專利名稱：一種非真空太陽光譜選擇性吸收膜層及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種非真空太陽光譜選擇性吸收膜層及其制備方法，屬于太陽能熱利用材料技術領域。
背景技術：
太陽能選擇性吸收膜層的特點是在太陽能光譜范圍(0.3 2.5微米)具有較高的吸收率ou在紅外區域(2 50微米)有很低的發射率e;它能把低能量密度的太陽能轉換成高能量密度的熱能，把太陽能富集起來，提高太陽能光熱轉換效率，是太陽能熱利用研究工作中受到重視的一項內容。我國在近二三十年的研究中，主要成果限于低溫利用，領域有生活洗浴、游泳池加熱、海水淡化、采暖、干燥、養殖等方面。但從長遠觀點看，中高溫利用有更好的前途和應用。以太陽能高溫發電為例，太陽能熱發電主要是把太陽能轉化為熱能，產生的熱使工質沸騰，產生蒸汽來推動渦輪機發電，這樣就可以減少常規能源發電，減少對環境的污染，有利于節能減排。
根據吸收太陽光的原理和膜層結構不同，選擇性吸收膜層的基本類型有半導體膜層；光干涉膜層；多層漸變膜層；金屬陶瓷膜層；多孔膜層。其中的金屬陶瓷復合膜層，具有良好的熱穩定性，主要應用在中高溫領域，它是近年來新開發的膜層。金屬陶瓷即把金屬粒子慘入氧化物或氮化物等介質基體中，這種膜層通過金屬的帶間躍遷和小顆粒的共振使膜層對太陽光譜有很強的吸收作用。常用的金屬粒子有銅、金、鎳、鉬、鉻、鉑、鈷或鎢，它們在可見光區域具有理想的消光系數，介質基體有氧化硅、三氧化二鋁、氧化鎂和氮化鋁、氮化鈦等，在可見光區折射率rK2，是理想的
5介質基體；常用金屬陶瓷膜層有鉻-三氧化二鉻、鎳-三氧化二鋁、鉬-三氧化二鋁、鈷-三氧化二鋁；然而在高于350攝氏度時，這些膜層只能用
于真空環境中。對于非真空使用的耐高溫(高于500攝氏度)太陽能選擇
性吸收膜層國內還未見報道。
本專利提出將鈦鋁氮/鈦鋁氧氮/鈦鋁氧(TiAlN/TiAlON/TiAlO)用作 非真空太陽能光譜選擇性吸收膜層，理由如下(1)鈦鋁氮是一種優質 的高硬度、耐磨和抗氧化材料，其硬度和耐磨性均明顯高于傳統的鈦氮材 料，且有良好的高溫抗氧化能力，是替代鈦氮鍍層的理想鍍層，國內外對 鈦鋁氮物理化學特性的研究非常活躍。(2)鈦鋁氮薄膜具有低的電阻率， 應該在中遠紅外具有低的輻射性能；(3)近期，HarishC等獲得了耐600 攝氏度氧化，吸收率為0.95，發射率為0.07的鈦鋁氮/鈦鋁氧氮/氮化硅膜 層；(4)目前國內外尚未有人對鈦鋁氮膜層的光學性質進行深入的研究， 特別是對鈦鋁氮膜層熱控特性(即可見吸收、熱紅外發射特性及紅外反射 特性)的研究尚處于空白階段。
發明內容
本發明的目的在于提供一種在太陽能光譜范圍(0.3 2.5微米)具有 較高的吸收率(x，在紅外區域(2 50微米)有很低的發射率s的非真空 太陽光譜選擇性吸收膜層。
本發明的另一個目的在于提供一種非真空太陽光譜選擇性吸收膜層 的制備方法。
為了實現上述發明目的，本發明采取下述技術方案 一種非真空太陽光譜選擇性吸收膜層，該吸收膜層是在不銹鋼或銅的
基底上由里向外依次設有厚度為40 200納米的鈦鋁膜層、厚度為200~300 納米的鈦鋁氮膜層、厚度為1200 1700納米的鈦鋁氧氮膜層和厚度為 60 120納米的鈦鋁氧膜層；所述的各膜層采用多弧離子鍍進行制備，靶 材采用鈦和鋁的原子比為50: 50的鈦鋁合金靶；通過控制多弧離子鍍氣
6氛中的氬氣、氮氣和氧氣的流量來控制各膜層中的氮和/或氧的成份。
本發明是利用電磁波與材料的相互作用機理設計出的一種在太陽能
光譜范圍(0.3 2.5微米)具有較高的吸收率a，在紅外區域(2 50微
米)有很低的發射率S;該結構設計主要考慮了電磁波與材料相互作用中
電磁波的相互干涉疊加、材料對電磁波的吸收和反射、材料厚度對電磁波
與材料相互作用的影響。膜層的結構為不銹鋼或銅基底/鈦鋁膜層/鈦鋁
氮膜層/鈦鋁氧氮膜層/鈦鋁氧膜層[S S(Cu)/TiAl/ TiA1N/TiAlON/TiAIO]。
在本發明的非真空太陽光譜選擇性吸收膜層中，不銹鋼或銅的基底上 所沉積的鈦鋁膜層是為了提高膜層的結合力；在鈦鋁膜層的基礎上沉積的 鈦鋁氮膜層為高紅外反射層；在鈦鋁氮膜層的基礎上沉積的鈦鋁氮氧膜層 為漸變吸收層，是由鈦鋁氮膜層逐漸過渡到鈦鋁氮氧膜層；在鈦鋁氮氧膜 層的基礎上沉積的鈦鋁氧膜層為鈦鋁氧減反射層。因此，決定本發明的技 術效果的是在于非真空太陽光譜選擇性吸收膜層中的各膜層的組成，而不 在于各膜層中的各元素的含量，在制備過程中，只要靶材采用鈦和鋁的原 子比為50: 50的鈦鋁合金靶，并通過控制多弧離子鍍氣氛中的氬氣、氮 氣和氧氣的流量來控制各膜層中的氮和/或氧的成份就可以了，這樣，就 可以獲得具有很好的光譜選擇性吸收的漸變膜層。
一種制備非真空太陽光譜選擇性吸收膜層的方法，該方法包括下述步
驟
(1) 、采用不銹鋼或銅作為基底材料，并對基底材料進行清洗；
(2) 、將清洗后的基底材料置入多靶復合鍍膜機的真空濺射室后， 進行烘烤；
(3) 、烘烤后，向真空濺射室內通入氬氣至氣壓為7xl(^帕 9xl0—2 帕，并采用陰極電流為70安 80安，700伏 900伏的負偏壓對基底材
料表面進行氬離子轟擊；
(4) 、當真空濺射室內基底材料上的真空度低于3xl(T3巾白，停止氬離子轟擊；以鈦鋁合金為濺射靶材，在濺射壓強0.35帕 0.5帕、靶源 電流60安 75安、轟擊電壓20伏 30伏條件下，進行鍍膜；
其中，向真空濺射室同時通入氬氣、氮氣和氧氣，其中，氬氣的流量 是40標準立方厘米/分鐘，氮氣的流量是20標準立方厘米/分鐘，氧氣的 流量是20標準立方厘米/分鐘，濺射時間5分鐘，在基底材料上沉積鈦鋁 膜層；
待本底真空度低于3xl(T3巾自，向真空濺射室通入20標準立方厘米/ 分鐘的氬氣，并同時通入氮氣，氮氣的流量是在15分鐘內由5標準立方 厘米/分鐘逐步增加到20標準立方厘米/分鐘，濺射時間15分鐘，在基底 材料的鈦鋁膜層上又沉積鈦鋁氮膜層；
待本底真空度低于3xl(T3巾自，向真空濺射室通入20標準立方厘米/ 分鐘的氬氣，并同時通入氮氣和氧氣，其中，氮氣的流量是在前10分鐘 內由15標準立方厘米/分鐘逐步降低到5標準立方厘米/分鐘、再在后10 分鐘內由5標準立方厘米/分鐘逐步增加到15標準立方厘米/分鐘，氧氣的 流量是在前IO分鐘內由5標準立方厘米/分鐘逐步增加到15標準立方厘 米/分鐘、再在后IO分鐘內由15標準立方厘米/分鐘逐步降低到5標準立 方厘米/分鐘，濺射時間20分鐘，在基底材料的鈦鋁氮膜層上又沉積鈦鋁 氮氧膜層；
待本底真空度低于3xl(T3巾fi，向真空濺射室通入20標準立方厘米/ 分鐘的氬氣，同時通入氧氣，氧氣的流量是在20分鐘內由5標準立方厘 米/分鐘逐步增加到20標準立方厘米/分鐘，濺射時間20分鐘，在基底材 料的鈦鋁氮氧膜上又沉積鈦鋁氧膜層；
(5)、對步驟(4)得到的樣品進行退火處理，即得到非真空太陽光 譜選擇性吸收膜層。
在所述的步驟(4)中，在沉積所有的膜層后，冷卻45分鐘 1小時 后從真空濺射室中取出樣品。在所述的步驟(4)中，是針對不同的膜層材料通過調整氮、氧和氬 的流量以及沉積時間來控制各膜層厚度和成分。
在所述步驟(5)中，所述的退火處理是將樣品在大氣環境中分別在
350攝氏度、500攝氏度、650攝氏度、800攝氏度退火處理1小時，之后
隨爐冷卻。
在所述步驟(4)的沉積鈦鋁氮膜層過程中，所通入氮氣的流速是按 照每分鐘增加1標準立方厘米由5標準立方厘米/分鐘增加到20標準立方 厘米/分鐘；在所述步驟(4)的沉積鈦鋁氮氧膜層過程中，在前10分鐘 內所通入的氮氣的流速是按照每分鐘減少1標準立方厘米由15標準立方 厘米/分鐘減少到5標準立方厘米/分鐘，所通入的氧氣是按照每分鐘增加 1標準立方厘米由5標準立方厘米/分鐘增加到15標準立方厘米/分鐘；再 在后IO分鐘內是按照每分鐘增加1標準立方厘米由5標準立方厘米/分鐘 增加到15標準立方厘米/分鐘，所通入的氧氣的流速是按照每分鐘減少1 標準立方厘米由15標準立方厘米/分鐘減少到5標準立方厘米/分鐘；在所 述步驟(4)的沉積鈦鋁氧膜層過程中，所通入的氧氣的流速是按照每分 鐘增加0.75標準立方厘米由5標準立方厘米/分鐘增加到20標準立方厘米 /分鐘。
所述步驟(1)的對基底材料進行清洗過程，是將基底材料分別在硫 酸、洗滌劑、去離子水、汽油、乙醇中進行超聲，在每種液體中超聲2 4 分鐘，總共10~20分鐘。
所述步驟(2)的對基底材料進行烘烤過程，是將基底材料在100 120 。C條件下烘烤10 20分鐘。
本發明的原理是在金屬或合金的表面采用真空鍍膜技術包覆氧化 物、氮化物以及復合或摻雜氧化物薄膜， 一方面解決了金屬表面的氧化問 題，另一方面改變了材料的金屬性光澤和顏色，獲得了在太陽能光譜范圍 (0.3 2.5微米)具有較高的吸收率a，在紅外區域(2 50微米)有很
9低的發射率S的膜層材料。
本發明一種非真空太陽光譜選擇性吸收膜層及其制備方法，其優點在
于膜層在太陽能光譜范圍(0.3 2.5微米)具有較高的吸收率a，在紅 外區域(2 50微米)有很低的發射率s，同時具有耐高溫氧化特性，滿
足太陽能高溫利用的要求。該制備方法簡單，成本低，采用該方法制作的 膜層可以用于太陽能集熱器、建筑節能，膜層的重量較輕。
圖1為本發明的膜層的微觀結構模型，其中1為不銹鋼或銅基底，2 為增加結合力鈦鋁膜層(也稱鈦鋁合金層)；3為鈦鋁氮膜層(也稱鈦鋁 氮高紅外反射層)；4為高鈦鋁氮含量的鈦鋁氧氮膜層(也稱鈦鋁氮氧吸 收層)，5為低鈦鋁氮含量的鈦鋁氧氮膜層(也稱鈦鋁氮氧吸收層)，6 為鈦鋁氧膜層(也稱鈦鋁氧減反射層)。
圖2為利用本發明獲得的不銹鋼基底/鈦鋁膜層/鈦鋁氮膜層/鈦鋁氧氮 膜層/鈦鋁氧膜層樣品的表面形貌。
圖3為利用本發明獲得的不銹鋼基底/鈦鋁膜層/鈦鋁氮膜層/鈦鋁氧氮 膜層/鈦鋁氧膜層樣品的斷面形貌。
圖4為利用本發明獲得的銅基底/鈦鋁膜層/鈦鋁氮膜層/鈦鋁氧氮膜層/ 鈦鋁氧膜層樣品的表面形貌。
圖5為利用本發明獲得的銅基底/鈦鋁膜層/鈦鋁氮膜層/鈦鋁氧氮膜層/ 鈦鋁氧膜層樣品的斷面形貌。
圖6為利用本發明獲得的不銹鋼基底/釹鋁膜層/鈦鋁氮膜層/鈦鋁氧氮 膜層/鈦鋁氧膜層制備態樣品以及在大氣中350~800攝氏度退火處理1小 時后樣品的XRD圖譜。
圖7為利用本發明獲得的不銹鋼基底/鈦鋁膜層/鈦鋁氮膜層/鈦鋁氧氮 膜層/鈦鋁氧膜層制備態樣品以及在大氣中350 800攝氏度退火處理1小 時后樣品的在0.3~2.5微米波段的反射率圖譜。
10圖8為利用本發明獲得的銅基底/鈦鋁膜層/鈦鋁氮膜層/鈦鋁氧氮膜層/ 鈦鋁氧膜層制備態樣品以及在大氣中350 800攝氏度退火處理1小時后樣 品的在0.3~2.5微米波段的反射率圖譜。
圖9為利用本發明獲得的不銹鋼基底/鈦鋁膜層/鈦鋁氮膜層/鈦鋁氧氮 膜層/鈦鋁氧膜層和銅基底/鈦鋁膜層/鈦鋁氮膜層/鈦鋁氧氮膜層/鈦鋁氧膜 層制備態樣品以及在大氣中350 800攝氏度退火處理1小時后樣品的方塊 電阻隨熱處理溫度的變化關系。
圖10為利用本發明獲得的不銹鋼基底/鈦鋁膜層/鈦鋁氮膜層/鈦鋁氧氮 膜層/鈦鋁氧膜層和銅基底/鈦鋁膜層/鈦鋁氮膜層/鈦鋁氧氮膜層/鈦鋁氧膜 層制備態樣品以及在大氣中350 800攝氏度退火處理1小時后樣品的傅立
葉紅外光譜反射曲線。
具體實施例方式
本發明一種非真空太陽光譜選擇性吸收膜層及其制備方法，是根據電 磁波與薄膜的相互作用機理設計出的一種具有光譜選擇性吸收的多層結 構膜層，如圖1所示。圖1為本發明的膜層的微觀結構模型，在不銹鋼或 銅的基底1上由里向外依次設有增加結合力鈦鋁膜層(也稱鈦鋁合金層) 2、鈦鋁氮膜層(也稱鈦鋁氮高紅外反射層)3、高鈦鋁氮含量的鈦鋁氧氮 膜層(也稱鈦鋁氮氧吸收層)4、低鈦鋁氮含量的鈦鋁氧氮膜層(也稱鈦 鋁氮氧吸收層)5、鈦鋁氧膜層(也稱鈦鋁氧減反射層)6。應該指出的是， 在圖1中，將鈦鋁氧氮膜層又更細地分為兩層，即高鈦鋁氮含量的鈦鋁氧 氮膜層和低鈦鋁氮含量的鈦鋁氧氮膜層。
下面結合具體實施例，對本發明的技術方案進一步說明
實施例一
(1)采用北京天瑞星公司生產的TX-1000型多靶復合鍍膜機進行鍍 膜；為了提高鈦氮氧薄膜與基底的結合力，置入真空室前襯底材料分別在 硫酸、洗滌劑、去離子水、汽油、乙醇中超聲5 20分鐘，烘干；置入真
ii空室后，100攝氏度烘烤10分鐘，實驗本底真空為3><10—3帕,在試樣沉積 前，通入氬氣至氣壓為8xi(^帕，陰極電流為75安，800伏的負偏壓對樣品 表面進行氬離子轟擊，以去除表面吸附的氣體和雜質，露出潔凈表面。當 真空濺射室內本底真空優于3xl0—3帕時按照需要引入適量的反應氣體氮 氣和氧氣。為了獲得均勻的膜層，待氣壓穩定后使基底低速順時針轉動， 沉積薄膜，靶基距為25厘米，實驗的其它工藝參數見下表
氣體流量
方厘米/分鐘) 時間 1 (分鐘)
20 20 5
5~20 0 15
15~5 5~15 10
5~15 15~5 10
0 5~20 20
膜層材料濺射鈀源轟擊
壓強電流電壓(標準
(帕)(安)(伏)氬
鈦tfl0.35~0.560~7520 2540
鈦鋁氮0.35~0.560~7520 2520
鈦鋁氮(高)+0.35~0.560~7520~2520
鈦鋁氧
鈦鋁氮(低)+0.35~0.560~7520~2520
鈦鋁氧
鈦鋁氧
0.35~0.
60~75
20 25
20
(2)最終得到了具有多層漸變結構的膜層，該膜層的厚度控制在2微
米以下。
利用本發明獲得的不銹鋼基底膜層的表面形貌如圖2所示。可以看出， 薄膜試樣表面未出現明顯缺陷，薄膜表面致密。
本發明獲得的不銹鋼基底膜層的斷面形貌如圖3所示。在不銹鋼的基 底上具有由里向外依次鈦鋁膜層、鈦鋁氮膜層、鈦鋁氧氮膜層和鈦鋁氧膜 層(由里向外依次分布)，可以看出，各個膜層致密，顆粒生長完好。
本發明獲得的不銹鋼基底膜層制備態樣品以及在大氣中350~800攝 氏度退火處理lh后樣品的XRD圖譜如圖6所示。可以看出樣品主要含有 鈦氮、鈦鋁氮、鈦氮氧、鈦鋁氧相。同時表明樣品具有很好的抗高溫氧化 性。這一點通過圖7的反射光譜和圖9、圖10的方塊電阻和紅外發射率 也得到了證實。從圖7可知，制備態以及350 650攝氏度退火處理lh后樣品在0.3 2.5微米波段的反射率小于10%，表明在這一波段其吸收率大 于卯％。從圖9可以看出，制備態及退火后樣品的方塊電阻均小于0.5歐 姆/方塊。從圖10可以看出拋光不銹鋼基片本身在2.5 25um波段的平均 紅外發射率約為0.08， SS/TiAl/TiAlN/TiAlON/TiAlO制備態樣品以及在大 氣中350 800。C退火處理lh后的紅外發射率分別為0.18、 0.18、 0.17、 0.19 和0.09。這一結果優于國內目前對太陽能熱發電材料發射率要求的0.33。
實施例二
(1)采用北京天瑞星公司生產的TX-1000型多耙復合鍍膜機進行鍍 膜；為了提高鈦氮氧薄膜與基底的結合力，置入真空室前襯底材料分別在 硫酸、洗滌劑、去離子水、汽油、乙醇中超聲5 20分鐘，烘干；置入真
空室后，ioo攝氏度烘烤io分鐘，實驗本底真空為3><10—3帕,在試樣沉積
前,通入氬氣至氣壓為8xi(^帕，陰極電流為75安，800伏的負偏壓對樣品 表面進行氬離子轟擊,以去除表面吸附的氣體和雜質，露出潔凈表面。當 真空濺射室內本底真空優于3xl(T3帕時按照需要引入適量的反應氣體氮 氣和氧氣，為了獲得均勻的膜層，氣壓穩定后使基底低速順時針轉動，沉 積薄膜，實驗工藝參數見下表
膜層材料濺射耙源轟市氣體流量濺射
壓強電流電壓(標準立方厘米/分鐘)時間
(帕)(安)(伏)氬氮氧(分鐘)
鈦鋁0.35~0.560 7520~254020205
鈦鋁氮0.35~0.560~7520~25205~20015
鈦鋁氮(高)+ 0.35~0.560~7520~252015~55~1510
鈦鋁氧
鈦鋁氮(低)+0.35~0.560~7520~25205~1515~510
鈦鉛氧
鈦鋁氧0.35~0.560~7520~252005~2020(2)最終得到了具有多層漸變結構的膜層，該膜層的厚度控制在2微 米以下。
利用本發明獲得的銅基底膜層的表面形貌如圖4所示。可以看出，薄 膜試樣表面未出現明顯缺陷，薄膜表面致密。
本發明獲得的銅基底膜層的斷面形貌如圖5所示。可以看出，膜層由
顆粒累積而成，顆粒生長完好。
本發明獲得的銅基底膜層制備態樣品以及在大氣中350~800攝氏度 退火處理1小時后樣品的的反射光譜和方塊電阻紅外發射率如圖8、圖9 所示。從圖8可知，制備態以及350 650攝氏度退火處理1小時后樣品在 0.3 2.5微米波段的反射率小于10%，表明在這一波段其吸收率大于90°/。。 從圖9可以看出，制備態及退火后樣品的方塊電阻均小于0.5歐姆/方塊， 從理論上來說，該圖層應該具有與不銹鋼基底類似的甚至于更低的紅外發 射率。
權利要求
1、一種非真空太陽光譜選擇性吸收膜層，其特征在于，該吸收膜層是在不銹鋼或銅的基底上由里向外依次設有厚度為40～200納米的鈦鋁膜層、厚度為200～300納米的鈦鋁氮膜層、厚度為1200～1700納米的鈦鋁氧氮膜層和厚度為60～120納米的鈦鋁氧膜層；所述的各膜層采用多弧離子鍍進行制備，靶材采用鈦和鋁的原子比為50∶50的鈦鋁合金靶；通過控制多弧離子鍍氣氛中的氬氣、氮氣和氧氣的流量來控制各膜層中的氮和/或氧的成份。
2、 一種制備權利要求1所述的非真空太陽光譜選擇性吸收膜層的方法，其特征在于，該方法包括下述步驟(1) 、采用不銹鋼或銅作為基底材料，并對基底材料進行清洗；(2) 、將清洗后的基底材料置入多靶復合鍍膜機的真空濺射室后， 進行烘烤-，(3) 、烘烤后，向真空濺射室內通入氬氣至氣壓為7><10'2帕 9><10'2 帕，并采用陰極電流為70安 80安，700伏 900伏的負偏壓對基底材 料表面進行氬離子轟擊；(4) 、當真空濺射室內基底材料上的真空度低于3xl(T3帕，停止氬 離子轟擊；以鈦鋁合金為濺射靶材，在濺射壓強O. 35帕 0. 5帕、靶源 電流60安 75安、轟擊電壓20伏 30伏條件下，進行鍍膜；其中，向真空濺射室同時通入氬氣、氮氣和氧氣，其中，氬氣的流量 是40標準立方厘米/分鐘，氮氣的流量是20標準立方厘米/分鐘，氧氣的 流量是20標準立方厘米/分鐘，濺射時間5分鐘，在基底材料上沉積鈦鋁 膜層；待本底真空度低于3xl(T3帕，向真空濺射室通入20標準立方厘米/分鐘的氬氣，并同時通入氮氣，氮氣的流量是在15分鐘內由5標準立方厘米/分鐘逐步增加到20標準立方厘米/分鐘，濺射時間15分鐘，在基底 材料的鈦鋁膜層上又沉積鈦鋁氮膜層；待本底真空度低于3xl(T3帕，向真空濺射室通入20標準立方厘米/ 分鐘的氬氣，并同時通入氮氣和氧氣，其中，氮氣的流量是在前10分鐘 內由15標準立方厘米/分鐘逐步降低到5標準立方厘米/分鐘、再在后10 分鐘內由5標準立方厘米/分鐘逐步增加到15標準立方厘米/分鐘，氧氣的 流量是在前IO分鐘內由5標準立方厘米/分鐘逐步增加到15標準立方厘 米/分鐘、再在后IO分鐘內由15標準立方厘米/分鐘逐步降低到5標準立 方厘米/分鐘，濺射時間20分鐘，在基底材料的鈦鋁氮膜層上又沉積鈦鋁 氮氧膜層；待本底真空度低于3xl(T3帕，向真空濺射室通入20標準立方厘米/ 分鐘的氬氣，同時通入氧氣，氧氣的流量是在20分鐘內由5標準立方厘 米/分鐘逐步增加到20標準立方厘米/分鐘，濺射時間20分鐘，在基底材 料的鈦鋁氮氧膜上又沉積鈦鋁氧膜層；(5)、對步驟(4)得到的樣品進行退火處理，即得到非真空太陽光 譜選擇性吸收膜層。
3、 根據權利要求2所述的制備非真空太陽光譜選擇性吸收膜層的方 法，其特征在于，在所述步驟(5)中，所述的退火處理是將樣品在大氣 環境中分別在350攝氏度、500攝氏度、650攝氏度、800攝氏度退火處 理1小時，之后隨爐冷卻。
4、 根據權利要求2或3所述的制備非真空太陽光譜選擇性吸收膜層 的方法，其特征在于，在所述步驟(4)的沉積鈦鋁氮膜層過程中，所通 入氮氣的流速是按照每分鐘增加1標準立方厘米由5標準立方厘米/分鐘 增加到20標準立方厘米/分鐘；在所述步驟(4)的沉積鈦鋁氮氧膜層過 程中，在前IO分鐘內所通入的氮氣的流速是按照每分鐘減少1標準立方厘米由15標準立方厘米/分鐘減少到5標準立方厘米/分鐘，所通入的氧氣是按照每分鐘增加1標準立方厘米由5標準立方厘米/分鐘增加到15標準立方厘米/分鐘；再在后IO分鐘內是按照每分鐘增加1標準立方厘米由5標準立方厘米/分鐘增加到15標準立方厘米/分鐘，所通入的氧氣的流速是按照每分鐘減少1標準立方厘米由15標準立方厘米/分鐘減少到5標準立方厘米/分鐘；在所述步驟(4)的沉積鈦鋁氧膜層過程中，所通入的氧氣的流速是按照每分鐘增加0.75標準立方厘米由5標準立方厘米/分鐘增加到20標準立方厘米/分鐘。
5、 根據權利要求2或3所述的制備非真空太陽光譜選擇性吸收膜層的方法，其特征在于，所述步驟(1)的對基底材料進行清洗過程，是將基底材料分別在硫酸、洗滌劑、去離子水、汽油、乙醇中進行超聲，在每種液體中超聲2 4分鐘，總共10~20分鐘。
6、 根據權利要求2或3所述的制備非真空太陽光譜選擇性吸收膜層的方法，其特征在于，所述步驟(2)的對基底材料進行烘烤過程，是將基底材料在100 12(TC條件下烘烤10 20分鐘。
全文摘要
一種非真空太陽光譜選擇性吸收膜層及其制備方法，該吸收膜層是在不銹鋼或銅的基底上由里向外依次設有鈦鋁膜層、鈦鋁氮膜層、鈦鋁氧氮膜層和鈦鋁氧膜層；各膜層采用多弧離子鍍進行制備，靶材采用鈦和鋁的原子比為50∶50的鈦鋁合金靶；通過控制多弧離子鍍氣氛中的氬氣、氮氣和氧氣的流量來控制各膜層中的氮和/或氧的成份。該方法包括(1)選取基底材料，并清洗；(2)在多靶復合鍍膜機的真空濺射室中烘烤基底材料；(3)對基底材料表面進行氬離子轟擊；(4)對基底材料進行鍍膜。(5)進行退火處理。該收膜層在太陽能光譜范圍(0.3～2.5微米)具有較高的吸收率α，在紅外區域(2～50微米)有很低的發射率ε，具有耐高溫氧化特性，滿足太陽能高溫利用的要求。
文檔編號F24J2/48GK101666557SQ200810119480
公開日2010年3月10日 申請日期2008年9月1日 優先權日2008年9月1日
發明者劉曉鵬, 李華玲, 李國斌, 李志念, 王樹茂, 蔣利軍, 雷 郝 申請人:北京有色金屬研究總院