一种降低铝合金片材太阳光谱吸收率的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于表面工程技术领域，具体涉及一种降低铝合金片材太阳光谱吸收率的方法。
【背景技术】
[0002]铝合金由于具有质量轻、强度高的特点在航天领域具有很广泛的应用。通常情况下铝合金材料的太阳能吸收率在0.25-0.35之间，而空间环境条件下通常需要低的太阳能吸收率。
【发明内容】
[0003]有鉴于此，本发明提供了一种降低铝合金片材太阳光谱吸收率的方法，通过采用表面预处理、过渡层制备和高反射率薄膜镀制一系列工艺能够有效的降低铝合金片材的太阳能吸收率。
[0004]实现本发明的技术方案如下:
[0005]一种降低铝合金片材太阳光谱吸收率的方法，具体步骤为:
[0006]步骤一、通过抛光工艺降低铝合金基底表面粗糙度；
[0007]步骤二、依次用洗涤剂和无水乙醇对铝合金基底进行清洗，再采用超声清洗工艺对铝合金基底进行深度清洗；
[0008]步骤三、在铝合金基底上镀制铬过渡膜，镀膜工艺采用直流磁控溅射的方法，溅射用的铬靶纯度为99.99%，工艺参数如下:
[0009]革El基距:90mm
[0010]工作气体:溅射高纯氩气(99.99% )
[0011]工作气压:0.3?0.5Pa
[0012]铬靶溅射功率:600?800W
[0013]派射时间:2?5分钟；
[0014]步骤四、在铬过渡膜上镀制铝膜，镀膜工艺采用直流磁控溅射的方法，溅射用的铝靶纯度为99.99 %，工艺参数如下:
[0015]革E基距:90mm
[0016]工作气体:溅射高纯氩气(99.99% )
[0017]工作气压:0.3?0.5Pa
[0018]Al靶溅射功率:400?600W
[0019]溅射时间:5?10分钟。
[0020]至此，完成低太阳能吸收率铝合金片材的制备工艺。
[0021]进一步地，本发明中镀制铬过渡膜较优的工艺参数为:工作气压0.35Pa，铬靶溅射功率600W，溅射时间3分钟。
[0022]进一步地，本发明中镀制铝膜较优的工艺参数为:工作气压0.40Pa，铝靶溅射功率400W，溅射时间6分钟。
[0023]有益效果:基于本发明的技术方案所制得的铝合金片材表面的薄膜结构致密，附着力好，太阳能吸收率为0.10?0.12，有效降低了铝合金片材的太阳能吸收率。
【附图说明】
[0024]图1为本发明结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0026]本发明提供了一种降低铝合金片材太阳光谱吸收率的方法，具体步骤为:
[0027]步骤一、采用机械打磨的抛光工艺将铝合金基底表面进行抛光处理，用于降低铝合金基地表面的粗糙度，同时，铝合金基地表面更平整也会降低铝合金片材的太阳光谱吸收率；
[0028]步骤二、依次用洗涤剂、无水乙醇对铝合金基底进行清洗，再采用超声清洗工艺对铝合金基底进行深度清洗，用于去除铝合金基地表面杂质；
[0029]步骤三、在铝合金基底上镀制铬过渡膜，镀膜工艺采用直流磁控溅射的方法，溅射用的络革E纯度为99.99%，参考工艺参数如下:
[0030]革El基距:90mm
[0031]工作气体:溅射高纯氩气(99.99% )
[0032]工作气压:0.3?0.5Pa
[0033]铬靶溅射功率:600?800W
[0034]派射时间:2?5min
[0035]步骤三中，在铝合金基底上镀制铬过渡膜的较优的工艺参数为:靶基距90mm，工作气压0.35Pa，溅射功率600W，溅射时间3min ;对于单质物质的溅射工艺，工作气体通常都为高纯氩气(99.99% )。
[0036]铬过渡膜镀制工艺选择:
[0037]铬过渡膜采用的是直流磁控溅射的方式，主要的工艺参数有:靶基距、溅射工作气压、溅射功率、溅射时间。
