XU BAO'AN (CN)
CN105546858A | 2016-05-04 | |||
CN87210032U | 1988-01-27 | |||
CN102278833A | 2011-12-14 | |||
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US4029853A | 1977-06-14 | |||
GB2079323A | 1982-01-20 |
权利要求书 [权利要求 1] 一种单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层, 其特征是: 太阳能选择 性吸收涂层以沉积在衬底上的铝反射膜作为底层, 以沉积在铝反射膜 上的铝元素陶瓷为扩散阻挡膜层, 以沉积在铝元素陶瓷扩散阻挡膜层 上的铝元素金属陶瓷复合成分为太阳能选择性吸收材料膜层, 以沉积 在铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸收材料膜层上的铝元素陶 瓷减反射膜作为表层, 太阳能选择性吸收涂层通过单铝靶磁控溅射真 空镀膜机结合反应气体和工作气体实现镀膜。 [权利要求 2] 根据权利要求 1所述的单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层, 其特 征是: 衬底为玻璃管, 在单铝靶磁控溅射真空镀膜机内纯氩气中非反 应磁控溅射蒸镀铝反射膜在玻璃管上, 之后注入氧气, 氧气与磁控溅 射的铝原子反应, 在铝反射膜上生成 A1 20 3陶瓷薄膜, 作为扩散阻挡 膜层, 之后注入氩气与氮气 (或一氧化碳) 混合气体, 铝原子数对氮 (或碳、 氧) 的比值亦增加, 相应沉积的吸收材料厚度增加, 之后随 着氮气 (或一氧化碳) 的流量逐渐增加, 氮 (或碳、 氧) 对铝原子数 的比值亦增加, 相应沉积的吸收材料厚度增加, 形成铝元素金属陶瓷 复合成分太阳能选择性吸收材料膜层, 吸收材料膜层的成分是渐变的 , 吸收材料铝一氧一氮 (或铝一碳一氧一氮) , 最后注入氩气与四氟 化碳混合气体, 形成在铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸收材 料膜层表面上, 生成铝一氮一氟 (或铝一氧一氟) 减反射膜作为表层 [权利要求 3] 根据权利要求 1所述的单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层, 其特 征是: 衬底为玻璃管, 在单铝靶磁控溅射真空镀膜机内纯氩气中非反 应磁控溅射蒸镀铝反射膜在玻璃管上, 之后注入氮气, 氮气与磁控溅 射的铝原子反应, 在铝反射膜上生成 A1N陶瓷薄膜, 作为扩散阻挡膜 层, 之后注入的氩气与氮气 (或一氧化碳) 混合气体中氮气的份额减 少, 铝原子数对氮 (或碳、 氧) 的比值亦增加, 相应沉积的吸收材料 厚度增加, 之后注入的氩气与氮气 (或一氧化碳) 混合气体中的氮气 份额增加, 氮 (或碳、 氧) 对铝原子数的比值亦增加, 相应沉积的吸 收材料厚度增加, 形成铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸收材 料膜层, 吸收材料膜层的成分是渐变的, 吸收材料铝 _氮 (或铝 _碳 —氮) 最后注入氩气与四氟化碳混合气体, 形成在铝元素金属陶瓷复 合成分太阳能选择性吸收材料膜层表面上, 生成铝 _氮_氟减反射膜 作为表层。 [权利要求 4] 根据权利要求 1所述的单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层, 其特 征是: 衬底为玻璃管, 在单铝靶磁控溅射真空镀膜机内纯氩气中非反 应磁控溅射蒸镀铝反射膜在玻璃管上, 之后注入氧气, 氧气与磁控溅 射的铝原子反应, 在铝反射膜上生成 A1 20 3陶瓷薄膜, 作为扩散阻挡 膜层, 之后注入氩气与氮气 (或一氧化碳) 混合气体, 铝原子数对氮 (或碳、 氧) 的比值亦增加, 相应沉积的吸收材料厚度增加, 随着氮 气 (或一氧化碳) 的流量逐渐增加, 氮 (或碳、 氧) 对铝原子数的比 值亦增加, 相应沉积的吸收材料厚度增加, 形成铝元素金属陶瓷复合 成分太阳能选择性吸收材料膜层, 吸收材料膜层的成分是渐变的, 吸 收材料铝一氧一氮 (或铝一碳一氧一氮) , 最后注入氩气与氧气混合 气体, 氧气与磁控溅射的铝原子反应, 形成在铝元素金属陶瓷复合成 分太阳能选择性吸收材料膜层表面上, 生成 Al 20 3陶瓷减反射膜表层 [权利要求 5] 根据权利要求 1所述的单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层, 其特 征是: 衬底为玻璃管, 在单铝靶磁控溅射真空镀膜机内纯氩气中非反 应磁控溅射蒸镀铝反射膜在玻璃管上, 之后注入氮气, 氮气与磁控溅 射的铝原子反应, 在铝反射膜上生成 A1N陶瓷薄膜, 作为扩散阻挡膜 层, 之后注入的氩气与氮气 (或一氧化碳) 混合气体中氮气的份额减 少, 铝原子数对氮 (或碳、 氧) 的比值亦增加, 相应沉积的吸收材料 厚度增加, 之后注入的氩气与氮气 (或一氧化碳) 混合气体中的氮气 份额增加, 氮 (或碳、 氧) 对铝原子数的比值亦增加, 相应沉积的吸 收材料厚度增加, 形成铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸收材 料膜层, 吸收材料膜层的成分是渐变的, 吸收材料铝 _氮 (或铝 _碳 —氮) , 最后注入氩气与氮气混合气体, 氮气与磁控溅射的铝原子反 应, 在铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸收材料膜层表面上, 生成 A1N陶瓷薄膜减反射膜表层。 |
[0001] 本发明涉及一种太阳能选择性吸收涂层, 它用于太阳能集热器。
背景技术
[0002] 膜层结构不同, 导致吸收太阳光线的原理不同。 渐变膜, 为多层膜, 其吸收层 一般是 9层, 它对太阳光线是逐层吸收的, 而且其吸收光线的性能逐渐变高。 由 于这种渐变结构, 发射比随温度上升不断加大。 而且吸收层中的铝离子在高温 状态下, 活泼性大大增强, 并发生漂移。 这样膜层的内部结构发生错乱, 导致 膜层幵始老化。 铝存在高温下的扩散, 使其反射性能受到一定影响。 长期处于 这种高温状态下, 膜层就会脱落, 从而影响了真空集热管的集热效率和寿命。 技术问题
[0003] 在环境温度较低吋, 膜层的热损大, 集热效率下降, 影响正常使用; 尤其在空 晒超过 270°C吋, 膜层幵始老化、 脱落, 吸收率快速降低, 寿命大大缩短。 问题的解决方案
技术解决方案
[0004] 为了解决以上问题, 在金属反射膜上磁控溅射蒸镀化学性能更加稳 定的陶瓷扩 散阻挡膜层, 则可实现金属反射膜与选择性吸收膜之间的隔 离, 防止金属粒子 的扩散, 同吋, 陶瓷扩散阻挡膜层透光, 折射率较大, 有的陶瓷扩散阻挡膜层 有一定的消光系数, 可以实现对铝反射膜反射层发射的红外线实现 有效的反射 , 进一步降低了吸热膜层的发射率,。 因为陶瓷扩散阻挡膜层的成分构成与减反 射膜相近, 所以使的在制造真空集热管原工装设备不变的 情况下, 仅改变工艺 路线便可实现膜层在高温下更加稳定, 耐热性能提高, 发射率更低的要求。
[0005] 本发明是这样实现的: 一种单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层, 其太阳能 选择性吸收涂层以沉积在衬底上的铝反射膜作 为底层, 以沉积在铝反射膜上的 铝元素陶瓷为扩散阻挡膜层, 以沉积在铝元素陶瓷扩散阻挡膜层上的铝元素 金 属陶瓷复合成分为太阳能选择性吸收材料膜层 , 以沉积在铝元素金属陶瓷复合 成分太阳能选择性吸收材料膜层上的铝元素陶 瓷减反射膜作为表层, 太阳能选 择性吸收涂层通过单铝靶磁控溅射真空镀膜机 结合反应气体和工作气体实现镀 膜。
[0006] 单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层, 其衬底为玻璃管, 在单铝靶磁控溅射 真空镀膜机内纯氩气中非反应磁控溅射蒸镀铝 反射膜在玻璃管上, 之后注入氧 气, 氧气与磁控溅射的铝原子反应, 在铝反射膜上生成 A1 2 0 3 陶瓷薄膜, 作为扩 散阻挡膜层, 之后注入氩气与氮气 (或一氧化碳) 混合气体, 铝原子数对氮 ( 或碳、 氧) 的比值亦增加, 相应沉积的吸收材料厚度增加, 之后随着氮气 (或 一氧化碳) 的流量逐渐增加, 氮 (或碳、 氧) 对铝原子数的比值亦增加, 相应 沉积的吸收材料厚度增加, 形成铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸 收材 料膜层, 吸收材料膜层的成分是渐变的, 吸收材料铝 _氧_氮 (或铝 _碳_氧 —氮) , 最后注入氩气与四氟化碳混合气体, 形成在铝元素金属陶瓷复合成分 太阳能选择性吸收材料膜层表面上, 生成铝 _氮_氟 (或铝 _氧_氟) 减反射 膜作为表层。
[0007] 单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层, 其衬底为玻璃管, 在单铝靶磁控溅射 真空镀膜机内纯氩气中非反应磁控溅射蒸镀铝 反射膜在玻璃管上, 之后注入氮 气, 氮气与磁控溅射的铝原子反应, 在铝反射膜上生成 A1N陶瓷薄膜, 作为扩散 阻挡膜层, 之后注入的氩气与氮气 (或一氧化碳) 混合气体中氮气的份额减少 , 铝原子数对氮 (或碳、 氧) 的比值亦增加, 相应沉积的吸收材料厚度增加, 之后注入的氩气与氮气 (或一氧化碳) 混合气体中的氮气份额增加, 氮 (或碳 、 氧) 对铝原子数的比值亦增加, 相应沉积的吸收材料厚度增加, 形成铝元素 金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸收材料膜层 , 吸收材料膜层的成分是渐变的 , 吸收材料铝 _氮 (或铝 _碳_氮) 最后注入氩气与四氟化碳混合气体, 形成 在铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸收 材料膜层表面上, 生成铝 _氮_ 氟减反射膜作为表层。
[0008] 单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层, 其衬底为玻璃管, 在单铝靶磁控溅射 真空镀膜机内纯氩气中非反应磁控溅射蒸镀铝 反射膜在玻璃管上, 之后注入氧 气, 氧气与磁控溅射的铝原子反应, 在铝反射膜上生成 A1 2 0 3 陶瓷薄膜, 作为扩 散阻挡膜层, 之后注入氩气与氮气 (或一氧化碳) 混合气体, 铝原子数对氮 ( 或碳、 氧) 的比值亦增加, 相应沉积的吸收材料厚度增加, 随着氮气 (或一氧 化碳) 的流量逐渐增加, 氮 (或碳、 氧) 对铝原子数的比值亦增加, 相应沉积 的吸收材料厚度增加, 形成铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸 收材料膜 层, 吸收材料膜层的成分是渐变的, 吸收材料铝 _氧_氮 (或铝 _碳_氧_氮 ) , 最后注入氩气与氧气混合气体, 氧气与磁控溅射的铝原子反应, 形成在铝 元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸收材料 膜层表面上, 生成 A1 2 0 3 陶瓷减反 射膜表层。
