[发明专利]大面积柔性金属基底高吸热金属陶瓷复合膜连续制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大面积柔性金属基底高效吸热型金属陶瓷复合膜连续制备方法，尤其涉及金属陶瓷复合膜中吸收层的一次连续制备方法，属于表面工程技术领域。

背景技术

太阳能选择性吸收膜，具有高的吸收发射比，可以提高太阳能光热转换效率。柔性金属基底上的金属陶瓷复合膜，是一种太阳能选择性吸收膜，它高效吸热，在太阳能热利用等领域具有广阔的应用前景。但目前，国内太阳能选择性吸收膜采用电镀、磁控溅射等方法制备，电镀法镀制的产品性能不及磁控溅射镀制的太阳能选择吸收膜，且会产生电镀费液污染。而国内的磁控溅射生产线为国外引进，生产的太阳能选择吸收膜的吸收层为多层结构，需要多次镀制，工艺复杂。经查证，太阳能选择吸收膜的吸收层为一次连续卷绕镀制并使其中的金属微粒体积分数在介质中呈连续梯度分布的金属陶瓷吸收膜层的方法，在国内外专利中均未有记载。

发明内容

本发明提供一种大面积柔性金属基底高效吸热金属陶瓷复合膜连续制备方法，使所述金属陶瓷复合膜中的金属陶瓷吸收膜层可一次连续卷绕镀制而成，而且其中的金属微粒体积分数在介质中呈连续梯度分布。

为此，采用如下技术方案实现：一种大面积柔性金属基底高吸热金属陶瓷复合膜连续制备方法，具体步骤如下：

步骤一、对柔性金属基底进行清洗活化；

步骤二、在通过步骤一处理的柔性金属基底上，镀制金属反射膜层；

步骤三、在镀制好的金属反射膜层上，一次连续镀制梯度M-Al₂O₃金属陶瓷膜层；在镀制过程中，设置金属M靶和Al靶，采用双靶共溅射的形式，采用直流磁控溅射方式进行金属M的镀制；采用脉冲反应磁控溅射方式镀制Al₂O₃；溅射用气体为氩气，反应气体为氧气； 氩气通至金属M靶面，氧气通至金属Al靶面；柔性金属基底卷绕走带先通过金属M靶，再通过Al靶，使金属M粒子在Al₂O₃介质基体中的含量从金属陶瓷与金属分界面向金属陶瓷表面呈梯度减少；所述金属M为Mo、Mn、Al、Au、Pt、Cu或SS；

步骤四、在所述M-Al₂O₃金属陶瓷膜层之上，镀制减反层Al₂O₃膜作为外层膜。

本发明采用双靶共溅射的工艺实现了太阳能选择吸收膜的吸收层为一层且一次连续卷绕镀制而成的方法，并且其中的金属微粒体积分数在介质中呈连续梯度分布而形成一种新的金属陶瓷复合膜。该金属陶瓷复合膜具有高吸收发射比和高效吸热的性能。

本发明的膜层参数可控制，并首次实现了航天器用柔性高效吸热型热控薄膜产品化。

附图说明

图1为本发明金属陶瓷复合膜的结构示意图；

图2为本发明镀膜装置示意图。

具体实施方式

下面对本发明的优选实施方式作进一步详细说明。

本发明所述柔性金属基底包括铜、铝、不锈钢等材料，所述金属M为金属Mo、Mn、Al、Au、Pt、Cu或SS，该金属M与Al₂O₃组成的任一M- Al₂O₃膜层与所述柔性金属基底的任意组合均可以采用本发明的方法达到同样的效果；但本实施例仅以大面积制备柔性铝基底高效吸热型Mo- Al₂O₃金属陶瓷复合膜为例。

本实施例的制备过程是在真空室中的0.5m幅宽的磁控卷绕镀膜装置上进行的，如图2所示，该装置包括放卷辊1，过渡辊3，档板4，镀膜辊5，收卷辊6，金属Mo靶7、金属Al靶8以及辉光源9。将柔性铝基底2一端卷绕在磁控卷绕镀膜设备的放卷辊1上后再依次经过过渡辊3及镀膜辊5，最后卷绕在收卷辊6上。

本实施例中的柔性铝基底高效吸热型Mo- Al₂O₃金属陶瓷复合膜，是由柔性铝基底13、底层高反射Al金属层12、作为吸收层的梯度Mo- Al₂O₃金属陶瓷膜层11、作为减反层的Al₂O₃介质层10构成的复合膜组成，如图1所示；该复合膜是一种太阳能选择性吸收薄膜，它高效吸热，红外发射率低。

大面积柔性铝基底高吸热Mo- Al₂O₃金属陶瓷复合膜连续制备方法，具体步骤为: