一种新型的金属陶瓷渐变太阳能选择性吸收膜的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种铝片表面真空镀膜工艺，本发明选用金属不锈钢、铝和过渡金属钼、铬和镍为靶材，通过磁控溅射镀膜机的电子枪轰击不锈钢、铝和过渡金属钼、铬及镍，在玻璃基片上镀上渐变金属陶瓷太阳能选择性吸收复合膜；复合膜由减红外反射层，AlN-SS吸收层，氮化铝-过渡金属吸收层和Al2O3减反射层组成；本发明使膜层转换效率大幅提高，增强了高温稳定性，延长了使用寿命。
【专利说明】一种新型的金属陶瓷渐变太阳能选择性吸收膜
【技术领域】
[0001]本发明涉及真空镀膜工艺【技术领域】，特指一种金属陶瓷渐变太阳能选择性吸收膜的真空镀膜工艺。
【背景技术】
[0002]目前在国内太阳能热利用中主要使用阳极氧化类、电镀黑铬类甚至高分子基喷涂类湿法工艺的膜层，这类膜层在其制备过程或多或少都会产生废液等环境污染问题，且其在制备的光热转换膜层并不能有效的降低发射比。磁控溅射方法镀膜具有沉积速率高、工艺重复性好、膜层厚度控制准确等优点。使用磁控溅射方法已经制备成功了一大批性能优异的光谱选择性吸收膜层。
[0003]专利文献CN1256292 “溅射太阳能选择性吸收涂层及其制造方法”提及的A1_N_0复合涂层，和CN1159553 “太阳能选择性吸收表面涂层”提及的磁控溅射金属陶瓷涂层，具有高的吸收比，低的发射比。
[0004]专利文献CN102278833也提到使用溅射沉积薄层AIN作为粘结层和扩散阻挡层的方法，以提高膜层的高温稳定性。
[0005]上述专利中均使用磁控溅射方法进行制备各个亚层和子层结构，且特别优先直流磁控溅射工艺进行。借助于靶表面上形成的正交电磁场，磁控溅射能把二次电子束缚在靶表面特定区域来增强电离效率，增加离子密度和能量，从而实现提高溅射速率的目的。在制备吸收层时优势特别明显，能够较好的调整膜层中的金属含量，进而控制膜层的组分。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于针对现有膜层的不足提供一种金属陶瓷渐变太阳能选择性吸收膜，其工艺相对简单，对设备和工艺条件要求较低，易于实施，并使膜层转换效率大幅提高，增强了高温稳定性，延长了使用寿命。
[0007]为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的:一种新型的太阳能复合金属渐变膜镀膜工艺，采用磁控溅射镀膜机，设置镀膜机的真空度为5.0XlO-4Pa?1.0XlO-5Pa ;选用不锈钢、铝和过渡金属钥、镍、铬为靶材，通过磁控溅射镀膜机的建设气体轰击靶材，磁控溅射镀膜机的脉冲功率分别为减红外反射金属(100W)、不锈钢(90W)、过渡金属(100W);对磁控溅射镀膜机内的玻璃基片进行真空镀膜，在透明玻璃基片表面镀上金属陶瓷渐变太阳能选择性吸收膜。
[0008]具体地，在镀膜过程中，通过轰击铝靶，先在玻璃基片表面沉积一层铝膜做红外减反射层，厚度为60nm ;通过轰击铝靶与不锈钢靶，通入反应气体N2，在金属减反射膜的表面沉积一层不锈钢填充因子为0.4的AlN-SS吸收层，其厚度为55nm ;通过轰击过渡金属靶和铝靶，通入反应气体队，在AlN-SS吸收层上沉积一层过渡金属填充因子为0.6的氮化铝-过渡金属吸收层，其厚度为55nm ;通过轰击铝靶，通入反应气体O2，在氮化铝-过渡金属吸收层沉积一层Al2O3做减反射层，其厚度为70nm ;在镀膜过程中，使用膜厚仪测量沉积在玻璃基片表面的各膜层的厚度；在各膜层的厚度达到设定值后停机，控制沉积在玻璃基片表面的各膜层的厚度而在透明玻璃基片表面形成具有太阳光选择性吸收的复合金属膜。
[0009]本发明的太阳能金属-陶瓷选择性吸收膜具有高的吸收率，即不增加选择性吸收膜的厚度，同时提高了整个膜系的吸收率。本发明工艺相对简单，对设备和工艺条件要求较低，易于实施，成本较低，使用较少的过渡金属材料即可达到增加吸收率的目的。
[0010]
【具体实施方式】
实施例1。
[0011]太阳能金属-陶瓷选择性吸收膜的镀膜工艺如下。
[0012]铝红外减反射层的获得。
[0013]采用磁控溅射镀膜机，设置镀膜机的真空度为5.0X 10_4Pa?1.0X 10_5Pa ;选用金属铝为靶材，通过磁控溅射溅射气体Ar，轰击铝靶，磁控溅射镀膜机的脉冲功率为100W ；对磁控溅射镀膜机内的玻璃基片进行真空镀膜，在玻璃基片表面镀上一层减红外反射的铝膜；形成的减红外反射铝膜厚度为60nm。
[0014]AlN-SS吸收层的获得。
[0015]采用磁控溅射镀膜机，设置镀膜机的真空度为5.0X 10_4Pa?1.0X 10_5Pa ;选用金属铝和不锈钢为靶材，通过磁控溅射镀膜机溅射气体Ar，轰击铝靶和不锈钢靶，轰击出来的铝原子与反应气体N2结合，磁控溅射镀膜机的脉冲功率为Al (100W)、SS (90W);对磁控溅射镀膜机内的玻璃基片进行真空镀膜，在玻璃基片表面镀上一层AlN-SS吸收层；形成的AlN-SS吸收层厚度为55nm。
[0016]AlN-Cr吸收层的获得。
[0017]采用磁控溅射镀膜机，设置镀膜机的真空度为5.0 X 10_4Pa?1.0 X 10_5Pa ;选用金属铝和铬为靶材，通过磁控溅射镀膜机溅射气体Ar，轰击铝靶和铬靶，轰击出来的铝原子与反应气体N2结合，磁控溅射镀膜机的脉冲功率为Al (100W)、Cr (10ff);对磁控溅射镀膜机内的玻璃基片进行真空镀膜，在玻璃基片表面镀上一层AlN-Cr吸收层；形成的AlN-Cr吸收层厚度为55nm。
[0018]Al2O3减反射层的获得。
[0019]采用磁控溅射镀膜机，设置镀膜机的真空度为5.0X 10_4Pa?1.0X 10_5Pa ;选用金属铝为靶材，通过磁控溅射镀膜机溅射气体Ar，轰击铝靶，轰击出来的铝原子与反应气体O2结合，磁控溅射镀膜机的脉冲功率为100W ;对磁控溅射镀膜机内的玻璃基片进行真空镀膜，在玻璃基片表面镀上一层Al2O3减反射层；形成的Al2O3减反射层厚度为70nm。
[0020]实施例2。
[0021]太阳能金属-陶瓷选择性吸收膜的镀膜工艺如下。
[0022]铝红外减反射层的获得。
[0023]采用磁控溅射镀膜机，设置镀膜机的真空度为5 X 10_4Pa?1.0 X 10_5Pa ;选用金属铝为靶材，通过磁控溅射溅射气体Ar，轰击铝靶，磁控溅射镀膜机的脉冲功率为100W ;对磁控溅射镀膜机内的玻璃基片进行真空镀膜，在玻璃基片表面镀上一层减红外反射的铝膜；形成的减红外反射铝膜厚度为60nm。
[0024]AlN-SS吸收层的获得。
[0025]采用磁控溅射镀膜机，设置镀膜机的真空度为5.0X 10_4Pa?1.0X 10_5Pa ;选用金属铝和不锈钢为靶材，通过磁控溅射镀膜机溅射气体Ar，轰击铝靶和不锈钢靶，轰击出来的铝原子与反应气体N2结合，磁控溅射镀膜机的脉冲功率为Al (100W)、SS (90W);对磁控溅射镀膜机内的玻璃基片进行真空镀膜，在玻璃基片表面镀上一层AlN-SS吸收层；形成的AlN-SS吸收层厚度为55nm。
[0026]AlN-Mo吸收层的获得。
[0027]采用磁控溅射镀膜机，设置镀膜机的真空度为5.0 X 10_4Pa?1.0 X 10_5Pa ;选用金属铝和钥为靶材，通过磁控溅射镀膜机溅射气体Ar，轰击铝靶和钥靶，轰击出来的铝原子与反应气体N2结合，磁控溅射镀膜机的脉冲功率为Al (100W)、Mo (10ff);对磁控溅射镀膜机内的玻璃基片进行真空镀膜，在玻璃基片表面镀上一层AlN-Mo吸收层；形成的AlN-Mo吸收层厚度为55nm。
[0028]Al2O3减反射层的获得。
[0029]采用磁控溅射镀膜机，设置镀膜机的真空度为5.0X 10_4Pa?1.0X 10_5Pa ;选用金属铝为靶材，通过磁控溅射镀膜机溅射气体Ar，轰击铝靶，轰击出来的铝原子与反应气体O2结合，磁控溅射镀膜机的脉冲功率为10W ;对磁控溅射镀膜机内的玻璃基片进行真空镀膜，在玻璃基片表面镀上一层Al2O3减反射层；形成的Al2O3减反射层厚度为70nm。
[0030]实施例3。
[0031]太阳能金属-陶瓷选择性吸收膜的镀膜工艺如下。
[0032]铝红外减反射层的获得。
[0033]采用磁控溅射镀膜机，设置镀膜机的真空度为5.0X 10_4Pa?1.0X 10_5Pa ;选用金属铝为靶材，通过磁控溅射溅射气体Ar，轰击铝靶，磁控溅射镀膜机的脉冲功率为100W ；对磁控溅射镀膜机内的玻璃基片进行真空镀膜，在玻璃基片表面镀上一层减红外反射的铝膜；形成的减红外反射铝膜厚度为60nm。
[0034]AlN-SS吸收层的获得。
[0035]采用磁控溅射镀膜机，设置镀膜机的真空度为5.0X 10_4Pa?1.0X 10_5Pa ;选用金属铝和不锈钢为靶材，通过磁控溅射镀膜机溅射气体Ar，轰击铝靶和不锈钢靶，轰击出来的铝原子与反应气体N2结合，磁控溅射镀膜机的脉冲功率为Al (100W)、SS (90W);对磁控溅射镀膜机内的玻璃基片进行真空镀膜，在玻璃基片表面镀上一层AlN-SS吸收层；形成的AlN-SS吸收层厚度为55nm。
[0036]AlN-Ni吸收层的镀膜工艺如下。
[0037]采用磁控溅射镀膜机，设置镀膜机的真空度为5.0 X 10_4Pa?1.0 X 10_5Pa ;选用金属铝和镍为靶材，通过磁控溅射镀膜机溅射气体Ar，轰击铝靶和镍靶，轰击出来的铝原子与反应气体N2结合，磁控溅射镀膜机的脉冲功率为Al (100W)、Ni (10ff);对磁控溅射镀膜机内的玻璃基片进行真空镀膜，在玻璃基片表面镀上一层AlN-Ni吸收层；形成的AlN-Ni吸收层厚度为55nm。
[0038]Al2O3减反射层的镀膜工艺如下。
[0039]采用磁控溅射镀膜机，设置镀膜机的真空度为5.0X 10_4Pa?1.0X 10_5Pa ;选用金属铝为靶材，通过磁控溅射镀膜机溅射气体Ar，轰击铝靶，轰击出来的铝原子与反应气体O2结合，磁控溅射镀膜机的脉冲功率为100W ;对磁控溅射镀膜机内的玻璃基片进行真空镀膜，在玻璃基片表面镀上一层Al2O3减反射层；形成的Al2O3减反射层厚度为70nm。
[0040]以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1.一种太阳能选择性吸收膜层的真空镀膜工艺，其特征在于:采用磁控溅射镀膜机，设置磁控溅射镀膜机的真空度为5.0X10_4Pa -1.0X10_5Pa，选用金属铝、不锈钢、及过渡金属铬、镍、钥为靶材，通过磁控溅射镀膜机溅射气体Ar轰击靶材，磁控溅射镀膜机的脉冲功率为铝(100W)、不锈钢(90W)、过渡金属(100W),对磁控溅射镀膜机内的玻璃基片进行真空镀膜，在玻璃基片的表面镀上一层复合太阳能选择性吸收膜层。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能选择性膜层真空镀膜工艺，其特征在于:在镀膜过程中，使用膜厚仪测量沉积在玻璃基片表面的各膜层的厚度，在各膜层的厚度达到设定值后停机，控制沉积在玻璃基片表面的各膜层的厚度而在透明玻璃基片表面形成具有选择性吸收效果的复合膜层。
3.根据权利要求2所述的一种太阳能选择性吸收膜层的真空镀膜工艺，其特征在于:铝红外减反射膜层的厚度为60nm。
4.根据权利要求2所述的一种太阳能选择性吸收膜层的真空镀膜工艺，其特征在于:AlN-SS吸收层的厚度为55nm。
5.根据权利要求2所述的一种太阳能选择性吸收膜层的真空镀膜工艺，其特征在于:过渡金属-不锈钢吸收层的厚度为55nm。
6.根据权利要求2所述的一种太阳能选择性吸收膜层的真空镀膜工艺，其特征在于:Al2O3减反射层的厚度为70nm。
【文档编号】C03C17/09GK104418507SQ201310400533
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】李明, 陈智平, 季旭, 罗熙, 洪永瑞 申请人:云南师范大学