[發明專利]大面積柔性金屬基底高吸熱金屬陶瓷復合膜連續制備方法

無效

• 申請號: 201110354716.8
• 申請日: 2011-11-10
• 公開（公告）號: CN102358937A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 趙慨;馮煜東;王藝;王志民;速小梅
• 申請（專利權）人: 中國航天科技集團公司第五研究院第五一○研究所
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/16;C23C14/08
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 馬英

技術領域

本發明涉及一種大面積柔性金屬基底高效吸熱型金屬陶瓷復合膜連續制備方法，尤其涉及金屬陶瓷復合膜中吸收層的一次連續制備方法，屬于表面工程技術領域。

背景技術

太陽能選擇性吸收膜，具有高的吸收發射比，可以提高太陽能光熱轉換效率。柔性金屬基底上的金屬陶瓷復合膜，是一種太陽能選擇性吸收膜，它高效吸熱，在太陽能熱利用等領域具有廣闊的應用前景。但目前，國內太陽能選擇性吸收膜采用電鍍、磁控濺射等方法制備，電鍍法鍍制的產品性能不及磁控濺射鍍制的太陽能選擇吸收膜，且會產生電鍍費液污染。而國內的磁控濺射生產線為國外引進，生產的太陽能選擇吸收膜的吸收層為多層結構，需要多次鍍制，工藝復雜。經查證，太陽能選擇吸收膜的吸收層為一次連續卷繞鍍制并使其中的金屬微粒體積分數在介質中呈連續梯度分布的金屬陶瓷吸收膜層的方法，在國內外專利中均未有記載。

發明內容

本發明提供一種大面積柔性金屬基底高效吸熱金屬陶瓷復合膜連續制備方法，使所述金屬陶瓷復合膜中的金屬陶瓷吸收膜層可一次連續卷繞鍍制而成，而且其中的金屬微粒體積分數在介質中呈連續梯度分布。

為此，采用如下技術方案實現：一種大面積柔性金屬基底高吸熱金屬陶瓷復合膜連續制備方法，具體步驟如下：

步驟一、對柔性金屬基底進行清洗活化；

步驟二、在通過步驟一處理的柔性金屬基底上，鍍制金屬反射膜層；

步驟三、在鍍制好的金屬反射膜層上，一次連續鍍制梯度M-Al₂O₃金屬陶瓷膜層；在鍍制過程中，設置金屬M靶和Al靶，采用雙靶共濺射的形式，采用直流磁控濺射方式進行金屬M的鍍制；采用脈沖反應磁控濺射方式鍍制Al₂O₃；濺射用氣體為氬氣，反應氣體為氧氣；?氬氣通至金屬M靶面，氧氣通至金屬Al靶面；柔性金屬基底卷繞走帶先通過金屬M靶，再通過Al靶，使金屬M粒子在Al₂O₃介質基體中的含量從金屬陶瓷與金屬分界面向金屬陶瓷表面呈梯度減少；所述金屬M為Mo、Mn、Al、Au、Pt、Cu或SS；

步驟四、在所述M-Al₂O₃金屬陶瓷膜層之上，鍍制減反層Al₂O₃膜作為外層膜。

本發明采用雙靶共濺射的工藝實現了太陽能選擇吸收膜的吸收層為一層且一次連續卷繞鍍制而成的方法，并且其中的金屬微粒體積分數在介質中呈連續梯度分布而形成一種新的金屬陶瓷復合膜。該金屬陶瓷復合膜具有高吸收發射比和高效吸熱的性能。

本發明的膜層參數可控制，并首次實現了航天器用柔性高效吸熱型熱控薄膜產品化。

附圖說明

圖1為本發明金屬陶瓷復合膜的結構示意圖；

圖2為本發明鍍膜裝置示意圖。

具體實施方式

下面對本發明的優選實施方式作進一步詳細說明。

本發明所述柔性金屬基底包括銅、鋁、不銹鋼等材料，所述金屬M為金屬Mo、Mn、Al、Au、Pt、Cu或SS，該金屬M與Al₂O₃組成的任一M-?Al₂O₃膜層與所述柔性金屬基底的任意組合均可以采用本發明的方法達到同樣的效果；但本實施例僅以大面積制備柔性鋁基底高效吸熱型Mo-?Al₂O₃金屬陶瓷復合膜為例。

本實施例的制備過程是在真空室中的0.5m幅寬的磁控卷繞鍍膜裝置上進行的，如圖2所示，該裝置包括放卷輥1，過渡輥3，檔板4，鍍膜輥5，收卷輥6，金屬Mo靶7、金屬Al靶8以及輝光源9。將柔性鋁基底2一端卷繞在磁控卷繞鍍膜設備的放卷輥1上后再依次經過過渡輥3及鍍膜輥5，最后卷繞在收卷輥6上。

本實施例中的柔性鋁基底高效吸熱型Mo-?Al₂O₃金屬陶瓷復合膜，是由柔性鋁基底13、底層高反射Al金屬層12、作為吸收層的梯度Mo-?Al₂O₃金屬陶瓷膜層11、作為減反層的Al₂O₃介質層10構成的復合膜組成，如圖1所示；該復合膜是一種太陽能選擇性吸收薄膜，它高效吸熱，紅外發射率低。

大面積柔性鋁基底高吸熱Mo-?Al₂O₃金屬陶瓷復合膜連續制備方法，具體步驟為: