本發(fā)明涉及表面工程，具體涉及一種航天器熱輻射器的紅外抑制熱控涂層及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、在空間環(huán)境下，航天器處于真空環(huán)境，無(wú)法對(duì)流散熱，因此輻射散熱是將航天器的熱量釋放出去的唯一途徑。發(fā)射率是表征散熱能力的關(guān)鍵參數(shù)，發(fā)射率越高，散熱能力越強(qiáng)。在航天器受到太陽(yáng)光照射時(shí)，還會(huì)吸收太陽(yáng)光能量，因此較低的太陽(yáng)吸收率也是影響涂層熱控性能的關(guān)鍵參數(shù)。常用的航天器熱控涂層一般具有較低的太陽(yáng)吸收率和較高的發(fā)射率，對(duì)紅外波段的能量吸收較高，在強(qiáng)紅外輻照環(huán)境下會(huì)由于吸收紅外能量而影響散熱效率。另外，熱控涂層散熱過(guò)程中輻射出去的紅外波會(huì)影響紅外光學(xué)探測(cè)器件的性能。

2、因此，研制一種太陽(yáng)吸收率和發(fā)射率低，具有紅外抑制能力，并在濕熱、熱循環(huán)、紫外輻照、粒子輻照等空間環(huán)境作用下具有良好穩(wěn)定性的熱控涂層成為亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的是提供一種航天器熱輻射器的紅外抑制熱控涂層及其制備方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種航天器熱輻射器的紅外抑制熱控涂層，包括基材、以及依次設(shè)置在所述基材表面的反射層、氧化抑制層、發(fā)射率調(diào)控層和氧化銦錫(ito)層，其中，所述反射層相對(duì)靠近所述基材，所述ito層相對(duì)遠(yuǎn)離所述基材。

4、進(jìn)一步地，所述基材為剛性或柔性基材。

5、進(jìn)一步地，所述基材的材料為鋁合金、鈦合金、碳纖維復(fù)合材料或聚酰亞胺薄膜。

6、進(jìn)一步地，所述反射層為銀反射層，采用直流磁控濺射法制備而成。

7、進(jìn)一步地，所述銀反射層的厚度為100～400nm。

8、進(jìn)一步地，所述氧化抑制層為氧化鋁層，采用反應(yīng)磁控濺射法制備而成。

9、進(jìn)一步地，所述氧化鋁層的厚度為50～200nm。

10、進(jìn)一步地，所述發(fā)射率調(diào)控層為氧化硅層，采用反應(yīng)磁控濺射法制備而成。

11、進(jìn)一步地，所述氧化硅涂層的厚度為100～400nm。

12、進(jìn)一步地，所述氧化銦錫(ito)層采用直流磁控濺射法制備而成。

13、進(jìn)一步地，所述氧化銦錫(ito)層的厚度為40～80nm。

14、第二方面，本發(fā)明提供一種航天器熱輻射器的紅外抑制熱控涂層的制備方法，包括以下步驟：

15、步驟(1)提供基材，預(yù)處理后備用；

16、步驟(2)將所述基材放置于磁控濺射設(shè)備的反應(yīng)室內(nèi)，將所述反應(yīng)室抽真空至2×10-3pa以下；

17、步驟(3)向所述磁控濺射設(shè)備的反應(yīng)室中通入氬氣，進(jìn)行直流磁控濺射沉積，在所述基材的表面形成銀反射層；

18、步驟(4)向所述磁控濺射設(shè)備的反應(yīng)室中通入氬氣和氧氣的混合氣體，進(jìn)行反應(yīng)磁控濺射沉積，在所述銀反射層的表面形成氧化鋁層；

19、步驟(5)向所述磁控濺射設(shè)備的反應(yīng)室中通入氬氣和氧氣的混合氣體，進(jìn)行反應(yīng)磁控濺射沉積，在所述氧化鋁層的表面形成氧化硅層；

20、步驟(6)向所述磁控濺射設(shè)備的反應(yīng)室中通入氬氣和氧氣的混合氣體，進(jìn)行直流磁控濺射沉積，在所述氧化硅層的表面形成氧化銦錫(ito)層，得到航天器熱輻射器的紅外抑制熱控涂層。

21、進(jìn)一步地，所述步驟(3)中，直流磁控濺射沉積的條件為：采用銀靶，氬氣流量為200～1000sccm，沉積氣壓為0.2～0.8pa，沉積功率為400～2000w，當(dāng)所述銀反射層的厚度達(dá)100～400nm時(shí)，停止沉積。

22、進(jìn)一步地，所述步驟(4)中，反應(yīng)磁控濺射沉積的條件為：采用鋁靶，氬氣流量為200～1000sccm，氧氣流量為100～600sccm，沉積氣壓為0.2～0.8pa，沉積功率為400～2000w，當(dāng)所述氧化鋁層的厚度達(dá)到50～200nm時(shí)，停止沉積。

23、進(jìn)一步地，所述步驟(5)中，反應(yīng)磁控濺射沉積的條件為：采用硅靶，氬氣流量為200～800sccm，氧氣流量為200～600sccm，沉積氣壓為0.2～0.8pa，沉積功率為400～2000w，當(dāng)所述氧化硅涂層的厚度達(dá)到100～400nm時(shí)，停止沉積。

24、進(jìn)一步地，所述步驟(6)中，直流磁控濺射沉積的條件為：采用氧化銦錫陶瓷靶，氬氣流量為50～600sccm，氧氣流量為5～100sccm，沉積氣壓為0.2～0.8pa，沉積功率為200～1000w，當(dāng)所述氧化銦錫(ito)層的厚度達(dá)到40～80nm時(shí)，停止沉積。

25、本發(fā)明技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

26、1、本發(fā)明提供的航天器熱輻射器的紅外抑制熱控涂層對(duì)紅外波段的能量吸收少，可以有效抑制環(huán)境紅外熱輻射對(duì)熱控的影響，減少自身熱輻射對(duì)紅外光學(xué)探測(cè)的不利影響。

27、2、本發(fā)明提供的航天器熱輻射器的紅外抑制熱控涂層對(duì)于0.3μm～25μ?m的電磁波具有低吸收性，太陽(yáng)吸收率和發(fā)射率均低于0.1，吸收發(fā)射比維持在0.8～1.2。

28、3、本發(fā)明提供的航天器熱輻射器的紅外抑制熱控涂層不僅具有優(yōu)異的紅外抑制能力，還具有防靜電功能，在濕熱、熱循環(huán)、紫外輻照、粒子輻照等環(huán)境作用下，呈現(xiàn)良好的耐空間環(huán)境穩(wěn)定性，可廣泛應(yīng)用于空間飛行器的輻射散熱過(guò)程中的紅外抑制。

技術(shù)特征：

1.一種航天器熱輻射器的紅外抑制熱控涂層，其特征在于，包括基材、以及依次設(shè)置在所述基材表面的反射層、氧化抑制層、發(fā)射率調(diào)控層和氧化銦錫(ito)層，其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器熱輻射器的紅外抑制熱控涂層，其特征在于，所述基材為剛性或柔性基材，所述基材的材料為鋁合金、鈦合金、碳纖維復(fù)合材料或聚酰亞胺薄膜。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器熱輻射器的紅外抑制熱控涂層，其特征在于，所述銀反射層的厚度為100～400nm，所述氧化鋁層的厚度為50～200nm，所述氧化硅涂層的厚度為100～400nm，所述氧化銦錫(ito)層的厚度為40～80nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的航天器熱輻射器的紅外抑制熱控涂層，其特征在于，所述銀反射層和所述氧化銦錫(ito)層采用直流磁控濺射沉積法制備；所述氧化鋁層和所述氧化硅層采用反應(yīng)磁控濺射沉積法制備。

5.一種權(quán)利要求1～4任一項(xiàng)所述的航天器熱輻射器的紅外抑制熱控涂層的制備方法，包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的航天器熱輻射器的紅外抑制熱控涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中，直流磁控濺射沉積的條件為：采用銀靶，氬氣流量為200～1000sccm，沉積氣壓為0.2～0.8pa，沉積功率為400～2000w，當(dāng)所述銀反射層的厚度達(dá)100～400nm時(shí)，停止沉積。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的航天器熱輻射器的紅外抑制熱控涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中，反應(yīng)磁控濺射沉積的條件為：采用鋁靶，氬氣流量為200～1000sccm，氧氣流量為100～600sccm，沉積氣壓為0.2～0.8pa，沉積功率為400～2000w，當(dāng)所述氧化鋁層的厚度達(dá)到50～200nm時(shí)，停止沉積。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的航天器熱輻射器的紅外抑制熱控涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(5)中，反應(yīng)磁控濺射沉積的條件為：采用硅靶，氬氣流量為200～800sccm，氧氣流量為200～600sccm，沉積氣壓為0.2～0.8pa，沉積功率為400～2000w，當(dāng)所述氧化硅涂層的厚度達(dá)到100～400nm時(shí)，停止沉積。

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的航天器熱輻射器的紅外抑制熱控涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(6)中，直流磁控濺射沉積的條件為：采用氧化銦錫陶瓷靶，氬氣流量為50～600sccm，氧氣流量為5～100sccm，沉積氣壓為0.2～0.8pa，沉積功率為200～1000w，當(dāng)所述氧化銦錫(ito)層的厚度達(dá)到40～80nm時(shí)，停止沉積。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及航天器的熱控技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，提供一種航天器熱輻射器的紅外抑制熱控涂層及其制備方法。在剛性或柔性基材表面依次沉積厚度為100nm～400nm的銀反射層、50～200nm的氧化鋁氧化抑制層、100～400nm的氧化硅發(fā)射率調(diào)控層和40～80nm氧化銦錫(ITO)層。本發(fā)明減少對(duì)紅外波段能量的吸收，有效抑制環(huán)境紅外熱輻射對(duì)熱控的影響，降低自身熱輻射對(duì)紅外光學(xué)探測(cè)的不利影響，不僅具有優(yōu)異的紅外抑制能力，還具有防靜電功能，在濕熱、熱循環(huán)、紫外輻照、粒子輻照等環(huán)境作用下，呈現(xiàn)良好的耐空間環(huán)境穩(wěn)定性，可廣泛應(yīng)用于空間飛行器的輻射散熱過(guò)程中的紅外抑制。

技術(shù)研發(fā)人員：王蘭喜,何延春,王虎,李坤,李林,吳春華,王志民,楊淼,李學(xué)磊,王潔冰,王藝,倪壯,趙慨
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘭州空間技術(shù)物理研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30