专利名称：一种中高温太阳能选择性吸收涂层的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种太阳能吸收涂层，特别是关于一种适用于太阳能集热管的中高温太阳能选择性吸收涂层。
背景技术：
现有的太阳能吸收涂层在制作过程中，由于材料、技术限制，涂层在中高温条件下，外观和性能会严重变化。因此如何选择耐高温材料、设计合理的涂层结构、研制新型的制备工艺条件，成为亟待解决的问题。
发明内容针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种结构简单，高温稳定性较好，并具有可见光高吸收率和红外光谱低发射的中高温太阳能选择性吸收涂层。为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案:一种中高温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于:它包括一基体，所述基体表面采用直流磁控溅射法，由内到外依次设置有一红外反射层、一吸收层和一减反层；所述红外反射层由两层钝化膜和一层位于所述两层钝化膜之间的红外反射膜构成；所述吸收层由第一亚层和第二亚层构成。所述红外反射膜采用Al膜、Cu膜其中之一，其厚度为50 250nm ;所述两层钝化膜均采用AlN膜、AlON膜、CrON膜和SiON膜其中之一，其厚度均为20 lOOnm。所述减反层采用AlN膜、AlON膜、CrON膜和SiON膜其中之一，其厚度为20 70nm。所述第一亚层和第二亚层均为AlNiCrON+AlNiCr膜，所述第一亚层和第二亚层的厚度均为20 IOOnm ;所述第一亚层中AlNiCr含量的体积百分比为20 40%，所述第二亚层中AlNiCr含量的体积百分比为10 30%。所述基体采用铝、铜和不锈钢基体中的一种。本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、本实用新型由于在基体表面采用直流磁控溅射法，由内到外依次设置有红外反射层、吸收层和减反层，其中吸收层由第一亚层和第二亚层构成，且第一亚层和第二亚层均采用AlNiCrON+AlNiCr膜，形成双层吸收干涉涂层，其结构简单，且实现了可见光高吸收率。2、本实用新型由于红外反射层由两层钝化膜和红外反射膜构成，红外反射膜位于两层钝化膜之间，且两层钝化膜均采用AlN膜、AlON膜、CrON膜或SiON膜，有效地防止红外反射膜氧化及扩散，实现了红外光谱低发射的特点。3、本实用新型由于采用高熔点金属N1、Cr作为吸收层金属成分，具有450°C高温稳定性，而且采用的CrON和SiON材料也具有良好的耐蒸汽稳定性。4、本实用新型的制备工艺简单，且均选用常规材料，便于选择和控制，靶材利用率高，适用于中高温应用的太阳能集热管。本实用新型可以广泛应用于太阳能热利用材料技术领域中。
图1是本实用新型的整体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。如图1所示，本实用新型包括一基体1，在基体I表面采用直流磁控溅射法，由内到外依次设置有一红外反射层2、一吸收层3和一减反层4。其中，红外反射层2由两层钝化膜21和一层位于两层钝化膜21之间的红外反射膜22构成；吸收层3由第一亚层31和第二亚层32构成。上述实施例中，红外反射层2的红外反射膜22采用Al膜或Cu膜，其厚度为50 250nm ;两层钝化膜21均采用AlN膜、AlON膜、CrON膜或SiON膜，其厚度均为20 lOOnm，以防止红外反射膜22的Al膜或Cu膜氧化及扩散。上述各实施例中，吸收层3的第一亚层31和第二亚层32均为AlNiCrON+AlNiCr膜，第一亚层31和第二亚层32的厚度均为20 lOOnm。但是，第一亚层31和第二亚层32中AlNiCr含量的体积百分比不同，第一亚层31中AlNiCr含量的体积百分比为20 40 %，第二亚层中AlNiCr含量的体积百分比为10 30%。上述各实施例中，减反层4采用AlN膜、AlON膜、CrON膜或SiON膜，其厚度为20 70nmo上述各实施例中，基体I可以采用铝、铜或不锈钢基体。本实用新型的中高温太阳能选择性吸收涂层方法，采用直流磁控溅射方法，其包括以下步骤:I)选择基体1，在基体I上利用直流磁控溅射方法制备红外反射层2，首先在基体I上制备一层钝化膜21，然后采用Al或Cu纯金属靶溅射制备红外反射膜22，然后再制备另一层钝化膜21 ；其中，当两层钝化膜21均为AlN膜或AlON膜时，采用Al靶直流磁控溅射，溅射前将真空抽至5X 10_3Pa以下，通入惰性气体Ar和反应气体N2、O2，调整Al靶电流为35 45A,溅射电压为350 450V，溅射气压为1.5 3.5 X KT1Pa制备AlN膜或AlON膜；当两层钝化膜21均为CrON膜时，采用Cr靶直流磁控溅射，调整Cr靶电流为10 20A，电压为350 400V，并根据需要确定是否需要通入惰性气体Ar，调整反应气体N2: O2比例为1: 3 1: 6之间，溅射气压为2 5 X KT1Pa制备CrON膜；当两层钝化膜21均为SiON膜时，采用Si靶直流磁控溅射，调整Si靶电流为10 20A，溅射电压为350 400V左右，溅射气压为2 5 X KT1Pa制备SiON膜。2)在红外反射层2上制备吸收层3，采用纯金属Al靶和NiCr靶共溅射，或采用Al、NiCr和Cr三靶共溅射，其中NiCr为耐热合金。首先在溅射前将真空抽至5 X 10_3Pa以下，通入惰性气体Ar和反应气体N2、O2,调整Al靶、NiCr靶电流分别为35 45A和15 25A，溅射电压均为300 400V，利用直流磁控溅射制备第一亚层31的AlNiCrON+AlNiCr膜；然后调整NiCr靶电流为10 15A，溅射气压为2 4 X KT1Pa,制备第二亚层32的AlNiCrON+AlNiCr膜。3)在吸收层3上制备减反层4，当减反层4为AlN膜或AlON膜或CrON膜时，其制备方法与步骤I)中钝化膜21制备方法相同；当减反层4为SiON膜时，采用Si靶直流磁控溅射，溅射前将真空抽至5X 10_3Pa以下，通入惰性气体Ar和反应气体N2、O2，调整Si靶电流为10 5A，溅射电压为350 400V，溅射气压为3.5 4.5 X KT1Pa制备SiON膜。综上所述，本实用新型在使用时，由于利用Al、Cu和NiCr三靶制备高温涂层，其吸收率a为0.94、e为0.08，经过450°C空气中退火处理一小时，其颜色无变化，性能一致。上述各实施例仅用于说明本实用新型，各部件的连接和结构都是可以有所变化的，在本实用新型技术方案的基础上，凡根据本实用新型原理对个别部件的连接和结构进行的改进和等同变换，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。
权利要求1.一种中高温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于:它包括一基体，所述基体表面采用直流磁控溅射法，由内到外依次设置有一红外反射层、一吸收层和一减反层；所述红外反射层由两层钝化膜和一层位于所述两层钝化膜之间的红外反射膜构成；所述吸收层由第一亚层和第二亚层构成。
2.如权利要求1所述的一种中高温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于:所述红外反射膜采用Al膜、Cu膜其中之一，其厚度为50 250nm ;所述两层钝化膜均采用AlN膜、AlON膜、CrON膜和SiON膜其中之一，其厚度均为20 lOOnm。
3.如权利要求1所述的一种中高温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于:所述减反层采用AlN膜、AlON膜、CrON膜和SiON膜其中之一，其厚度为20 70nm。
4.如权利要求2所述的一种中高温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于:所述减反层采用AlN膜、AlON膜、CrON膜和SiON膜其中之一，其厚度为20 70nm。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种中高温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于:所述第一亚层和第二亚层均为AlNiCrON+AlNiCr膜，所述第一亚层和第二亚层的厚度均为20 lOOnm。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种中高温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于:所述基体采用铝、铜和不锈钢基体中的一种。
7.如权利要求5所述的一种中高温太阳能选择性吸收涂层，其特征在于:所述基体采用铝、铜和不锈钢基体中的一种。
专利摘要本实用新型涉及一种中高温太阳能选择性吸收涂层，它包括基体，基体表面采用直流磁控溅射法，由内到外依次设置有红外反射层、吸收层和减反层；红外反射层由两层钝化膜和位于两层钝化膜之间的红外反射膜构成；吸收层由第一亚层和第二亚层构成。本实用新型由于在基体表面采用直流磁控溅射法，由内到外依次设置有红外反射层、吸收层和减反层，其中吸收层由第一亚层和第二亚层构成，且第一亚层和第二亚层均采用AlNiCrON+AlNiCr膜，形成双层吸收干涉涂层，其结构简单，且实现了可见光高吸收率、红外光谱低发射的特点。本实用新型的制备工艺简单，且均选用常规材料，便于选择和控制，靶材利用率高，适用于中高温应用的太阳能集热管。本实用新型可以广泛应用于太阳能热利用材料技术领域中。
文档编号B32B33/00GK203004438SQ20122011386
公开日2013年6月19日 申请日期2012年3月23日 优先权日2012年3月23日
发明者尹万里, 张敏, 孙守建, 崔银芳, 王轩 申请人:北京桑达太阳能技术有限公司