一种Ag热控涂层表面的抗氧化涂层及其制备方法与流程

本发明涉及飞行器热控材料领域，具体涉及一种ag热控涂层表面的抗氧化涂层及其制备方法。

背景技术：

1、随着航天器对温度控制精度的要求越来越高，需要被动热控材料具有更低的吸收率以减少太阳对航天器温度的影响。相比al热控涂层，ag热控涂层具有更低的太阳吸收率，能够反射更多的可见光和红外光，是一种性能优秀的低吸收率热控材料。ag热控涂层通常采用真空镀膜方式制备，然而ag涂层在后续镀制其它热控涂层过程中或者在空气中极易被氧化变色，导致太阳吸收率大幅上升、热控性能恶化。

2、目前，ag热控涂层的抗氧化方法有：①在ag热控涂层表面真空镀制一薄层al，利用al在氧化环境下形成致密氧化层，al的太阳吸收率比ag的太阳吸收率要高，从而实现抗氧化性能。但是，这种方法会导致ag热控涂层的太阳吸收率升高，热控性能降低；②在ag热控涂层表面真空镀制一层透明氧化物，但是在镀制过程形成氧化环境，致使部分ag被氧化，导致ag热控涂层的热控性能降低。

3、由此，制备ag热控涂层的抗氧化涂层要求在真空镀制过程中应该是无氧化环境，镀制完成后的抗氧化涂层能够有效阻隔氧化物质，而且对ag热控涂层的性能不造成较大影响。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中ag热控涂层的抗氧化缺陷，从而提供一种ag热控涂层表面的抗氧化涂层及其制备方法。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种ag热控涂层表面的抗氧化涂层，包括基底、ag热控涂层和aln涂层，其中，所述ag热控涂层在所述基底上真空镀制而成，所述aln涂层是在真空镀制所述ag热控涂层后立刻原位沉积在所述ag热控涂层表面，所述aln涂层的厚度不大于50nm。

4、进一步地，所述基底为刚性基底，优选的为玻璃片、硅片、金属片等无机材料。

5、进一步地，所述基底为柔性基底，优选的为聚酰亚胺膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜以及聚四氟乙烯膜等有机膜材料。

6、第二方面，本发明提供一种ag热控涂层表面制备抗氧化涂层的方法，包括以下步骤：

7、步骤1，将基底表面清洗干净，放入真空镀膜系统的镀膜真空室中；

8、步骤2，将整个所述真空镀膜系统抽至高真空状态，使所述镀膜真空室中的基底转盘或辊轴转动，采用氩离子束进行活化预处理，然后采用ag靶磁控溅射真空镀膜方法，在活化预处理后的所述基底上沉积ag热控涂层；

9、步骤3，保持所述基底转盘或辊轴转动，在所述镀膜真空室内，采用磁控溅射镀膜方法，在所述ag热控涂层表面上沉积aln涂层。

10、进一步地，所述真空镀膜系统的初始真空度不大于5×10^(-4)pa。

11、进一步地，步骤(2)中，活化预处理的条件为：充入压强为0.3～1pa的氩气，氩离子源功率不大于1000w。

12、进一步地，步骤(3)中，磁控溅射的条件为：采用aln靶材。

13、进一步地，步骤(3)中，磁控溅射的条件为：采用al靶材，充入氩气使溅射气压为0.1～1.5pa，优选的为0.1～0.5pa。

14、进一步地，步骤(3)中，磁控溅射的条件为：溅射功率密度不大于5w/cm2。

15、本发明技术方案，具有如下优点：

16、本发明在真空镀制ag涂层后立刻采用真空磁控溅射，在ag涂层表面原位沉积致密的aln涂层，整个过程为非氧化性环境，不会对ag涂层造成氧化而导致其热控性能下降。真空磁控溅射过程采用aln靶材沉积，或者采用al靶材同时通入含氮气源进行反应沉积，方法简易灵活，对基底兼容性好。此外，aln为宽带隙半导体材料，带隙宽度为6.2ev，对大于200nm的光具有高透性，通过优化aln涂层的厚度和结晶质量，降低aln抗氧化涂层对ag涂层热控性能的影响。无论在后续其它热控涂层制备过程中或者暴露于空气等氧化环境下，aln抗氧化涂层都能有效阻隔氧化物质与ag涂层接触，同时不会对ag涂层的热控性能造成较大影响。本发明的方法具有镀制效率高、结晶质量和一致性优良的特点。

技术特征：

1.一种ag热控涂层表面的抗氧化涂层，其特征在于：包括基底、ag热控涂层和aln涂层，其中，所述ag热控涂层在所述基底上真空镀制而成，所述aln涂层是在真空镀制所述ag热控涂层后立刻原位沉积在所述ag热控涂层表面，所述aln涂层的厚度不大于50nm。

2.根据权利要求1所述的ag热控涂层表面的抗氧化涂层，其特征在于，所述基底为刚性基底，优选的为玻璃片、硅片、金属片等无机材料。

3.根据权利要求1所述的ag热控涂层表面的抗氧化涂层，其特征在于，所述基底为柔性基底，优选的为聚酰亚胺膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜以及聚四氟乙烯膜等有机膜材料。

4.一种ag热控涂层表面制备抗氧化涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的ag热控涂层表面制备抗氧化涂层的方法，其特征在于，所述真空镀膜系统的初始真空度不大于5×10^(-4)pa。

6.根据权利要求4所述的ag热控涂层表面制备抗氧化涂层的方法，其特征在于，步骤(2)中，活化预处理的条件为：充入压强为0.3～1pa的氩气，氩离子源功率不大于1000w。

7.根据权利要求4所述的ag热控涂层表面制备抗氧化涂层的方法，其特征在于，步骤(3)中，磁控溅射的条件为：采用aln靶材。

8.根据权利要求4所述的ag热控涂层表面制备抗氧化涂层的方法，其特征在于，步骤(3)中，磁控溅射的条件为：采用al靶材，充入氩气使溅射气压为0.1～1.5pa，优选的为0.1～0.5pa。

9.根据权利要求4所述的ag热控涂层表面制备抗氧化涂层的方法，其特征在于，步骤(3)中，磁控溅射的条件为：溅射功率密度不大于5w/cm2。

技术总结
本发明提供一种Ag热控涂层表面的抗氧化涂层及其制备方法，属于飞行器热控材料领域。在刚性或柔性基底表面真空镀制Ag热控涂层，然后立刻在Ag热控涂层表面原位沉积致密的AlN涂层。AlN为宽带隙半导体材料，带隙宽度为6.2eV，对大于200nm的光具有高透性，无论在后续其它热控涂层制备过程中或者暴露于空气等氧化环境下，AlN抗氧化涂层都能有效阻隔氧化物质与Ag涂层接触。本发明采用AlN抗氧化涂层，可以解决Ag热控涂层在制备过程或使用过程中易被氧化的问题，能够保证Ag涂层的低太阳吸收率的热控性能，拓展被动热控材料在高性能航天器中的应用。本发明方法简易灵活，对基底兼容性好。

技术研发人员：王兰喜,何延春,赵印中,王虎,王志民,王艺,杨淼,李学磊,周超,吴春华,李坤,吴宪
受保护的技术使用者：兰州空间技术物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22