[0009] 单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层, 其衬底为玻璃管, 在单铝靶磁控溅射 真空镀膜机内纯氩气中非反应磁控溅射蒸镀铝 反射膜在玻璃管上, 之后注入氮 气, 氮气与磁控溅射的铝原子反应, 在铝反射膜上生成 A1N陶瓷薄膜, 作为扩散 阻挡膜层, 之后注入的氩气与氮气 (或一氧化碳) 混合气体中氮气的份额减少 , 铝原子数对氮 (或碳、 氧) 的比值亦增加, 相应沉积的吸收材料厚度增加, 之后注入的氩气与氮气 (或一氧化碳) 混合气体中的氮气份额增加, 氮 (或碳 、 氧) 对铝原子数的比值亦增加, 相应沉积的吸收材料厚度增加, 形成铝元素 金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸收材料膜层 , 吸收材料膜层的成分是渐变的 , 吸收材料铝一氮 (或铝 _碳_氮) , 最后注入氩气与氮气混合气体, 氮气与 磁控溅射的铝原子反应, 在铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸收 材料膜 层表面上, 生成 A1N陶瓷薄膜减反射膜表层。
[0010] 这种选择性吸收涂层的太阳吸收率明显地高于 , 并克服了上面提到的涂层及其 生产中的问题。
发明的有益效果
有益效果
[0011] 本发明的有益效果是: 膜层具有高的吸收率, 热稳定性好, 因而集热性能优良
, 且具有实施简便的优点。 表面挥发与放气少于金属 _碳化物吸收材料。 因此 在制造集热管吋, 烘烤温度可调节到 400_500°C, 这将减少生产吋间周期与生产 能耗。
对附图的简要说明 附图说明
[0012] 下面结合附图对本发明进一步说明。
[0013] 图 1是常规铝一氮一铝渐变膜层结构示意图;
[0014] 图 2是常规铝 _氮_铝渐变膜层中铝元素单质成分含量分布图
[0015] 图 3是本发明带有扩散隔离膜的铝 _氮_铝渐变膜层结构示意图;
[0016] 图 4是本发明带有扩散隔离膜的铝 _氮_铝渐变膜层中铝元素单质成分含量分 布图;
[0017] 图中: 1玻璃管壁、 2反射膜、 3吸收膜、 4减反射膜、 5扩散隔离膜
[0018] 如图 3所示: 一种单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层, 其太阳能选择性吸 收涂层以沉积在衬底上的铝反射膜为底层, 以沉积在铝反射膜上的铝元素陶瓷 为扩散阻挡膜层, 以沉积在铝元素陶瓷扩散阻挡膜层上的铝元素 金属陶瓷复合 成分为太阳能选择性吸收材料膜层, 以沉积在铝元素金属陶瓷复合成分太阳能 选择性吸收材料膜层上的铝元素陶瓷减反射膜 作为表层, 太阳能选择性吸收涂 层通过单铝靶磁控溅射真空镀膜机结合反应气 体和工作气体实现镀膜。
[0019] 如图 4所示: 单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层, 其中结构之一为: 衬底 为玻璃管, 在单铝靶磁控溅射真空镀膜机内纯氩气中非反 应磁控溅射蒸镀铝反 射膜在玻璃管上, 底层蒸镀的铝反射膜厚度不小于 100nm, 之后注入氧气, 氧气 与磁控溅射的铝原子反应, 在铝反射膜上生成 A1 2 0 3 陶瓷薄膜, 作为扩散阻挡膜 层, 三氧化二铝厚度为 20nm-80nm之间, 之后注入氩气与氮气 (或一氧化碳) 混 合气体, 铝原子数对氮 (或碳、 氧) 的比值亦增加, 相应沉积的吸收材料厚度 增加, 之后随着氮气 (或一氧化碳) 的流量逐渐增加, 氮 (或碳、 氧) 对铝原 子数的比值亦增加, 相应沉积的吸收材料厚度增加, 形成铝元素金属陶瓷复合 成分太阳能选择性吸收材料膜层, 吸收材料膜层的成分是渐变的, 吸收材料铝 一氧一氮 (或铝一碳一氧一氮) 厚度在 100nm-.260nm, 最后注入氩气与四氟化 碳混合气体, 形成在铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性 吸收材料膜层表面 上, 生成铝 _氮_氟 (或铝 _氧_氟) 减反射膜作为表层, 减反射膜表层的厚 度为 30-90nm。
