一种具有SiO₂和TiO₂的双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法

专利名称：一种具有SiO₂和TiO₂的双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法
技术领域：
本发明属于太阳能利用技术领域，具体涉及一种具有SiO2和TiO2的双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法。
背景技术：
太阳光谱选择性吸收涂层在可见-近红外波段具有高吸收率，在红外波段具有低发射率的功能薄膜，是用于太阳能集热器，提高光热转换效率的关键。随着太阳能热利用需求和技术的不断发展，太阳能集热管的应用范围从低温应用(彡IO(TC)向中温应用 (IOO0C -3500C )和高温应用(350°C -500°C )发展，以不断满足海水淡化、太阳能发电等中高温应用领域的使用要求。对于集热管使用的选择性吸收涂层也要具备高温热稳定性，适应中高温环境的服役条件。对于太阳能选择性吸收涂层目前已研究和广泛使用了黑铬、阳极氧化着色 Ν -Α1203以及具有成分渐变特征的SS-C/SS(不锈钢)和A1-N/A1等膜系，应用于温度在 200°C以内的平板型集热装置的集热管表面。但在中高温条件下，由于其红外发射率随温度上升明显升高，导致集热器热损失明显上升，热效率显著下降。为了提高中高温服役条件下选择性吸收涂层的热稳定性，Mo-A1203/Cu、 SS-A1N/SS等材料体系得到了研究和发展，采用了双靶或多靶金属陶瓷共溅射技术，其中 Mo-Al203/Cu体系的特点是MO-A1203吸收层具有成分渐变的多亚层结构，A1203层采用射频溅射方法，SS-A1N/SS体系的特点是吸收层采用了干涉膜结构，使热稳定性提高。上述涂层在使用温度350°C -500°C范围内的聚焦型中高温集热管表面获得了应用。但是金属陶瓷结构涂层因为金属原子较多，在高温下的微观结构和物理性能都不稳定。而且射频溅射等工艺沉积速率低，生产周期长，工艺复杂，成本高。对于太阳能的中高温利用，需要一种吸收率高、发射率低、热稳定性好，而且工艺简便的选择性吸收涂层及制备技术。

发明内容
本发明的目的在于提供一种具有SiO2和TiO2的双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法，适用于高温(30(TC -5000C )工作温度集热管，涂层吸收率高、发射率低、热稳定性好，制备工艺简便，操作方便，生产周期短，溅射工况稳定。本发明提出一种具有SiO2和TiO2的双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层，包括三层膜，从底层到表面依次为红外反射层、吸收层和减反射层；第一层红外反射层为Cu或 Ag膜，位于基体表面，厚度为50 250nm ；第二层吸收层包括两个亚层结构，两个亚层均为 Si02+Ti02膜，第一亚层和第二亚层的厚度均为50 lOOnm，第一亚层中SiO2占体积百分比为50 75%，其余为TiO2，第二亚层SiO2的体积百分比为30 50%，其余为TiO2，其中第一亚层与第一层红外反射层相邻，第二亚层与第三层减反射层相邻；第三层减反射层为SiO2膜，厚度为40 80nm。