CN104260465B - 一种用于贴装卫星表面的标签及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于贴装卫星表面的标签，该标签主要由薄膜基底、漆膜层、透明发射率调节层及透明防静电层组成；其中漆膜层粘附于薄膜基底上，透明发射率调节层和透明防静电层均镀于漆膜层上，且透明发射率调节层位于透明防静电层与漆膜层之间。本发明在漆膜表面通过磁控溅射法制备了高发射率的透明薄膜材料与导电的透明薄膜材料，使漆膜具有了高发射率和防静电的性能。

Description

一种用于贴装卫星表面的标签及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种用于贴装卫星表面的标签及其制作方法，属薄膜技术领域。
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，更能传递深刻的象征意义。航天器表面直接制作图案是一种方法，但会方法对卫星热控设计与热控组件的施工带来一定的难度。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于贴装卫星表面的标签及其制作方法，利用该方法制作的标签可以满足卫星表面一定区域热控及防静电的需要。
实现本发明的技术方案如下：
一种用于贴装卫星表面的标签，该标签主要由薄膜基底、漆膜层、透明发射率调节层及透明防静电层组成；其中漆膜层粘附于薄膜基底上，透明发射率调节层和透明防静电层均镀于漆膜层上，且透明发射率调节层位于透明防静电层与漆膜层之间。
进一步地，本发明所述薄膜基底为聚酰亚胺薄膜或F46薄膜，其厚度的范围为12.5μm～125μm；所述漆膜层为有机硅树脂基涂料，其厚度的范围为30μm～70μm；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，其厚度的范围为200nm～500nm；所述透明防静电层具有导电性的无机氧化物薄膜，其厚度的范围为50nm～200nm。
进一步地，本发明所述具有高发射率的无机氧化物薄膜为二氧化硅薄膜或二氧化钛薄膜，所述具有导电性的无机氧化物薄膜为氧化铟锡薄膜或氧化锌薄膜。
一种用于贴装卫星表面的标签的制作方法，具体的步骤为：
步骤一、在薄膜基底上通过丝网印刷方式印制漆膜层；
步骤二、在漆膜层上通过磁控溅射法分三次沉积制备透明发射率调节层；
步骤三、在透明发射率调节层上通过磁控溅射法制备透明防静电层；
其中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，采用不同磁控溅射速率分三次进行透明发射率调节层的膜层沉积：
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，本发明所述步骤一在丝网印刷前，将薄膜基底置于真空室内由离子源对薄膜基底表面进行清洗，清洗时间控制在1min-10min之间；同时在丝网印刷后，采用超高温瞬时固化的方法对漆膜层进行固化，其中固化温度控制在250℃±5℃，时间控制在0.5min-5min之间。
进一步地，本发明所述步骤三采用磁控溅射法制备透明防静电层后需要进行退火处理，退火温度控制在150℃～200℃之间，时间控制在15min～25min之间。
有益效果
第一、本发明在漆膜表面通过磁控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，使最终制成的标签具有一定的空间环境适应性，可直接用于卫星表面的贴装。
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所示为本发明的结构示意图。
1.透明防静电层；2.透明发射率调节层；3.漆膜(涂料)层；4.薄膜基底。
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，一种用于贴装卫星表面的标签，该标签主要由薄膜基底、漆膜层、透明发射率调节层及透明防静电层组成；其中漆膜层粘附于薄膜基底上，透明发射率调节层和透明防静电层均镀于漆膜层上，且透明发射率调节层位于透明防静电层与漆膜层之间。
本发明在漆膜表面通过磁控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，因此采用该方法制备的标签可直接用于卫星表面的贴装。
本发明所述薄膜基底选为聚酰亚胺薄膜或F46薄膜，其厚度的范围为12.5μm～125μm；所述漆膜层为有机硅树脂基涂料，其厚度的范围为30μm～70μm；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，其厚度的范围为200nm～500nm；所述透明防静电层具有导电性的无机氧化物薄膜，其厚度的范围为50nm～200nm。同时较佳地将透明发射率调节层选为二氧化硅薄膜或二氧化钛薄膜，将透明防静层选为氧化铟锡薄膜或氧化锌薄膜。
实例一：
一种用于贴装卫星表面的标签，该标签主要由薄膜基底、漆膜层、透明发射率调节层及透明防静电层组成；其中所述薄膜基底为聚酰亚胺，其厚度为50μm；所述漆膜(涂料)层为有机硅树脂基涂料，其厚度为30μm；所述透明发射率调节层为二氧化硅薄膜，其厚度为200nm；所述透明防静电层为氧化铟锡薄膜，其厚度为100nm。
实例二：
一种用于贴装卫星表面的标签，该标签主要由薄膜基底、漆膜层、透明发射率调节层及透明防静电层组成；其中所述薄膜基底为聚酰亚胺，其厚度为75μm；所述漆膜(涂料)层为有机硅树脂基涂料，其厚度为50μm；所述透明发射率调节层为二氧化钛薄膜，其厚度为300nm；所述透明防静电层为氧化铟锡薄膜，其厚度为200nm。
实例三：
一种用于贴装卫星表面的标签，该标签主要由薄膜基底、漆膜层、透明发射率调节层及透明防静电层组成；其中所述薄膜基底为F46，其厚度为50μm；所述漆膜(涂料)层为有机硅树脂基涂料，其厚度为70μm；所述透明发射率调节层为二氧化硅薄膜，其厚度为400nm；所述透明防静电层为氧化锌薄膜，其厚度为50nm。
一种用于贴装卫星表面的标签的制作方法，具体的步骤为：
步骤一、在薄膜基底上通过丝网印刷方式印制漆膜层，漆膜层用于显示标签的图案；
步骤二、在漆膜层上通过磁控溅射法分三次沉积制备透明发射率调节层调节标签的发射率；
步骤三、在透明发射率调节层上通过磁控溅射法制备透明防静电层实现标签的防静电功能。
本发明步骤一中，薄膜基底材料(聚酰亚胺薄膜或F46薄膜)在进行印刷前需进行表面改性，以提高薄膜的表面能，进而提高漆膜层的附着力。本发明采用离子源活化的方法进行表面改性，即将薄膜置于真空室内由离子源对薄膜表面进行清洗(轰击)，清洗时间控制在1min-10min之间。上述清洗是因为聚酰亚胺薄膜或F46薄膜材料的化学稳定性比较高，表面光滑不易与其它材料形成较强的化学键，在其表面制备高附着力的漆膜层难度较大；清洗的过程是将薄膜基底的化学键断开，从而更易于使漆膜层印刷于其上。同时，在漆膜(图案)制作完成后采用超高温瞬时固化的方法对其进行高温固化，固化温度控制在250℃±5℃，时间控制在0.5min-5min之间；若是固化时间过长会损伤漆膜，因此本发明将固化时间控制在0.5min-5min之间。
本发明步骤二中，透明发射率调节层在通过磁控溅射法制备时需解决漆膜与透明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，透明发射率调节层出现裂纹甚至脱落的现象。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，清洗时间控制在1min-10min之间；
第二步，采用不同磁控溅射速率分三次进行透明发射率调节层的膜层沉积，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，防止冷热冲击过程中由于热应力失配导致薄膜出现微裂纹。由于本发明标签使用环境的特殊性，采用上述三次沉积的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。
本发明步骤三中，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。

Claims (6)

1.一种用于贴装卫星表面的标签，其特征在于，该标签主要由薄膜基底、漆膜层、透明发射率调节层及透明防静电层组成；其中漆膜层粘附于薄膜基底上，透明发射率调节层和透明防静电层均镀于漆膜层上，且透明发射率调节层位于透明防静电层与漆膜层之间。
2.根据权利要求1所述用于贴装卫星表面的标签，其特征在于，所述薄膜基底为聚酰亚胺薄膜或F46薄膜，其厚度的范围为12.5μm～125μm；所述漆膜层为有机硅树脂基涂料，其厚度的范围为30μm～70μm；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，厚度的范围为200nm～500nm；所述透明防静电层为具有导电性的无机氧化物薄膜，其厚度的范围为50nm～200nm。
3.根据权利要求2所述用于贴装卫星表面的标签，其特征在于，所述具有高发射率的无机氧化物薄膜为二氧化硅薄膜或二氧化钛薄膜，所述具有导电性的无机氧化物薄膜为氧化铟锡薄膜或氧化锌薄膜。
4.一种如权利要求1所述用于贴装卫星表面的标签的制作方法，其特征在于，具体的步骤为：
步骤一、在薄膜基底上通过丝网印刷方式印制漆膜层；
步骤二、在漆膜层上通过磁控溅射法分三次沉积制备透明发射率调节层；
步骤三、在透明发射率调节层上通过磁控溅射法制备透明防静电层；
其中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，采用不同磁控溅射速率分三次进行透明发射率调节层的膜层沉积：
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。
5.根据权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述步骤一在丝网印刷前，将薄膜基底置于真空室内由离子源对薄膜基底表面进行清洗，清洗时间控制在1min-10min之间；同时在丝网印刷后，采用超高温瞬时固化的方法对漆膜层进行固化，其中固化温度控制在250℃±5℃，时间控制在0.5min-5min之间。
6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述步骤三采用磁控溅射法制备透明防静电层后需要进行退火处理，退火温度控制在150℃～200℃之间，时间控制在15min～25min之间。
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