[發明專利]一種具有TiO2和Al2O3雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201110243490.4
• 申請日: 2011-08-23
• 公開（公告）號: CN102328476A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發明（設計）人: 張秀廷;范兵;王靜;楊興
• 申請（專利權）人: 北京天瑞星真空技術開發有限公司
• 主分類號: B32B15/04
• 分類號: B32B15/04;B32B9/04;B32B33/00;C23C14/35;C23C14/08
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 官漢增

1.一種具有TiO₂和Al₂O₃雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層，其特征在于：所述的涂層從底層到表面依次為紅外反射層、吸收層和減反射層；

第一層紅外反射層由Cu膜或者Ag膜組成，位于基體表面，厚度在50～250nm；第二層吸收層包括兩個亞層結構，兩個亞層均為TiO₂+Al₂O₃膜，第一亞層和第二亞層的厚度均為50～100nm，第一亞層和第二亞層的厚度可以相等也可以不相等；第一亞層中TiO₂的體積百分比為20～40％，其余為Al₂O₃；第二亞層TiO₂的體積百分比為10～30％其余為Al₂O₃；第三層減反射層由Al₂O₃膜，厚度為20～60nm。

2.根據權利要求1所述的一種具有TiO₂和Al₂O₃雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層，其特征在于：所述的涂層在大氣質量因子AM1.5條件下，其吸收率為96.2％，法向發射率為0.07。

3.根據權利要求1所述的一種具有TiO₂和Al₂O₃雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層，其特征在于：所述的涂層在2×10^-2Pa真空度下，經350℃真空退火1小時后，其吸收率為96.2％，法向發射率為0.07。

4.根據權利要求1所述的一種具有TiO₂和Al₂O₃雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層，其特征在于：所述的涂層在2×10^-2Pa真空度下，經500℃真空退火1小時后，其吸收率為96.0％，法向發射率為0.07。

5.一種權利要求1所述的一種具有TiO₂和Al₂O₃雙陶瓷結構高溫太陽能選擇性吸收涂層的制備方法，其特征在于：包括以下幾個步驟：

步驟一：在基體上制備第一層紅外發射層；

采用純金屬靶直流或中頻磁控濺射方法，純金屬靶為Cu靶或Ag靶，以Ar氣作為濺射氣體制備，基體采用高速鋼，濺射前將真空室預抽本底真空至4×10^-3～5×10^-3Pa，通入惰性氣體Ar作為濺射氣氛，Ar氣流量為100～140sccm，調整濺射距離為130～150mm，調節濺射氣壓為3×10^-1～4×10^-1Pa，開啟純金屬靶的濺射靶電源，調整濺射電壓為380～450V，濺射電流為8～10A，得到厚度為50～250nm的第一層紅外發射層；

步驟二：在第一層紅外發射層上制備第二層吸收層；

采用金屬Ti靶和Al靶中頻磁控濺射方法，反應氣體為O₂，將真空室預抽本底真空至4×10^-3～5×10^-3Pa，然后通入Ar、和O₂的混合氣，Ar的流量為100～140sccm，O₂的流量為20～50sccm，調節濺射氣壓為3×10^-1～4×10^-1Pa，分別開啟Ti和Al靶電源，濺射時，調整Ti靶濺射電壓為450～530V，濺射電流為6～8A，Al靶濺射電壓為540～600V，濺射電流為4～6A，制備厚度為50～100nm的第一亞層TiO₂+Al₂O₃膜；

增加Al靶濺射電流為6～8A，減少Ti靶濺射電流為4～6A，其他各個參數不變，繼續制備第二亞層TiO₂+Al₂O₃膜，厚度為50～100nm；

步驟三：在第二層吸收層上制備第三層減反射層；

采用Al靶濺射前將真空室預抽本底真空至4×10^-3～5×10^-3Pa，通入惰性氣體Ar作為濺射氣體，通入O₂作為反應氣體制備，O₂的流量為20～40sccm，調節Ar與O₂流量比為1.5∶1～3∶1，調整濺射距離為130～150mm，調節濺射氣壓為3×10^-1～4×10^-1Pa，濺射時，調整濺射電壓為540～600V，濺射電流為8～10A，制備得到厚度為20～60nm的第三層減反射層。