[0038]靶基距:该参数为溅射靶与基底之间的距离，过大则由于粒子能量不足导致薄膜附着力较低，过小则会损伤基底，薄膜沉积质量不高。在设备研制过程中，根据研宄经验，且调研了同行的研宄资料，已将设备的靶基距固定为90mm。
[0039]溅射工作气压:溅射工作气压过低则溅射靶放电不稳定，导致异常放电，过高则导致粒子的平均自由程缩短，碰撞频繁，能量降低，从而导致薄膜疏松，质量不佳。在工艺研宄过程中，暂时将溅射靶功率固定为800W，溅射时间固定为6min，分别选取溅射工作气压
0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50、0.55、0.60、0.65、0.70 (Pa)制备样品进行试验，试验表明，当工作气压小于0.20Pa时，溅射靶无法起辉溅射，当工作气压大于0.20Pa且小于
0.30Pa时，偶尔出现异常放电情况，当工作气压大于0.50Pa时，制备的样品经测试分析，出现大量的微孔缺陷，不够致密，且有杂质出现，因此溅射工作气压在0.3?0.5Pa为宜，经过测试分析，0.35Pa为最优溅射工作气压。
[0040]溅射功率:在固定溅射工作气压0.35Pa，溅射时间6min的条件下，分别取溅射功率400W、500W、600W、700W、800W、900W制备样品进行试验，在溅射功率小于600W时，溅射的薄膜沉积速率低，且附着力较差，当溅射功率大于800W时，薄膜表面粗糙度升高，发生发雾的现象，因此溅射功率以600?800W为宜，经过测试分析，最优的溅射功率为600W。
[0041]溅射时间:在固定溅射工作气压0.35Pa，溅射功率600W的条件下，分别取溅射时间lmin、2min、3min、4min、5min、6min、7min制备样品进行试验，在派射时间小于2min时，薄膜厚度不足，无法起到基底与铝薄膜之间的过度作用，当溅射时间大于5min时，薄膜厚度过大，沉积过程中发生刻蚀现象，影响后续沉积铝薄膜后的整体性能(吸收率过大)。因此派射时间以2?5min为宜。经过测试分析，最优的派射时间为3min。
[0042]步骤四、在铬过渡膜上镀制铝膜，镀膜工艺采用直流磁控溅射的方法，溅射用的铝靶纯度为99.99 %，参考工艺参数如下:
[0043]革El基距:90mm
[0044]工作气体:溅射高纯氩气(99.99% )
[0045]工作气压:0.3?0.5Pa
[0046]Al靶溅射功率:400?600W
[0047]派射时间:5?1min
[0048]步骤四中，在铬过渡膜上镀制铝膜的较优的工艺参数为:靶基距90mm，工作气压
0.40Pa，溅射功率400W，溅射时间6min ;对于单质物质的溅射工艺，工作气体通常都为高纯氩气(99.99% ) ο
[0049]低吸收率铝膜镀制工艺选择过程:
[0050]铝薄膜镀制采用的是直流磁控溅射的方式，主要的工艺参数有:靶基距、溅射工作气压、溅射功率、溅射时间。
[0051]靶基距:(同铬膜)该参数为溅射靶与基底之间的距离，过大则由于粒子能量不足导致薄膜附着力较低，过小则会损伤基底，造成薄膜沉积质量不高。在设备研制过程中，根据研宄经验，且调研了同行的研宄资料，已将设备的靶基距固定为90mm。
[0052]溅射工作气压:在工艺研宄过程中，暂时将溅射靶功率固定为500W，溅射时间固定为 1min,分别选取溅射工作气压 0.15,0.20,0.25,0.30,0.35,0.40,0.45,0.50,0.55、
0.60 (Pa)制备样品进行试验，试验表明，当工作气压小于0.15Pa时，溅射靶无法起辉溅射，当工作气压大于0.15Pa且小于0.30Pa时，偶尔出现异常放电情况，当工作气压大于0.50时，制备的样品经测试分析，出现大量的微孔缺陷，不够致密，且有杂质出现，因此溅射工作气压在0.3?0.5Pa为宜，经过测试分析，0.40Pa为最优溅射工作气压。
[0053]溅射功率:在固定溅射工作气压0.40Pa，溅射时间1min的条件下，分别取溅射功率300W、400W、500W、600W、700W、制备样品进行试验，在溅射功率小于400W时，溅射的薄膜沉积速率低，且附着力较差，当溅射功率大于600W时，薄膜表面粗糙度升高，发生发雾的现象，因此溅射功率以400?600W为宜，经过测试分析，最优的溅射功率为400W。
[0054]溅射时间:在固定溅射工作气压0.40Pa，溅射功率400W的条件下，分别取溅射时间4min、5min、6min、7min、8min、9min、lOmin、llmin。制备样品进行试验，在派射时间小于5min时，薄膜厚度不足，片材吸收率高于0.16。当派射时间大于1min时，薄膜厚度过大，沉积过程中发生刻蚀现象，薄膜表面发雾，太阳吸收率升高。因此溅射时间以5?1min为宜。制备的铝合金片材表面太阳吸收率为0.10?0.12。在溅射时间6min时，表面太阳吸收率0.10?0.103，为最优参数。
[0055]至此，完成低太阳能吸收率铝合金片材的制备工艺。如图1所示为制备完成之后的铝合金片材结构示意图。
[0056]本发明中，在铝合金基底上镀制铬过渡膜和在铬过渡膜上镀制铝膜均在真空腔内进行的，所述工作气压即为真空腔内的气压，由于真空腔内只通入工作气体:溅射高纯氩气，所以，所述工作气压也为工作气体的气压。
[0057]综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种降低铝合金片材太阳光谱吸收率的方法，其特征在于，具体步骤为: 步骤一、通过抛光工艺降低铝合金基底表面粗糙度； 步骤二、依次用洗涤剂和无水乙醇对铝合金基底进行清洗，再采用超声清洗工艺对铝合金基底进行深度清洗； 步骤三、在铝合金基底上镀制铬过渡膜，镀膜工艺采用直流磁控溅射的方法，溅射用的铬靶纯度为99.99 %，工艺参数如下: 革巴基距:90mm 工作气体:纯度为99.99%的溅射高纯氩气 工作气压:0.3?0.5Pa 铬靶溅射功率:600?800W 派射时间:2?5分钟； 步骤四、在铬过渡膜上镀制铝膜，镀膜工艺采用直流磁控溅射的方法，溅射用的铝靶纯度为99.99%，工艺参数如下: 革巴基距:90mm 工作气体:纯度为99.99%的溅射高纯氩气 工作气压:0.3?0.5Pa Al靶溅射功率:400?600W 溅射时间:5?10分钟。 至此，完成低太阳能吸收率铝合金片材的制备工艺。
2.如权利要求1所述的一种降低铝合金片材太阳光谱吸收率的方法，其特征在于，步骤三中镀制铬过渡膜较优的工艺参数为:工作气压0.35Pa，铬靶溅射功率600W，溅射时间3分钟。
3.如权利要求1所述的一种降低铝合金片材太阳光谱吸收率的方法，其特征在于，步骤四中镀制铝膜较优的工艺参数为:工作气压0.40Pa，铝靶溅射功率400W，溅射时间6分钟。
【专利摘要】本发明公开了一种降低铝合金片材太阳光谱吸收率的方法，首先通过抛光工艺降低铝合金基底表面粗糙度；然后依次用洗涤剂和无水乙醇对铝合金基底进行清洗，再采用超声清洗工艺对铝合金基底进行深度清洗；接着，在铝合金基底上镀制铬过渡膜，镀膜工艺采用直流磁控溅射的方法，工艺参数为：靶基距90mm，工作气体：溅射高纯氩气，工作气压0.35Pa，铬靶溅射功率600W，溅射时间3分钟；最后，在铬过渡膜上镀制铝膜，镀膜工艺采用直流磁控溅射的方法，工艺参数为：靶基距90mm，工作气体：溅射高纯氩气，工作气压0.40Pa，铝靶溅射功率400W，溅射时间6分钟；至此完成低太阳能吸收率铝合金片材的制备工艺；该制备工艺能够有效的降低铝合金片材的太阳能吸收率。
【IPC分类】C23C14-35, C23C14-16
【公开号】CN104532191
【申请号】CN201410782896
【发明人】王虎, 王志民, 冯煜东, 王艺, 赵慨, 速小梅, 王金晓, 杨淼
【申请人】兰州空间技术物理研究所
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月16日