本发明提出一种具有SiO2和TiO2的高温太阳能选择性吸收涂层的制备方法，包括以下几个步骤步骤一在基体上制备第一层红外发射层；采用纯金属靶直流或中频磁控溅射方法，纯金属靶为Cu靶或Ag靶，以Ar气作为溅射气体制备，基体采用高速钢，溅射前将真空室预抽本底真空至4X 10_3 5X 10_3Pa，通入惰性气体Ar气作为溅射气氛，Ar气流量为100 HOsccm，调整溅射距离为130 150mm， 调节溅射气压为3X 10—1 4X KT1Pa,开启纯金属靶的溅射靶电源，调整溅射电压为380 450V，溅射电流为8 10A，利用直流磁控溅射方式制备，溅射涂层厚度为50 250nm，得到第一层红外发射层；步骤二 在第一层红外发射层上制备第二层吸收层；采用金属Ti靶和Si靶中频磁控溅射方法，将真空室预抽本底真空至4X 10_3 5X l(T3Pa，然后通入Ar、02的混合气，Ar的流量为90 140sccm，02的流量为20 30sccm， 调节溅射气压为3X 10—1 5X KT1Pa,分别开启Ti和Si靶电源，溅射时，调整Ti靶溅射电压为480 530V，溅射电流为6 8A，Si靶溅射电压为600 750V，溅射电流为5 7A， 在第一层红外反射层上制备第一亚层Si02+Ti02膜，厚度为50 IOOnm ；增加O2的流量为30 50SCCm，调节Si靶溅射电压为600 750V，溅射电流为4 5A，其他各个参数不变，在第一亚层Si02+Ti02膜上继续溅射得到第二亚层Si02+Ti02膜，厚度为50 IOOnm ；步骤三在第二层上制备第三层减反射层；采用Si靶，溅射前将真空室预抽本底真空至4X 10_3 5X 10_3Pa，以Ar气作为溅射气体，通入O2作为反应气体制备，O2的流量为20 40SCCm调节Ar与O2流量比为 1. 5 1 2. 5 1，调整溅射距离为130 150mm，调节溅射气压为3X 10—1 5 X ICT1Pa, 溅射时，调整溅射电压为700 800V，溅射电流为8 10A，利用中频磁控溅射方式得到厚度为40 SOnm的SiO2膜，得到第三层减反射层。本发明的优点在于本发明所提供的选择性吸收涂层由金属红外反射层、双陶瓷结构Si02+Ti02的混合物组成的双干涉吸收层和陶瓷减反射层组成，具有可见_红外光谱高吸收率，红外光谱低发射率的特点，由于金属原子的减少，使得这种新型双陶瓷结构高温选择性吸收涂层具有良好的中高温热稳定性。该涂层制备工艺简便、操作方便、易于控制、缩短生产周期，与选择性吸收涂层由 Nb红外反射层、Nb与Al2O3的混合物组成的双干涉吸收层和Al2O3减反射层相比较，本涂层的金属原子含量小，在高温下的微观结构和物理性非常维持稳定，靶材比较常见，应用范围比较广，成型性能好，可以加工成柱状靶材，显著提高靶材利用率，同时价格也比较低廉，可以进一步降低工作成本。适用于中高温工作温度的太阳能集热管。


图1 本发明提供的一种具有SiO2和TiO2的双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层的结构示意图2 本发明提供的一种具有SiO2和TiO2的双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层的制备方法流程图。
具体实施例方式下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。本发明提供的一种具有SiO2和TiO2的双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层， 结合剖面如图1所示，涂层包括三层膜，从底层到表面依次为红外反射层、吸收层和减反射层；第一层红外反射层为Cu或Ag膜，位于基体表面，厚度为50 250nm ；第二层吸收层包括两个亚层结构，两个亚层均为Si02+Ti02膜，第一亚层和第二亚层的厚度均为50 lOOnm，第一亚层和第二亚层的厚度可以相等也可以不相等；第一亚层中SiO2的体积百分比为50 75%，其余为TiO2，第二亚层SiO2的体积百分比为30 50%，其余为TiO2 ；其中第一亚层与第一层红外反射层相邻，第二亚层与第三层减反射层相邻；第三层减反射层为 SiO2膜，厚度为40 80nm。本发明提供的一种具有SiO2和TiO2的双陶瓷结构太阳能选择性吸收涂层在大气质量因子AMI. 5条件下，涂层吸收率为95.6%，法向发射率为0.08。进行真空退火处理，在2X10_2Pa真空度下，经350°C真空退火1小时后，涂层吸收率为95%，法向发射率为 0. 08，在2X10_2Pa真空度下，经500°C真空退火1小时后，涂层吸收率为94%，法向发射率为 0. 08。本发明提供的一种具有SiO2和TiO2的双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层的制备方法，如图2所示，包括以下几个步骤步骤一在基体上制备第一层红外发射层；采用纯金属靶直流或者中频磁控溅射方法，纯金属靶为Cu靶或Ag靶(纯度均为 99. 99% )，以Ar气作为溅射气体制备，基体采用高速钢。溅射前将真空室预抽本底真空至 4X IO"3 5X 10_3Pa，通入惰性气体Ar气作为溅射气氛，Ar气流量为100 140sccm，调整溅射距离为130 150mm，调节溅射气压为3X ICT1 4X KT1Patj开启纯金属靶的溅射靶电源，调整溅射电压为380 450V，溅射电流为8 10A，利用直流磁控溅射方式制备，溅射涂层厚度为50 250nm，得到第一层红外发射层，该层对红外波段光谱具有高反射特性，发射率低；步骤二 在第一层红外发射层上制备第二层吸收层；采用金属Ti靶和Si靶(纯度99. 99%)中频磁控溅射方法，首先，将真空室预抽本底真空至4X 10_3 5X 10_3Pa，同时然后通入Ar、O2的混合气，Ar的流量为90 140sccm， O2的流量为20 30SCCm，调节溅射气压为3 X IO"1 5 X KT1Pa,分别开启Ti和Si靶电源， 溅射时，调整Ti靶溅射电压为480 530V，溅射电流为6 8A，Si靶溅射电压为600 750V，溅射电流为5 7A，在第一层红外反射层上制备第一亚层Si02+Ti02膜，厚度为50 IOOnm ；增加O2的流量为30 50SCCm，调节Si靶溅射电压为600 750V，溅射电流为4 5A，其他各个参数不变，在第一亚层Si02+Ti02膜上继续溅射得到第二亚层Si02+Ti02膜，厚度为50 IOOnm ；第一亚层和第二亚层除自身对太阳光谱具备固有吸收特性外，还形成干涉吸收效应，加强了涂层的光吸收作用；步骤三在第二层上制备第三层减反射层；采用Si靶(纯度99.99 %)，溅射前将真空室预抽本底真空至4X10—3 5 X IO-3Pa,以Ar气作为溅射气体，通入O2作为反应气体制备，O2的流量为20 40sCCm，调节Ar与O2流量比为1.5 1 2.5 1，调整溅射距离为130 150mm，调节溅射气压为 3 X IO"1 5 X KT1Pa,溅射时，调整溅射电压为700 800V，溅射电流为8 10A，利用中频磁控溅射方式制备得到厚度为40 SOnm的SiO2膜即第三层减反射层。第三层减反射层具有增透、耐磨、抗氧化的作用。实施例1 本实施例提供一种具有SiO2和TiO2的双陶瓷结构太阳能选择性吸收涂层，该涂层包括三个涂层，分为第一层红外反射层、第二层吸收层、第三层减反射层，第一层厚度为 150nm，第二层总厚度为140nm，其中第一亚层厚度为80nm，第二亚层厚度为60nm，第一亚层中SiO2的体积百分比为60%，其余为TiO2 ；第二亚层SiO2的体积百分比为40%，其余为 TiO2 ；第三层厚度为50nm。制备上述的具有SiO2和TiO2的双陶瓷结构太阳能选择性吸收涂层的方法，包括以下几个步骤步骤一在基体上制备第一层红外发射层；选用纯度99. 99%的Cu靶，基材使用高速钢。溅射前将真空室预抽本底真空至 4. 5 X 10_3，通入惰性气体Ar作为溅射气氛，Ar气流量为120sCCm，调整溅射距离为140mm， 调节溅射气压为4. 3X li^Pa。开启Cu靶，调整溅射电压为400V，溅射电流为8A，利用直流溅射方式制备150nm厚的Cu膜；步骤二 在第一层红外发射层上制备第二层吸收层；采用金属Si靶和Ti靶中频磁控溅射方法，将真空室预抽本底真空至4X 10_3Pa， 同时通入Ar、O2的混合气，Ar的流量为llOsccm，O2的流量为20sCCm，调节溅射气压为 5X KT1Pa,分别开启Ti和Si靶电源，调整Ti靶溅射电流为8A，电压为530V, Si靶溅射电流为6. 3A，电压为670V，在Cu膜上制备80nm厚的第一亚层Si02+Ti02膜；调节O2的流量为30sCCm，调节Si靶溅射电流为4. 5A，溅射电压为620V，继续制备厚度为60nm的第二亚层Si02+Ti02薄膜；步骤三在第二层上制备第三层减反射层；选用纯度99. 99%的Si靶，溅射前将真空室预抽本底真空至4. 5X10_3Pa，同时通入Ar、O2混合气，调节Ar与O2流量比为2 1，调整溅射距离为145mm，调节溅射气压为3X ICT1Pa,溅射时，调整溅射电流为8. 3A，溅射电压为750V，利用中频磁控溅射方式制备 50nm 厚 SiO2 膜。本实施例制备的太阳能选择性吸收涂层的性能如下在大气质量因子AMI. 5条件下，涂层吸收率为95. 6%，法向发射率为0. 08。进行真空退火处理，在2 X IO-2Pa真空度下， 经350°C真空退火1小时后，涂层吸收率为95. 6%，法向发射率为0. 08，在2X ICT2Pa真空度下，经500°C真空退火1小时后，涂层吸收率为95. 3%，法向发射率为0. 08。实施例2 本实施例提供的一种具有SiO2和TiO2的双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层， 该涂层包括三层膜，从底层到表面依次为红外反射层、吸收层和减反射层；第一层红外反射层为Cu膜，厚度为50nm ；第二层吸收层包括两个亚层结构，两个亚层均为Si02+Ti02膜，第一亚层和第二亚层的厚度均为50nm，第一亚层中SiO2的体积百分比为50%，其余为TiO2, 第二亚层SiO2的体积百分比为30%，其余为TiO2 ；其中第一亚层与第一层红外反射层相邻， 第二亚层与第三层减反射层相邻；第三层减反射层为SiO2膜，厚度为40nm。上述的一种具有SiO2和TiO2的双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层的制备方法，包括以下几个步骤步骤一在基体上制备第一层红外发射层；采用纯金属靶直流或者中频磁控溅射方法，纯金属靶为Cu靶(纯度99. 99% )，以 Ar气作为溅射气体制备，基体采用高速钢。溅射前将真空室预抽本底真空至4X 10_3，通入惰性气体Ar气作为溅射气氛，Ar气流量为lOOsccm，调整溅射距离为130mm，调节溅射气压为3X10^1开启纯金属靶的溅射靶电源，调整溅射电压为380V，溅射电流为8A，利用直流磁控溅射方式制备，溅射涂层厚度为50nm，得到第一层红外发射层，该层对红外波段光谱具有高反射特性，发射率低；步骤二 在第一层红外发射层上制备第二层吸收层；采用金属Ti靶和Si靶(纯度99. 99%)中频磁控溅射方法，首先，将真空室预抽本底真空至4X 10_3Pa，同时然后通入Ar的混合气，Ar的流量为90sCCm，O2的流量为20sCCm， 调节溅射气压为3 X KT1Pa,分别开启Ti和Si靶电源，溅射时，调整Ti靶溅射电压为480V， 溅射电流为6A，Si靶溅射电压为600V，溅射电流为5A，在第一层红外反射层上制备第一亚层Si02+Ti02膜，厚度为50nm;增加O2的流量为30sCCm，调节Si靶溅射电压为600V，溅射电流为4A，其他各个参数不变，在第一亚层Si02+Ti02膜上继续溅射得到第二亚层Si02+Ti02膜，厚度为50nm ；第一亚层和第二亚层除自身对太阳光谱具备固有吸收特性外，还形成干涉吸收效应，加强了涂层的光吸收作用；步骤三在第二层上制备第三层减反射层；采用Si靶(纯度99. 