太阳能真空管溅射选择性吸收涂层制造技术

本发明专利技术涉及到利用太阳能的吸热涂层，即用于真空集热管的太阳能选择性吸收涂层。其特征是：涂层中的吸收层是铝－碳膜，表层是均质的铝－氮箔。其优点是：（１）溅射工艺只需要单个阴极，溅射装置简单，溅射效率高，节省材料。（２）在溅射工艺中可采用活性高的乙炔气体，真空室内压强及溅射电压均变化不大，工艺参数简单，控制容易。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种利用太阳能的吸热涂层，即用于真空集热管的太阳能选择性吸收涂层。真空集热管是高效利用太阳能的结构，是工业与民用供热，抽取地面水，发电、空调和致冷的关键元件。其中重要的是在集热管的内管外表面沉积有选择性吸收涂层。这种涂层由底层和吸收层两个基本层组成，其底层是由具有高的红外反射率的金属材料构成，吸收层是由在红外波段透明并强烈吸收太阳光谱的薄膜材料构成，即由吸收-反射两个基本层组成，通过金属和微小粒子的谐振光谱的转换作用，产生对可见光的吸收，进而转换为热能。这种涂层可以用电镀或蒸发法获得，最典型的是利用溅射法，镀制的铜/不锈钢-碳选择性吸收涂层(美国专利NO4.339.484)，其α＝0.92，ε＝0.05(100℃)。但是溅射镀制铜/不锈钢-碳涂层有以下问题一是溅射装置需要两个阴极，即铜和不锈钢阴极，两个阴极需要分别地在氩气中进行溅射，其中不锈钢阴极在一个镀膜周期需要溅射两次，在第二次溅射时供给乙炔气体进行反应溅射。为了防止两个阴极分别溅射时互相污染，则在其间装设挡板，这样就使溅射装置的结构和电器控制系统复杂，同时阴极之间的挡板又会拦截相当多的溅射，因此浪费了材料，延长了镀膜周期。再一种涂层是溅射的铝/金属-氮选择性吸收涂层，这种涂层是在含有氮气条件下沉积的，其渐变结构要求输入的氮气量逐渐增加，但是由于氮气活性低，在与金属阴极反应溅射时，随着输入氮气量的增加，真空室内的压强也增加，溅射电压有较大变化，因此不能在一个相对稳定的工艺条件下进行控制，质量保证比较困难。本专利技术的目的是提供一种铝/铝-碳膜为基础的选择性吸收涂层，它的溅射工艺只需铝阴极，简化了溅射装置，并且它还可以采用活性高的气体，使工艺参数单纯，控制容易。本专利技术的目的是这样实现的它用单一的铝阴极(圆柱靶或平面靶)，在纯氩气中溅射高反射率的铝膜作底层，厚度大于0.1×10-3mm，然后在氩气中加活性高的乙炔(或甲烷)气流中反应溅射，生成铝-碳膜作吸收层，厚度为0.05×10-3-0.3×10-3mm，该吸收层从铝底层上表面开始随着厚度的增加，碳对铝原子数的比例逐渐增加，以至在吸收层表面完全是绝缘的碳。为改善其综合性能，在吸收层上，再加一层均质的铝-氮薄膜，作为表层，厚度为0.01×10-3-0.1×10-3mm。铝-氮膜是在单一的气氛条件下获得的。本专利技术的太阳能吸收率α＝0.92-0.95，ε＝0.05-0.07(80℃)。本专利技术与美国专利NO4，339，484给出的涂层相比，其溅射工艺只需要单一的阴极，因而具有其溅射装置和工艺简单，溅射效率高，节省材料等优点;与金属-氮涂层相比，在溅射工艺中可采用活性高的气体，如乙炔或甲烷，因此在反应中该气体流量虽然逐渐增加，但真空室内压强并不变化，溅射电压也变化不大，工艺参数单纯，容易控制。总之，本专利技术一方面具有铜/金属-碳化合物涂层的气氛工艺条件容易控制的特点，另一方面又具有单一阴极溅射装置结构简单、溅射效率高的优点。下面结合附图进一步说明本专利技术。附图说明图1是玻璃真空集热管的正视图。图2是图1沿A-A的剖视图。基体可以是玻璃管，也可以是金属管或含有金属翅片的金属管，本实施例的基体是玻璃管3，即玻璃真空集热管，在纯氩气中溅射纯铝膜作底层5，其厚度为0.2×10-3mm，然后在氩气中加乙炔气流中反应溅射，生成铝-碳膜作吸收层6，厚度为0.1×10-3mm，该吸收层从铝底层上表面开始随着厚度的增加，碳对铝原子数的比例逐渐增加，以至在吸收层表面完全是绝缘的碳。为提高吸收率和热稳定性，在吸收层上，再加一层均质的铝-氮薄膜，作为表层7，厚度为0.05×10-3mm。经测定，本实施例的吸收率α＝0.94，发射率ε＝0.06(80℃)。参见图1，1是外玻璃管，2是涂层，3是内玻璃管，4是真空。权利要求1.一种用于真空集热管的太阳能选择性吸收涂层，它是由底层、吸收层和表层组成，其中底层是铝膜，本专利技术的特征是所述的吸收层是铝-碳膜，表层是均质的铝-氮薄膜。2.根据权利要求1所述的吸收涂层，其特征是底层即铝膜的厚度大于0.1×10-3mm，红外发射率低于0.04。3.根据权利要求1所述的吸收涂层，其特征是吸收层即铝-碳膜的厚度为0.05×10-3-0.3×10-3mm。4.根据权利要求1所述的吸收涂层，其特征是表层即铝-氮膜是均质层，厚度为0.01×10-3-0.1×10-3mm。全文摘要本专利技术涉及到利用太阳能的吸热涂层，即用于真空集热管的太阳能选择性吸收涂层。其特征是涂层中的吸收层是铝-碳膜，表层是均质的铝-氮箔。其优点是(1)溅射工艺只需要单个阴极，溅射装置简单，溅射效率高，节省材料。(2)在溅射工艺中可采用活性高的乙炔气体，真空室内压强及溅射电压均变化不大，工艺参数简单，控制容易。文档编号F24J2/48GK1077018SQ9311018公开日1993年10月6日 申请日期1993年3月19日 优先权日1993年3月19日专利技术者战余英, 王德荣 申请人:沈阳台阳太阳能有限公司 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于真空集热管的太阳能选择性吸收涂层，它是由底层、吸收层和表层组成，其中底层是铝膜，本专利技术的特征是：所述的吸收层是铝－碳膜，表层是均质的铝－氮薄膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：战余英，王德荣，
申请(专利权)人：沈阳台阳太阳能有限公司，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]