[0020] 如图 4所示: 单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层, 第二种结构为: 衬底为 玻璃管, 在单铝靶磁控溅射真空镀膜机内纯氩气中非反 应磁控溅射蒸镀铝反射 膜在玻璃管上, 底层蒸镀的铝反射膜厚度不小于 100nm, 之后注入氮气, 氮气与 磁控溅射的铝原子反应, 在铝反射膜上生成 A1N陶瓷薄膜, 作为扩散阻挡膜层, 氮化铝厚度为 20nm -80nm之间, 之后注入的氩气与氮气 (或一氧化碳) 混合气 体中氮气的份额减少, 铝原子数对氮 (或碳、 氧) 的比值亦增加, 相应沉积的 吸收材料厚度增加, 之后注入的氩气与氮气 (或一氧化碳) 混合气体中的氮气 份额增加, 氮 (或碳、 氧) 对铝原子数的比值亦增加, 相应沉积的吸收材料厚 度增加, 形成铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸 收材料膜层, 吸收材料 膜层的成分是渐变的, 吸收材料铝一氮 (或铝一碳一氮) 厚度在 100nm-.260nm , 最后注入氩气与四氟化碳混合气体, 形成在铝元素金属陶瓷复合成分太阳能 选择性吸收材料膜层表面上, 生成铝 _氮_氟减反射膜作为表层, 减反射膜表 层的厚度为 30-90nm。
[0021] 如图 4所示: 单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层, 第三种结构为: 衬底为 玻璃管, 在单铝靶磁控溅射真空镀膜机内纯氩气中非反 应磁控溅射蒸镀铝反射 膜在玻璃管上, 底层蒸镀的铝反射膜厚度不小于 100nm, 之后注入氧气, 氧气与 磁控溅射的铝原子反应, 在铝反射膜上生成 A1 2 0 3 陶瓷薄膜, 作为扩散阻挡膜层 , 三氧化二铝厚度为 20nm -80nm之间, 之后注入氩气与氮气 (或一氧化碳) 混 合气体, 铝原子数对氮 (或碳、 氧) 的比值亦增加, 相应沉积的吸收材料厚度 增加, 随着氮气 (或一氧化碳) 的流量逐渐增加, 氮 (或碳、 氧) 对铝原子数 的比值亦增加, 相应沉积的吸收材料厚度增加, 形成铝元素金属陶瓷复合成分 太阳能选择性吸收材料膜层, 吸收材料膜层的成分是渐变的, 吸收材料铝 _氧 一氮 (或铝一碳一氧一氮) 厚度在 100nm-.260nm, 最后注入氩气与氧气混合气 体, 氧气与磁控溅射的铝原子反应, 形成在铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选 择性吸收材料膜层表面上, 生成 A1 2 0 3 陶瓷减反射膜表层, 减反射膜表层的厚度 为 30-90nm。
[0022] 如图 4所示: 单铝靶磁控溅射太阳能选择性吸收涂层, 第四种结构为: 衬底为 玻璃管, 在单铝靶磁控溅射真空镀膜机内纯氩气中非反 应磁控溅射蒸镀铝反射 膜在玻璃管上, 底层蒸镀的铝反射膜厚度不小于 100nm, 之后注入氮气, 氮气与 磁控溅射的铝原子反应, 在铝反射膜上生成 A1N陶瓷薄膜, 作为扩散阻挡膜层, 氮化铝厚度为 20nm -80nm之间, 之后注入的氩气与氮气 (或一氧化碳) 混合气 体中氮气的份额减少, 铝原子数对氮 (或碳、 氧) 的比值亦增加, 相应沉积的 吸收材料厚度增加, 之后注入的氩气与氮气 (或一氧化碳) 混合气体中的氮气 份额增加, 氮 (或碳、 氧) 对铝原子数的比值亦增加, 相应沉积的吸收材料厚 度增加, 形成铝元素金属陶瓷复合成分太阳能选择性吸 收材料膜层, 吸收材料 膜层的成分是渐变的, 吸收材料铝一氮 (或铝一碳一氮) 厚度在 100nm-.260nm , 最后注入氩气与氮气混合气体, 氮气与磁控溅射的铝原子反应, 在铝元素金 属陶瓷复合成分太阳能选择性吸收材料膜层表 面上, 生成 A1N陶瓷薄膜减反射膜 表层, 减反射膜表层的厚度为 30-90nm。