99% )，溅射前将真空室预抽本底真空至4X 10_3Pa，以Ar气作为溅射气体，通入O2作为反应气体制备，O2的流量为25SCCm调节Ar与O2流量比为1.5 1， 调整溅射距离为130mm，调节溅射气压为3 X ICT1Pa,溅射时，调整溅射电压为700V，溅射电流为8A，利用中频磁控溅射方式制备得到厚度为40nm的SiO2膜即第三层减反射层。第三层减反射层具有增透、耐磨、抗氧化的作用。实施例3 本实施例提供的一种具有SiO2和TiO2的双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层， 涂层包括三层膜，从底层到表面依次为红外反射层、吸收层和减反射层；第一层红外反射层为Ag膜，厚度为250nm ；第二层吸收层包括两个亚层结构，两个亚层均为3丨02+1102膜，第一亚层和第二亚层的厚度均为lOOnm，第一亚层中SiO2的体积百分比为75%，其余为TiO2，第二亚层SiO2的体积百分比为50%，其余为TiO2 ；其中第一亚层与第一层红外反射层相邻，第二亚层与第三层减反射层相邻；第三层减反射层为SiO2膜，厚度为80nm。上述的一种具有SiO2和TiO2的双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层的制备方法，包括以下几个步骤
步骤一在基体上制备第一层红外发射层；采用纯金属靶直流或者中频磁控溅射方法，纯金属靶为Ag靶(纯度99. 99% )，以 Ar气作为溅射气体制备，基体采用高速钢。溅射前将真空室预抽本底真空至5X 10_3Pa，通入惰性气体Ar气作为溅射气氛，Ar气流量为HOsccm，调整溅射距离为150mm，调节溅射气压为4X10^3。开启纯金属靶的溅射靶电源，调整溅射电压为450V，溅射电流为10A，利用直流磁控溅射方式制备，溅射涂层厚度为250nm，得到第一层红外发射层，该层对红外波段光谱具有高反射特性，发射率低；步骤二 在第一层红外发射层上制备第二层吸收层；采用金属Ti靶和Si靶(纯度99. 99% )中频磁控溅射方法，首先，将真空室预抽本底真空至5X10_3Pa，同时然后通入Ar、O2的混合气，Ar的流量为HOsccm，O2的流量为 30sCCm，调节溅射气压为5X ICT1Pa,分别开启Ti和Si靶电源，溅射时，调整Ti靶溅射电压为530V，溅射电流为8A，Si靶溅射电压为750V，溅射电流为7A，在第一层红外反射层上制备第一亚层Si02+Ti02膜，厚度为IOOnm ； 增加O2的流量为50sCCm，调节Si靶溅射电压为750V，溅射电流为5A，其他各个参数不变，在第一亚层Si02+Ti02膜上继续溅射得到第二亚层Si02+Ti02膜，厚度为IOOnm ；第一亚层和第二亚层除自身对太阳光谱具备固有吸收特性外，还形成干涉吸收效应，加强了涂层的光吸收作用；步骤三在第二层上制备第三层减反射层；采用Si靶(纯度99. 99%)，溅射前将真空室预抽本底真空至5\10-节 以Ar气作为溅射气体，通入O2作为反应气体制备，O2的流量为30SCCm调节Ar与O2流量比为2. 5 1， 调整溅射距离为150mm，调节溅射气压为5 X KT1Pa,溅射时，调整溅射电压为800V，溅射电流为10A，利用中频磁控溅射方式制备得到厚度为SOnm的SiO2膜即第三层减反射层。