CN104233208B - 一种卫星表面图案的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种卫星表面图案的制作方法，具体步骤为：步骤一、在卫星蒙皮上采用喷涂或丝网印刷漆膜制作图案；步骤二、在图案区域采用溅射法分三次沉积制备透明发射率调节层；步骤三、在图案区域采用溅射法制备透明防静电层。利用该方法制作的图案具有高发射率和防静电能力，能够很好地适应卫星作业所处的空间环境。

Description

一种卫星表面图案的制作方法
技术领域
本发明涉及一种卫星表面图案的制作方法，属于薄膜技术领域。
背景技术
航天器表面制作图案，或者说承载平面信息是航天活动发展的一个趋势。人类重大的宇航活动如探月、航天器对接、地外天体探测等，如今已实现了向地面的实时电视直播，航天器表面承载的平面信息不仅实现身份的识别，而且进行信息的表达。航天器表面制作图案应该考虑以下几方面要求：一、图案涂装在什么材料上；二、通过什么方法涂装；三、不能影响卫星的热控性能(发射率的要求)；四、不能产生卫星表面防静电的窗口。
发明内容
本发明的目的是提出了一种卫星表面图案的制作方法，利用该方法制作的图案具有高发射率和防静电能力，能够很好地适应卫星作业所处的空间环境。
实现本发明的技术方案如下：
一种卫星表面图案的制作方法，具体步骤为：
步骤一、在卫星蒙皮上采用喷涂或丝网印刷漆膜制作图案；
步骤二、在图案区域采用溅射法分三次沉积制备透明发射率调节层；
步骤三、在图案区域采用溅射法制备透明防静电层。
进一步地，所述漆膜为有机硅树脂基涂料，厚度在30μm～70μm之间。
进一步地，在步骤一制作完图案后，对图案进行高温固化，其中固化温度控制在250℃±5℃，固化时间控制在0.5min～5min之间。
进一步地，本发明所述透明发射率调节层为具有高发射率(半球发射率εh≥0.80)的无机氧化物薄膜，其厚度在200nm～500nm之间。
进一步地，本发明所述透明发射率调节层为二氧化硅薄膜或二氧化钛薄膜。
进一步地，本发明所述步骤二的具体过程为：
第一步，采用离子源对漆膜表面进行清洗，清洗时间控制在1min～10min之间；
第二步，采用不同溅射速率分三次进行透明发射率调节层的沉积：
第一次沉积，沉积厚度控制在10nm～30nm之间，沉积速率控制在1nm/min～2nm/min之间；沉积后进行退火处理，退火温度控制在150℃～200℃之间，时间控制在5min～10min；
第二次沉积，沉积厚度控制在50nm～70nm之间，沉积速率控制在2nm/min～5nm/min之间；沉积后进行退火处理，退火温度控制在150℃～200℃之间，时间控制在10min～15min；
第三次沉积，沉积厚度控制在140nm～400nm之间，沉积速率控制在2nm/min～5nm/min之间；沉积后进行退火处理，退火温度控制在150℃～200℃之间，时间控制在15min～20min。
进一步地，本发明所述透明防静电层为具有导电性的无机氧化物薄膜材料，其厚度在50nm～200nm之间。
进一步地，本发明所述透明防静电层为氧化铟锡薄膜或氧化锌薄膜。
进一步地，本发明所述溅射法为射频测控溅射或直流脉冲磁控溅射。
有益效果
第一、本发明在漆膜表面通过溅射法制备了高发射率的透明薄膜材料(透明发射率调节层)与导电的透明薄膜材料(透明防静电层)，使漆膜具有了高发射率和防静电的性能。同时，这两种透明薄膜材料不影响漆膜的颜色、外观与图案，并具有良好的空间环境适应性；通过透明发射率调节层与透明防静电层的制备，使最终在卫星蒙皮表面制作的图案可在空间环境下使用。
第二、本发明透明发射率调节层与透明防静电层为无机氧化物材料，其具有耐高低温、耐真空、耐空间辐照等特点，对漆膜起到了一定的保护作用。
附图说明
图1为本发明制作方法的流程图；
图2为利用本发明制作方法所制作的卫星表面图案的示意图；
1.透明防静电层；2.透明发射率调节层；3.漆膜(涂料)层；4.卫星蒙皮。
具体实施方式
以下结合实例具体实例对本发明作进一步描述，但本发明不局限于下述实例。
如图1所示，本发明为一种卫星表面图案的制作方法，具体步骤为：
步骤一、在卫星蒙皮上采用喷涂或丝网印刷漆膜制作图案。
在步骤一中，卫星蒙皮通常为铝合金蜂窝板等卫星蒙皮材料；漆膜(涂料)为耐高低温、耐空间辐照等可在空间环境下使用的涂料，一般为有机硅树脂基涂料，可稳定使用在200℃±5℃的温度环境中。同时，在图案制作完成后需要采用超高温瞬时固化的方法对漆膜进行高温固化，固化温度控制在250℃±5℃，时间控制在0.5min～5min之间。同时，较佳地令本步骤中制作的漆膜(图案)厚度在30μm～70μm之间。
步骤二、在图案区域采用溅射法分三次沉积制备透明发射率调节层。
在步骤二中，透明发射率调节层在通过溅射法制备时需解决漆膜与发射率调节层的应力匹配问题，避免在空间环境中温度剧烈变化时发射率调节层出现裂纹甚至脱落的现象。因此本发明分两步解决应力匹配问题：
第一步，采用离子源对漆膜表面进行清洗(轰击)，清除漆膜表面小分子杂质，时间控制在1min～10min之间。
第二步，采用不同溅射速率分三次进行透明发射率调节层的溅射沉积，每次沉积后均进行退火处理。
第一次沉积，沉积厚度控制在10nm-30nm之间，沉积速率控制在1nm/min-2nm/min之间。第一次沉积作用是对漆膜表面进行填充、减小表面粗糙度。沉积后进行退火处理以消减应力，退火温度控制在150℃-200℃之间，时间控制在5min-10min。
第二次沉积，沉积厚度控制在50nm-70nm之间，沉积速率控制在2nm/min-5nm/min之间。第二次沉积的作用是对漆膜表面进行透明发射率调节层(即第一次沉积的结果)的覆盖。沉积后进行退火处理以消减应力，退火温度控制在150℃-200℃之间，时间控制在10min-15min。
第三次沉积，沉积厚度控制在140nm-400nm之间，沉积速率控制在2nm/min-5nm/min之间。第三次沉积作用是对第二次退火后产生的微裂纹进行填充并使透明发射率调节层具有连续完整的结构，从而使透明发射率调节层具有的高发射率特性。沉积后进行退火处理以消减应力，退火温度控制在150℃-200℃之间，时间控制在15min-20min。
本发明分三次沉积且在每次沉积之后进行退火，相比于采用一次沉积退火的方式，其优点在于1、膜层制备过程中产生的应力消减更加充分；2、膜层完整性好(缺陷较少)；3、前两层起到“过渡层”的作用，形成应力松弛体系，解决冷热冲击过程中由于热应力失配导致薄膜出现微裂纹。由于本发明使用环境的特殊性，采用上述方法制作的透明发射率调节层可以很好地适应空间环境高低温交替变换的特性。
本步骤中制作的透明发射率调节层为透明薄膜材料(一般为无机氧化物薄膜材料)，其具有高发射率，其半球发射率εh≥0.80；同时透明发射率调节层厚度在200nm～500nm之间。
步骤三、在图案区域采用溅射法制备透明防静电层。
在步骤三中，透明防静电层制备时无需采用分层沉积膜层的方式，但沉积后需进行一次退火处理，退火温度控制在150℃～200℃之间，时间控制在15min～25min之间。
步骤三制作的透明防静电层为透明薄膜材料(一般为无机氧化物薄膜材料)，具有导电性；其厚度在50nm～200nm之间。
实例1：
采用本发明卫星表面图案的制作方法制作的图案，如图2所示，包括漆膜(涂料)层、透明发射率调节层及透明防静电层；其中漆膜(涂料)层为有机硅树脂基漆膜，厚度为30μm；透明发射率调节层为二氧化硅薄膜，其厚度为200nm；透明防静电层为氧化铟锡薄膜，其厚度为100nm。
实例2：
采用本发明卫星表面图案的制作方法制作的图案，包括漆膜(涂料)层、透明发射率调节层及透明防静电层；其中漆膜(涂料)层为有机硅树脂基漆膜，厚度为50μm；透明发射率调节层为二氧化硅薄膜，其厚度为300nm；透明防静电层为氧化铟锡薄膜，其厚度为200nm。
实例3：
采用本发明卫星表面图案的制作方法制作的图案，包括漆膜(涂料)层、透明发射率调节层及透明防静电层；其中漆膜(涂料)层为有机硅树脂基漆膜，厚度为70μm；透明发射率调节层为二氧化硅薄膜，其厚度为400nm；透明防静电层为氧化铟锡薄膜，其厚度为50nm。

Claims (8)

1.一种卫星表面图案的制作方法，其特征在于，具体步骤为：
步骤一、在卫星蒙皮上采用喷涂或丝网印刷漆膜制作图案；
步骤二、在图案区域采用溅射法分三次沉积制备透明发射率调节层；
所述步骤二的具体过程为：
第一步，采用离子源对漆膜表面进行清洗，清洗时间控制在1min～10min之间；
第二步，采用不同溅射速率分三次进行透明发射率调节层的沉积：
第一次沉积，沉积厚度控制在10nm～30nm之间，沉积速率控制在1nm/min～2nm/min之间；沉积后进行退火处理，退火温度控制在150℃～200℃之间，时间控制在5min～10min；
第二次沉积，沉积厚度控制在50nm～70nm之间，沉积速率控制在2nm/min～5nm/min之间；沉积后进行退火处理，退火温度控制在150℃～200℃之间，时间控制在10min～15min；
第三次沉积，沉积厚度控制在140nm～400nm之间，沉积速率控制在2nm/min～5nm/min之间；沉积后进行退火处理，退火温度控制在150℃～200℃之间，时间控制在15min～20min；
步骤三、在透明发射率调节层上制备透明防静电层。
2.根据权利要求1所述卫星表面图案的制作方法，其特征在于，所述漆膜为有机硅树脂基涂料，厚度在30μm～70μm之间。
3.根据权利要求1所述卫星表面图案的制作方法，其特征在于，在步骤一制作完图案后，对图案进行高温固化，其中固化温度控制在250℃±5℃，固化时间控制在0.5min～5min之间。
4.根据权利要求1所述卫星表面图案的制作方法，其特征在于，所述透明发射率调节层为具有高发射率的无机氧化物薄膜，其半球发射率εh≥0.80，厚度在200nm～500nm之间。
5.根据权利要求4所述卫星表面图案的制作方法，其特征在于，所述透明发射率调节层为二氧化硅薄膜或二氧化钛薄膜。
6.根据权利要求1所述卫星表面图案的制作方法，其特征在于，所述透明防静电层为具有导电性的无机氧化物薄膜材料，其厚度在50nm～200nm之间。
7.根据权利要求6所述卫星表面图案的制作方法，其特征在于，所述透明防静电层为氧化铟锡薄膜或氧化锌薄膜。
8.根据权利要求1所述卫星表面图案的制作方法，其特征在于，所述溅射法为直流脉冲磁控溅射。
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