_4Pa -1.0X10_5Pa，選用金屬鋁、不銹鋼、及過渡金屬鉻、鎳、鑰為靶材，通過磁控濺射鍍膜機濺射氣體Ar轟擊靶材，磁控濺射鍍膜機的脈沖功率為鋁(100W)、不銹鋼(90W)、過渡金屬(100W),對磁控濺射鍍膜機內的玻璃基片進行真空鍍膜，在玻璃基片的表面鍍上一層復合太陽能選擇性吸收膜層。
2.根據權利要求1所述的一種太陽能選擇性膜層真空鍍膜工藝，其特征在于:在鍍膜過程中，使用膜厚儀測量沉積在玻璃基片表面的各膜層的厚度，在各膜層的厚度達到設定值后停機，控制沉積在玻璃基片表面的各膜層的厚度而在透明玻璃基片表面形成具有選擇性吸收效果的復合膜層。
3.根據權利要求2所述的一種太陽能選擇性吸收膜層的真空鍍膜工藝，其特征在于:鋁紅外減反射膜層的厚度為60nm。
4.根據權利要求2所述的一種太陽能選擇性吸收膜層的真空鍍膜工藝，其特征在于:AlN-SS吸收層的厚度為55nm。
5.根據權利要求2所述的一種太陽能選擇性吸收膜層的真空鍍膜工藝，其特征在于:過渡金屬-不銹鋼吸收層的厚度為55nm。
6.根據權利要求2所述的一種太陽能選擇性吸收膜層的真空鍍膜工藝，其特征在于:Al2O3減反射層的厚度為70nm。
【文檔編號】C03C17/09GK104418507SQ201310400533
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月6日 優先權日:2013年9月6日
【發明者】李明, 陳智平, 季旭, 羅熙, 洪永瑞 申請人:云南師范大學