实施例4 本实施例提供的一种具有SiO2和TiO2的双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层， 涂层包括三层膜，从底层到表面依次为红外反射层、吸收层和减反射层；第一层红外反射层为Cu膜，厚度为150nm ；第二层吸收层包括两个亚层结构，两个亚层均为Si02+Ti02膜，第一亚层和第二亚层的厚度均为75nm，第一亚层中SiO2的体积百分比为60%，其余为TiO2，第二亚层SiO2的体积百分比为40%，其余为TiO2 ；其中第一亚层与第一层红外反射层相邻，第二亚层与第三层减反射层相邻；第三层减反射层为3丨02膜，厚度为 60nmo本实施例提供的一种具有SiO2和TiO2的双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层的制备方法，包括以下几个步骤步骤一在基体上制备第一层红外发射层；采用纯金属靶直流或者中频磁控溅射方法，纯金属靶为Cu靶(纯度99. 99% )，以 Ar气作为溅射气体制备，基体采用高速钢。溅射前将真空室预抽本底真空至4. 5X IO-3Pa, 通入惰性气体Ar气作为溅射气氛，Ar气流量为120sCCm，调整溅射距离为140mm，调节溅射气压为3. SXlO-1Pa0开启纯金属靶的溅射靶电源，调整溅射电压为410V，溅射电流为9A， 利用直流磁控溅射方式制备，溅射涂层厚度为150nm，得到第一层红外发射层，该层对红外波段光谱具有高反射特性，发射率低；
步骤二 在第一层红外发射层上制备第二层吸收层；采用金属Ti靶和Si靶(纯度99. 99% )中频磁控溅射方法，首先，将真空室预抽本底真空至4. 5 X10_3Pa，同时然后通入Ar、O2的混合气，Ar的流量为115sCCm，02的流量为 25sCCm，调节溅射气压为4X ICT1Pa,分别开启Ti和Si靶电源，溅射时，调整Ti靶溅射电压为505V，溅射电流为7A，Si靶溅射电压为675V，溅射电流为6A，在第一层红外反射层上制备第一亚层Si02+Ti02膜，厚度为75nm ；增加O2的流量为40sCCm，调节Si靶溅射电压为675V，溅射电流为4. 5A，其他各个参数不变，在第一亚层Si02+Ti02膜上继续溅射得到第二亚层Si02+Ti02膜，厚度为75nm ；第一亚层和第二亚层除自身对太阳光谱具备固有吸收特性外，还形成干涉吸收效应，加强了涂层的光吸收作用；步骤三在第二层上制备第三层减反射层；采用Si靶(纯度99. 99% ),溅射前将真空室预抽本底真空至4. 5X 10_3Pa，以Ar 气作为溅射气体，通入O2作为反应气体制备，O2的流量为40SCCm，调节Ar与O2流量比为 2 1，调整溅射距离为140mm，调节溅射气压为4X10’^溅射时，调整溅射电压为750V， 溅射电流为9A，利用中频磁控溅射方式制备得到厚度为60nm的SiO2膜即第三层减反射层。 第三层减反射层具有增透、耐磨、抗氧化的作用。
权利要求
1.一种具有SiO2和TiO2的双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于所述的涂层包括三层膜，从底层到表面依次为红外反射层、吸收层和减反射层；第一层红外反射层为Cu或Ag膜，位于基体表面，厚度为50 250nm ；第二层吸收层包括两个亚层结构，两个亚层均为3丨02+1102膜，第一亚层和第二亚层的厚度均为50 lOOnm， 第一亚层和第二亚层可以等厚或不等厚，第一亚层中SiO2占体积百分比为50 75%，其余为TiO2，第二亚层SiO2的体积百分比为30 50%，其余为TiO2，其中第一亚层与第一层红外反射层相邻，第二亚层与第三层减反射层相邻；第三层减反射层为SiO2膜，厚度为40 80nmo
2.根据权利要求1所述的一种具有SiO2和TiO2的双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于所述的涂层在大气质量因子AMI. 5条件下，其吸收率为95. 6%，法向发射率为0. 08。
3.根据权利要求1所述的一种具有SiO2和TiO2的双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于所述的涂层在2XlCT2Pa真空度下，经350°C真空退火1小时后，其吸收率为95%，法向发射率为0. 08。
4.根据权利要求1所述的一种具有SiO2和TiO2的双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于所述的涂层在2XlCT2Pa真空度下，经50(TC真空退火1小时后，其吸收率为94%，法向发射率为0. 08。
5.一种权利要求1所述的一种具有SiO2和TiO2的双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层的制备方法，其特征在于具体包括以下几个步骤步骤一在基体上制备第一层红外发射层；采用纯金属靶直流或中频磁控溅射方法，纯金属靶为Cu靶或Ag靶，以Ar气作为溅射气体制备，基体采用高速钢，溅射前将真空室预抽本底真空至4X10_3 5X10_3Pa，通入惰性气体Ar气作为溅射气氛，Ar气流量为100 HOsccm，调整溅射距离为130 150mm，调节溅射气压为3ΧΚΓ1 4X10^3，开启纯金属靶的溅射靶电源，调整溅射电压为380 450V，溅射电流为8 10A，利用直流磁控溅射方式制备，溅射涂层厚度为50 250nm，得到第一层红外发射层；步骤二 在第一层红外发射层上制备第二层吸收层；采用金属Ti靶和Si靶中频磁控溅射方法，将真空室预抽本底真空至4X 10_3 5X l(T3Pa，然后通入Ar、02的混合气，Ar的流量为90 140sccm，02的流量为20 30sccm， 调节溅射气压为3X 10—1 5X KT1Pa,分别开启Ti和Si靶电源，溅射时，调整Ti靶溅射电压为480 530V，溅射电流为6 8A，Si靶溅射电压为600 750V，溅射电流为5 7A， 在第一层红外反射层上制备第一亚层Si02+Ti02膜，厚度为50 IOOnm ；增加O2的流量为30 50SCCm，调节Si靶溅射电压为600 750V，溅射电流为4 5A， 其他各个参数不变，在第一亚层Si02+Ti02膜上继续溅射得到第二亚层Si02+Ti02膜，厚度为 50 IOOnm ；步骤三在第二层吸收层上制备第三层减反射层；采用Si靶，溅射前将真空室预抽本底真空至4X10_3 5X10_3Pa，以Ar气作为溅射气体，通入O2作为反应气体制备，O2的流量为20 40sCCm，调节Ar与O2流量比为1.5 1 2. 5 1，调整溅射距离为130 150mm，调节溅射气压为3 X 10—1 5 X KT1Pa,溅射时，调整溅射电压为700 800V，溅射电流为8 10A，得到厚度为40 80nm的SiO2膜构成的第三层减反射层。
全文摘要
本发明提出一种具有SiO2和TiO2的双陶瓷结构高温太阳能选择性吸收涂层及其制备方法，属于太阳能利用技术领域。所述的涂层从底层到表面依次为红外反射层、吸收层和减反射层；第一层红外反射层为Cu或Ag膜，厚度为50～250nm；第二层吸收层包括两个亚层结构，两个亚层均为SiO2+TiO2膜，第三层减反射层为SiO2膜，厚度为40～80nm。本发明所提供的涂层具有可见-红外光谱高吸收率，红外光谱低发射率的特点，具有良好的中高温热稳定性，且该涂层制备工艺简便、操作方便、易于控制、缩短生产周期，本涂层的金属原子含量小，在高温下的微观结构和物理性非常维持稳定，靶材比较常见，应用范围比较广，成型性能好。
文档编号B32B9/04GK102328475SQ2011102433
公开日2012年1月25日 申请日期2011年8月23日 优先权日2011年8月23日
发明者刘雪莲, 张秀廷, 杨兴, 陈步亮 申请人:北京天瑞星真空技术开发有限公司