CN106152576B - 基于难熔金属硼化物的高温光谱选择性吸收涂层及制备方法 - Google Patents

基于难熔金属硼化物的高温光谱选择性吸收涂层及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及功能薄膜技术领域，具体是指一种可实现太阳能光热能量转换的高温光谱选择性吸收涂层。一种基于难熔金属硼化物的高温光谱选择性吸收涂层，其主要特点在于：在基板上设有红外反射层，在红外反射层上顺序设有光谱主吸收层、光谱辅吸收层和减反射层，其中光谱主吸收层和光谱辅吸收层中均包含难熔金属硼化物作为吸收光谱能量的主要成分。本发明涂层可采用磁控溅射等真空镀膜技术沉积在不锈钢等基体上，能够稳定工作在500～620℃真空或大气环境中，可应用于太阳能聚光集热高温发电等领域。本发明的涂层具有吸收率高、热发射比低、高温稳定性和耐久性优越等特性，适合于工业化生产与应用。

Description

基于难熔金属硼化物的高温光谱选择性吸收涂层及制备方法
技术领域
本发明涉及功能薄膜技术领域，具体是指一种可实现太阳能光热能量转换的高温光谱选择性吸收涂层。
背景技术
化石能源加速消耗导致人类社会面临着严重的能源危机，同时与其相关的碳排放问题引起的温室效应也使人类面临严重的环境危机。为此，世界各国积极开展各种可再生清洁能源的开发和利用。太阳能资源“取之不尽，用之不竭”，是当前可再生能源开发利用领域内的一个重要组成部分。太阳能光热发电以其能量转换效率较高、发电输出平稳、制造环节能耗低、清洁无污染等优势，近年来受到人们的高度重视。众所周知，太阳能聚光集热温度越高，其发电效率越高。而在高温工况条件下具有优异光学性能以及高温稳定性能的高温光谱选择性吸收涂层是实现高温光热发电的关键物质基础。一般的太阳光谱选择性吸收涂层在高温工况条件下易于因为成份与结构发生演化而导致其光学性能劣化甚至失效。
中国专利公告号CN 103317788 A披露了一种光谱选择性吸收涂层及其制备方法。该光谱选择性吸收涂层位于基体上，依次包括第一扩散阻挡层、红外发射层、第二扩散阻挡层、吸收层和减反射层，其特征在于，所述吸收层包括第一亚层和第二亚层，所述第一亚层在所述第二扩散阻挡层的表面上，所述第二亚层在所述第一亚层上，所述第一亚层和第二亚层只包含相同的两种氧化物或者相同的两种氮化物，其中，所述两种氧化物或者所述两种氮化物在所述第一亚层所占的比例不同于在所述第二亚层中所占的比例。而且所述的两种氧化物包括：SiO2和TiO2，SiO2和Cr2O3,TiO2和Al2O3或Cr2O3和Al2O3；所述的两种氮化物为Si3N4和AlN。该种涂层适用于高温(300-500℃)工作温度集热管，涂层吸收率高、发射率低、热稳定性好，制备工艺简便，操作方便，生产周期短，溅射工况稳定。
本发明专利与上述专利相比，膜系结构更为简捷，更为重要的是本发明是以具有本征光谱选择吸收特性和极为优异高温稳定性的难熔金属硼化物(如TaB2、HfB2和ZrB2等)膜为光谱能量吸收主体、通过难熔金属硼化物与Al2O3或SiO2陶瓷介质双相陶瓷协同增效，提高涂层热稳定性能；而双吸收层干涉型膜系结构设计，极大地提高了涂层的光谱选择吸收特性。本发明的涂层可以采用磁控溅射等真空镀膜技术沉积在不锈钢等基体上，能够稳定工作在更高温度如500～620℃真空或大气环境中、可应用于太阳能聚光集热高温发电等系统。本发明的涂层具有吸收率高、热发射比低、高温稳定性和耐久性优越等特性，适合于工业化生产与应用。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种基于难熔金属硼化物的高温光谱选择性吸收涂层。具体而言，是指采用磁控溅射等真空镀膜技术在不锈钢基板表面依次沉积红外反射金属层、光谱主吸收层、光谱辅吸收层和表面减反射层，构成具有高吸收率、低发射率、高温稳定、耐久性能优越的高温光谱选择性吸收涂层。
本发明的又一目的在于提供一种基于难熔金属硼化物的高温光谱选择性吸收涂层的制备方法。本发明制备高温光谱选择性吸收涂层的方法具有制备过程质量可控、节能环保无污染等优势，因此极其适合工业化应用。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种基于难熔金属硼化物的高温光谱选择性吸收涂层，在基板上设有红外反射层，在红外反射层上顺序设有光谱主吸收层、光谱辅吸收层和减反射层，其主要特点在于：所述的光谱主吸收层由难熔金属硼化物TaB2或HfB2或ZrB2中的一种或多种混合构成，薄膜厚度为20～100nm，金属硼化物结构呈非晶态或纳米晶态，兼有吸收光谱能量和高温扩散阻挡层作用。所述的光谱主吸收层还包括有由难熔金属硼化物TaB2或HfB2或ZrB2中的一种或多种混合均匀分散在Al2O3或SiO2陶瓷介质中构成复合层，复合层厚度为40～160nm，复合层中难熔金属硼化物在Al2O3或SiO2陶瓷介质中的体积百分比为0.55～0.95，且难熔金属硼化物呈非晶态或纳米晶态，主要起吸收光谱能量作用。
所述的基于难熔金属硼化物的高温光谱选择性吸收涂层，所述的红外反射层是含量为99.9～99.999％的W或含量为99.9～99.999％的Mo高熔点金属薄膜，薄膜厚度为100～800nm。
所述的基于难熔金属硼化物的高温光谱选择性吸收涂层，所述的光谱辅吸收层由难熔金属硼化物TaB2或HfB2或ZrB2中的一种或多种混合均匀分散在Al2O3或SiO2陶瓷介质中构成复合层，复合层厚度为40～160nm，复合层中难熔金属硼化物在Al2O3或SiO2陶瓷介质中的体积百分比为0.15～0.60，且难熔金属硼化物呈非晶态或纳米晶态，主要起吸收光谱能量作用。
所述的基于难熔金属硼化物的高温光谱选择性吸收涂层，所述的减反射层为Al2O3或SiO2陶瓷介质膜,膜层厚度为50～120nm。
所述的基于难熔金属硼化物的高温光谱选择性吸收涂层，所述的光谱主吸收层、光谱辅吸收层及减反射层中的Al2O3或SiO2陶瓷介质结构均呈非晶态。
一种基于难熔金属硼化物的高温光谱选择性吸收涂层制备方法，其主要特点在于步骤为：
涂层采用磁控溅射镀膜沉积在不锈钢表面：
(1).基片准备：
选取厚度为0.2～8mm，尺寸40～120mm×40～120mm不锈钢片作基板，并做以下预处理：
1)浓度5～10％、温度60～80℃碱液清洗5～10min，去除油迹；
2)4～8％稀盐酸清洗3～8min，去除表面氧化薄层；
3)清水漂洗；
4)无水乙醇超声波清洗5～10min，吹干待用；
(2).溅射靶材准备：
1)难熔金属硼化物靶材：
将纯度≥99.5％以上的TaB2、HfB2以及ZrB2难熔金属硼化物微粉按照配比A：B：C称重，0≤A≤1、0≤B≤1、0≤C≤1，且A+B+C＝1；当A＝1或B＝1或C＝1，表示构成难熔金属硼化物靶材的成份仅为一元金属硼化物，如A：B：C＝1：0：0表示此时金属硼化物靶材仅由TaB2构成；当仅有A＝0或B＝0或C＝0，表示构成难熔金属硼化物靶材的成份为二元金属硼化物，如A：B：C＝0.4：0.6：0表示金属硼化物靶材由TaB2和HfB2按0.4：0.6构成；当A、B、C全不为0时，表示金属硼化物靶材由TaB2、HfB2以及ZrB2等三元难熔金属硼化物按对应比例构成；
将按设定配比称重的难熔金属硼化物微粉置于混料罐中充分搅拌，混合均匀，然后采用热压法烧结制备成直径50～150mm×厚度4～10mm靶材，烧结温度1800～2100℃，加压20～40MPa，制成难熔金属硼化物靶材；
2)红外反射层靶材：
靶材材质：W或Mo；纯度：99.9～99.999％，尺寸：直径50～150mm×厚度4～10mm；
3)陶瓷介质靶材：
靶材材质：Al2O3或SiO2；纯度：99.9～99.999％；尺寸：直径50～150mm×厚度4～10mm；
(3).镀膜：
1)将经步骤(1)处理后的不锈钢片固定在磁控溅射镀膜机的基片架上作为阳极。基片架可绕中心轴连续旋转，也可固定在圆周上正对阴极靶的任一确定位置；将步骤(2)所准备的W或Mo金属靶材安装于磁控溅射镀膜机1#阴极靶上，该靶可施加直流磁控溅射电源；将步骤(2)准备的难熔金属硼化物靶材安装于磁控溅射镀膜机2#阴极靶上，该靶可施加射频磁控溅射电源或直流磁控溅射电源；将步骤(2)所准备的Al2O3或SiO2陶瓷靶材安装于磁控溅射镀膜机3#阴极靶上，该靶可施加射频磁控溅射电源；调整1#、2#、3#阴极靶与不锈钢基片的靶基距在60～120mm之间；
2)抽真空度至本底真空度达到2×10-4～2×10-3Pa后，通入纯度≥99.999％氩气使镀膜室中的工作压力稳定在0.3～2.0Pa范围；
3)不锈钢基片预处理：可选择高能离子清洗或者反溅射刻蚀，以提高涂层的附着性能。如采用直流高能离子清洗：工作气压0.5～2Pa，电压1000～1800V，电流0.5～2A，清洗时间3～10min；
4)镀红外反射层：将不锈钢基片转动至基片1#工位(即1#阴极靶前)，开启1#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为2～6W/cm2，在不锈钢基板上沉积纯W或纯Mo等红外反射层，沉积时间5～15min，关闭1#阴极靶；
5)镀光谱主吸收层：开启2#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为2～6W/cm2；开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在0～5W/cm2，形成2#和3#阴极靶双靶共溅射模式；启动基片架驱动电机，使基片能以线速度0.2～1m/min绕中心轴连续转动，当转动到2#和3#阴极靶前，会依次在红外反射层上叠加若干个金属硼化物与Al2O3或SiO2的复合微层作为光谱主吸收层；特别地，当3#阴极靶功率密度为0时，意味着没有Al2O3或SiO2陶瓷介质溅射出来，光谱主吸收层完全由难熔金属硼化物膜构成；沉积时间5～20min，关闭2#和3#阴极靶；
6)镀光谱辅吸收层：开启2#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为1～4W/cm2；开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在2～5W/cm2；形成2#和3#阴极靶双靶共溅射模式；启动基片架驱动电机，使基片能以线速度0.2～1m/min绕中心轴连续转动，当转动到2#和3#阴极靶前，会依次在光谱主吸收层上叠加若干个金属硼化物与Al2O3或SiO2的复合微层作为光谱辅吸收层，沉积时间5～25min，关闭2#和3#阴极靶；
7)镀减反射层：将镀好红外反射金属层以及主、辅光谱吸收层的不锈钢基片转动至基片3#工位(即3#阴极靶前)，开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在2～6W/cm2，沉积一层Al2O3或SiO2陶瓷膜作为表面减反射层，沉积时间5～15min，即可制成所述的高温光谱选择性吸收涂层。
所述的基于难熔金属硼化物的高温光谱选择性吸收涂层制备方法，还包括有基体为真空集热管金属内管表面或者塔式聚光热能炉表面。制成太阳能吸热体，可应用于高温太阳能光热发电等领域。
本发明的有益效果：本发明涂层是一种双吸收层干涉型膜系结构的高温光谱选择性吸收涂层。涂层具有优异的光学性能和热稳定性能，如吸收率≥93％、550℃发射率≤0.13，涂层能够稳定工作在500～620℃真空或大气环境达25年之久。
附图说明：
图1：为本发明的结构示意图；
图2：为本发明采用磁控溅射镀膜设备制备高温光谱选择性吸收涂层的工作示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。下面对本发明的内容进行详细的说明。
实施例1：见图1，一种基于难熔金属硼化物的高温光谱选择性吸收涂层，在基板1上设有红外反射层2，在红外反射层2上顺序设有光谱主吸收层3、光谱辅吸收层4和减反射层5。所述的光谱主吸收层3由难熔金属硼化物HfB2中的一种构成，薄膜厚度为20nm，金属硼化物结构呈非晶态或纳米晶态，兼有吸收光谱能量和高温扩散阻挡层作用。
所述的红外反射层2是W含量为99.9～99.99％或Mo含量为99.9～99.99％高熔点金属薄膜，薄膜厚度为100nm。
所述的光谱辅吸收层4由难熔金属硼化物TaB2的一种分散在Al2O3或SiO2陶瓷介质中构成复合层，复合层厚度可为40nm，复合层中难熔金属硼化物在Al2O3或SiO2陶瓷介质中的体积百分比可为0.15，且难熔金属硼化物呈非晶态或纳米晶态，主要起吸收光谱能量作用。
所述的减反射层5为Al2O3或SiO2陶瓷介质膜,膜层厚度为50nm。
所述的光谱主吸收层3、光谱辅吸收层4及减反射层5中的Al2O3或SiO2陶瓷介质结构均呈非晶态。
实施例2：见图1，一种基于难熔金属硼化物的高温光谱选择性吸收涂层，在基板1上设有红外反射层2，在红外反射层2上顺序设有光谱主吸收层3、光谱辅吸收层4和减反射层5。所述的光谱主吸收层3由难熔金属硼化物TaB2或HfB2两种混合构成，薄膜厚度为50nm，金属硼化物结构呈非晶态或纳米晶态，兼有吸收光谱能量和高温扩散阻挡层作用。
所述的红外反射层2是W含量为99.9～99.99％或Mo含量为99.9～99.99％高熔点金属薄膜，薄膜厚度为300nm。
所述的光谱辅吸收层4由难熔金属硼化物TaB2或HfB两种混合均匀分散在Al2O3或SiO2陶瓷介质中构成复合层，复合层厚度可为120nm，复合层中难熔金属硼化物在Al2O3或SiO2陶瓷介质中的体积百分比可为0.35，且难熔金属硼化物呈非晶态或纳米晶态，主要起吸收光谱能量作用。
所述的减反射层5为Al2O3或SiO2陶瓷介质膜,膜层厚度为80nm。
所述的光谱主吸收层3、光谱辅吸收层4及减反射层5中的Al2O3或SiO2陶瓷介质结构均呈非晶态。
实施例3：见图1，一种基于难熔金属硼化物的高温光谱选择性吸收涂层，在基板1上设有红外反射层2，在红外反射层2上顺序设有光谱主吸收层3、光谱辅吸收层4和减反射层5。
所述的光谱主吸收层3由难熔金属硼化物TaB2或HfB2两种混合均匀分散在Al2O3或SiO2陶瓷介质中构成复合层，复合层厚度可为80nm，复合层中难熔金属硼化物在Al2O3或SiO2陶瓷介质中的体积百分比为0.75，且难熔金属硼化物呈非晶态或纳米晶态，主要起吸收光谱能量作用。
所述的红外反射层2是W含量为99.9～99.99％或Mo含量为99.9～99.99％高熔点金属薄膜，薄膜厚度为100～800nm。
所述的光谱辅吸收层4由难熔金属硼化物TaB2或HfB2或ZrB2中的一种或多种混合均匀分散在Al2O3或SiO2陶瓷介质中构成复合层，复合层厚度可为120nm，复合层中难熔金属硼化物在Al2O3或SiO2陶瓷介质中的体积百分比可为0.50，且难熔金属硼化物呈非晶态或纳米晶态，主要起吸收光谱能量作用。
所述的减反射层5为Al2O3或SiO2陶瓷介质膜,膜层厚度为80nm。
所述的光谱主吸收层3、光谱辅吸收层4及减反射层5中的Al2O3或SiO2陶瓷介质结构均呈非晶态。
实施例4：见图1，一种基于难熔金属硼化物的高温光谱选择性吸收涂层，在基板1上设有红外反射层2，在红外反射层2上顺序设有光谱主吸收层3、光谱辅吸收层4和减反射层5。
所述的光谱主吸收层3由难熔金属硼化物TaB2、HfB2、ZrB2中的三种混合均匀分散在Al2O3或SiO2陶瓷介质中构成复合层，复合层厚度可为160nm，复合层中难熔金属硼化物在Al2O3或SiO2陶瓷介质中的体积百分比为0.95，且难熔金属硼化物呈非晶态或纳米晶态，主要起吸收光谱能量作用。
所述的红外反射层2是W含量为99.9～99.99％或Mo含量为99.9～99.99％高熔点金属薄膜，薄膜厚度为800nm。
所述的光谱辅吸收层4由难熔金属硼化物TaB2或HfB2或ZrB2中的一种或多种混合均匀分散在Al2O3或SiO2陶瓷介质中构成复合层，复合层厚度可为160nm，复合层中难熔金属硼化物在Al2O3或SiO2陶瓷介质中的体积百分比可为0.60，且难熔金属硼化物呈非晶态或纳米晶态，主要起吸收光谱能量作用。
所述的减反射层5为Al2O3或SiO2陶瓷介质膜,膜层厚度为120nm。
所述的光谱主吸收层3、光谱辅吸收层4及减反射层5中的Al2O3或SiO2陶瓷介质结构均呈非晶态。
实施例5：见图1，一种基于难熔金属硼化物的高温光谱选择性吸收涂层，在基板1上设有红外反射层2，在红外反射层2上顺序设有光谱主吸收层3、光谱辅吸收层4和减反射层5。所述的光谱主吸收层3由难熔金属硼化物TaB2、HfB2、ZrB2中的三种混合构成，薄膜厚度为80nm，金属硼化物结构呈非晶态或纳米晶态，兼有吸收光谱能量和高温扩散阻挡层作用。
所述的红外反射层2是W含量为99.9～99.99％或Mo含量为99.9～99.99％高熔点金属薄膜，薄膜厚度为600nm。
所述的光谱辅吸收层4由难熔金属硼化物HfB2、ZrB2两种混合均匀分散在Al2O3或SiO2陶瓷介质中构成复合层，复合层厚度可为100nm，复合层中难熔金属硼化物在Al2O3或SiO2陶瓷介质中的体积百分比可为0.55，且难熔金属硼化物呈非晶态或纳米晶态，主要起吸收光谱能量作用。
所述的减反射层5为Al2O3或SiO2陶瓷介质膜,膜层厚度为100nm。
所述的光谱主吸收层3、光谱辅吸收层4及减反射层5中的Al2O3或SiO2陶瓷介质结构均呈非晶态。
实施例6：基于TaB2一元难熔金属硼化物靶材制备高温光谱选择性吸收涂层
(1).基片准备：
选取厚度为2mm、尺寸50mm×50mm、牌号321不锈钢片作基板，并做以下预处理：
1)浓度5％、温度60℃、NaOH碱液清洗10min，去除油迹；
2)4％稀盐酸清洗8min，去除表面氧化薄层；
3)去离子水漂洗；
4)无水乙醇超声波清洗10min，吹干待用；
(2).溅射靶材准备：
1)金属硼化物靶材：将纯度≥99.5％以上的TaB2微粉称重，采用热压法烧结制备成直径100mm×厚度6mm靶材，烧结温度1900℃，加压30MPa，制成TaB2一元难熔金属硼化物溅射靶材；
2)红外反射金属层靶材：
靶材材质：W；纯度：≥99.99％；尺寸：直径100mm×厚度6mm；
3)陶瓷介质靶材：
靶材材质：Al2O3；纯度：≥99.99％；尺寸：直径100mm×厚度10mm；
(3).镀膜：
1)将经步骤(1)处理后的不锈钢片固定在磁控溅射镀膜机的基片架上作为阳极。基片架可绕中心轴连续旋转，也可固定在圆周上正对阴极靶的任一确定位置；将步骤(2)所准备的W靶材安装于磁控溅射镀膜机1#阴极靶上，该靶施加直流磁控溅射电源；将步骤(2)准备的TaB2靶材安装于磁控溅射镀膜机2#阴极靶上，该靶施加射频磁控溅射电源；将步骤(2)所准备的Al2O3陶瓷靶材安装于磁控溅射镀膜机3#阴极靶上，该靶施加射频磁控溅射电源；调整1#、2#、3#阴极靶与不锈钢基片的靶基距为80mm；
2)抽真空度至本底真空度达到8×10-4Pa后，通入纯度≥99.999％氩气使镀膜室中的压力稳定在0.8Pa范围；
3)不锈钢基片预处理：采用直流高能离子清洗，工作气压0.8Pa，电压1500V，电流1A，清洗时间5min；
4)镀红外反射层：将不锈钢基片转动至基片1#工位(即1#阴极靶前)，开启1#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为2W/cm2，在不锈钢基板上沉积纯W膜作为红外反射层，沉积时间15min，关闭1#阴极靶；
5)镀光谱主吸收层：开启2#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为5W/cm2；开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在1.5W/cm2，形成2#和3#阴极靶双靶共溅射模式；启动基片架驱动电机，使基片能以线速度1m/min绕中心轴连续转动，当转动到2#和3#阴极靶前，会依次在纯W红外反射层上叠加若干个TaB2与Al2O3陶瓷介质的复合微层作为光谱主吸收层，沉积时间12min，关闭2#和3#阴极靶；
6)镀光谱辅吸收层：开启2#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为2W/cm2；开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在4W/cm2；形成2#和3#阴极靶双靶共溅射模式；启动基片架驱动电机，使基片能以线速度1m/min绕中心轴连续转动，当转动到2#和3#阴极靶前，会依次在光谱主吸收层上叠加若干个TaB2与Al2O3陶瓷介质的复合微层作为光谱辅吸收层，沉积时间16min，关闭2#和3#阴极靶；
7)镀减反射层：将镀好红外反射金属层以及主、辅光谱吸收层的不锈钢基片转动至基片3#工位(即3#阴极靶前)，开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在4W/cm2，沉积一层Al2O3陶瓷膜作为表面减反射层，沉积时间6min，即可制成所述的高温光谱选择性吸收涂层。
所述的在步骤2中，难熔金属硼化物靶材是由TaB2一元难熔金属硼化物微粉热压烧结制成；
所述的在步骤3之4)中，纯W红外反射金属层的厚度为250nm。
所述的在步骤3之5)中，光谱主吸收层中均匀分散的TaB2在Al2O3陶瓷介质中的体积百分比为0.80，TaB2与Al2O3构成的复合膜厚度为65nm，且TaB2呈纳米晶态，Al2O3呈非晶态。
所述的在步骤3之6)中，光谱辅吸收层中均匀分散的TaB2在Al2O3陶瓷介质中的体积百分比为0.35，TaB2与Al2O3构成的复合膜厚度为80nm，且TaB2呈纳米晶态，Al2O3呈非晶态。
所述的在步骤3之7)中，Al2O3减反射层的厚度为65nm，其晶体结构呈非晶态。
所述的在步骤3中，制成的涂层是一种双吸收层干涉型膜系结构的高温光谱选择性吸收涂层。
所述的在步骤3中，制成的涂层吸收率为95.8％、550℃发射率为0.12，且可稳定工作在550℃真空环境中达25年之久。
实施例7：基于HfB2一元难熔金属硼化物靶材制备高温光谱选择性吸收涂层
(1).基片准备：
选取厚度为3mm、尺寸60mm×60mm、牌号316不锈钢片作基板，并做以下预处理：
1)浓度5％、温度60℃、NaOH碱液清洗10min，去除油迹；
2)4％稀盐酸清洗8min，去除表面氧化薄层；
3)去离子水漂洗；
4)无水乙醇超声波清洗10min，吹干待用；
(2).溅射靶材准备：
1)金属硼化物靶材：将纯度≥99.5％以上的HfB2微粉称重，采用热压法烧结制备成直径100mm×厚度6mm靶材，烧结温度2000℃，加压30MPa，制成HfB2一元难熔金属硼化物溅射靶材；
2)红外反射金属层靶材：
靶材材质：Mo；纯度：≥99.99％；尺寸：直径100mm×厚度6mm；
3)陶瓷介质靶材：
靶材材质：SiO2；纯度：≥99.99％；尺寸：直径100mm×厚度10mm；
(3).镀膜：
1)将经步骤(1)处理后的不锈钢片固定在磁控溅射镀膜机的基片架上作为阳极。基片架可绕中心轴连续旋转，也可固定在圆周上正对阴极靶的任一确定位置；将步骤(2)所准备的Mo靶材安装于磁控溅射镀膜机1#阴极靶上，该靶施加直流磁控溅射电源；将步骤(2)准备的HfB2靶材安装于磁控溅射镀膜机2#阴极靶上，该靶施加射频磁控溅射电源；将步骤(2)所准备的SiO2陶瓷靶材安装于磁控溅射镀膜机3#阴极靶上，该靶施加射频磁控溅射电源；调整1#、2#、3#阴极靶与不锈钢基片的靶基距为80mm；
2)抽真空度至本底真空度达到8×10-4Pa后，通入纯度≥99.999％氩气使镀膜室中的压力稳定在0.8Pa范围；
3)不锈钢基片预处理：采用直流高能离子清洗，工作气压0.8Pa，电压1500V，电流1A，清洗时间5min；
4)镀红外反射层：将不锈钢基片转动至基片1#工位(即1#阴极靶前)，开启1#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为2W/cm2，在不锈钢基板上沉积纯Mo膜作为红外反射层，沉积时间16min，关闭1#阴极靶；
5)镀光谱主吸收层：开启2#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为4.5W/cm2；开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在1.5W/cm2，形成2#和3#阴极靶双靶共溅射模式；启动基片架驱动电机，使基片能以线速度1m/min绕中心轴连续转动，当转动到2#和3#阴极靶前，会依次在纯Mo红外反射层上叠加若干个HfB2与SiO2陶瓷介质的复合微层作为光谱主吸收层，沉积时间12min，关闭2#和3#阴极靶；
6)镀光谱辅吸收层：开启2#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为2W/cm2；开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在4W/cm2；形成2#和3#阴极靶双靶共溅射模式；启动基片架驱动电机，使基片能以线速度1m/min绕中心轴连续转动，当转动到2#和3#阴极靶前，会依次在光谱主吸收层上叠加若干个HfB2与SiO2陶瓷介质的复合微层作为光谱辅吸收层，沉积时间16min，关闭2#和3#阴极靶；
7)镀减反射层：将镀好红外反射金属层以及主、辅光谱吸收层的不锈钢基片转动至基片3#工位(即3#阴极靶前)，开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在3.5W/cm2，沉积一层SiO2陶瓷膜作为表面减反射层，沉积时间8min，即可制成所述的高温光谱选择性吸收涂层。
所述的一种基于HfB2靶材制备高温光谱选择性吸收涂层的方法，在步骤2中，难熔金属硼化物靶材是由HfB2一元难熔金属硼化物微粉热压烧结制成；
所述的在步骤3之4)中，纯Mo红外反射金属层的厚度为300nm。
所述的在步骤3之5)中，光谱主吸收层中均匀分散的HfB2在SiO2陶瓷介质中的体积百分比为0.75，HfB2与SiO2构成的复合膜厚度为60nm，且HfB2呈纳米晶态，SiO2呈非晶态。
所述的在步骤3之6)中，光谱辅吸收层中均匀分散的HfB2在SiO2陶瓷介质中的体积百分比为0.30，HfB2与SiO2构成的复合膜厚度为75nm，且HfB2呈纳米晶态，SiO2呈非晶态。
所述的在步骤3之7)中，SiO2减反射层的厚度为60nm，其晶体结构呈非晶态。
所述的在步骤3中，制成的涂层是一种双吸收层干涉型膜系结构的高温光谱选择性吸收涂层。
所述的在步骤3中，制成的涂层吸收率为95.4％、550℃发射率为0.118，且可稳定工作在550℃真空环境中达25年之久。
实施例8：基于ZrB2一元难熔金属硼化物靶材制备高温光谱选择性吸收涂层
(1).基片准备：
选取厚度为3mm、尺寸80mm×60mm、牌号316不锈钢片作基板，并做以下预处理：
1)浓度5％、温度60℃、NaOH碱液清洗10min，去除油迹；
2)4％稀盐酸清洗8min，去除表面氧化薄层；
3)去离子水漂洗；
4)无水乙醇超声波清洗10min，吹干待用；
(2).溅射靶材准备：
1)金属硼化物靶材：将纯度≥99.5％以上的ZrB2微粉称重，采用热压法烧结制备成直径100mm×厚度6mm靶材，烧结温度1850℃，加压30MPa，制成ZrB2一元难熔金属硼化物溅射靶材；
2)红外反射金属层靶材：
靶材材质：Mo；纯度：≥99.99％；尺寸：直径100mm×厚度6mm；
3)陶瓷介质靶材：
靶材材质：SiO2；纯度：≥99.99％；尺寸：直径100mm×厚度10mm；
(3).镀膜：
1)将经步骤(1)处理后的不锈钢片固定在磁控溅射镀膜机的基片架上作为阳极。基片架可绕中心轴连续旋转，也可固定在圆周上正对阴极靶的任一确定位置；将步骤(2)所准备的Mo靶材安装于磁控溅射镀膜机1#阴极靶上，该靶施加直流磁控溅射电源；将步骤(2)准备的ZrB2靶材安装于磁控溅射镀膜机2#阴极靶上，该靶施加射频磁控溅射电源；将步骤(2)所准备的SiO2陶瓷靶材安装于磁控溅射镀膜机3#阴极靶上，该靶施加射频磁控溅射电源；调整1#、2#、3#阴极靶与不锈钢基片的靶基距为80mm；
2)抽真空度至本底真空度达到8×10-4Pa后，通入纯度≥99.999％氩气使镀膜室中的压力稳定在0.8Pa范围；
3)不锈钢基片预处理：采用直流高能离子清洗，工作气压0.8Pa，电压1500V，电流1A，清洗时间5min；
4)镀红外反射层：将不锈钢基片转动至基片1#工位(即1#阴极靶前)，开启1#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为2W/cm2，在不锈钢基板上沉积纯Mo膜作为红外反射层，沉积时间16min，关闭1#阴极靶；
5)镀光谱主吸收层：开启2#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为4.5W/cm2；开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在1.5W/cm2，形成2#和3#阴极靶双靶共溅射模式；启动基片架驱动电机，使基片能以线速度1m/min绕中心轴连续转动，当转动到2#和3#阴极靶前，会依次在纯Mo红外反射层上叠加若干个ZrB2与SiO2陶瓷介质的复合微层作为光谱主吸收层，沉积时间12min，关闭2#和3#阴极靶；
6)镀光谱辅吸收层：开启2#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为2W/cm2；开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在4W/cm2；形成2#和3#阴极靶双靶共溅射模式；启动基片架驱动电机，使基片能以线速度1m/min绕中心轴连续转动，当转动到2#和3#阴极靶前，会依次在光谱主吸收层上叠加若干个ZrB2与SiO2陶瓷介质的复合微层作为光谱辅吸收层，沉积时间16min，关闭2#和3#阴极靶；
7)镀减反射层：将镀好红外反射金属层以及主、辅光谱吸收层的不锈钢基片转动至基片3#工位(即3#阴极靶前)，开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在3.5W/cm2，沉积一层SiO2陶瓷膜作为表面减反射层，沉积时间8min，即可制成所述的高温光谱选择性吸收涂层。
所述的一种基于ZrB2靶材制备高温光谱选择性吸收涂层的方法，在步骤2中，难熔金属硼化物靶材是由ZrB2一元难熔金属硼化物微粉热压烧结制成；
所述的在步骤3之4)中，纯Mo红外反射金属层的厚度为300nm。
所述的在步骤3之5)中，光谱主吸收层中均匀分散的ZrB2在SiO2陶瓷介质中的体积百分比为0.80，ZrB2与SiO2构成的复合膜厚度为55nm，且ZrB2呈纳米晶态，SiO2呈非晶态。
所述的在步骤3之6)中，光谱辅吸收层中均匀分散的ZrB2在SiO2陶瓷介质中的体积百分比为0.30，ZrB2与SiO2构成的复合膜厚度为75nm，且ZrB2呈纳米晶态，SiO2呈非晶态。
所述的在步骤3之7)中，SiO2减反射层的厚度为60nm，其晶体结构呈非晶态。
所述的在步骤3中，制成的涂层是一种双吸收层干涉型膜系结构的高温光谱选择性吸收涂层。
所述的在步骤3中，制成的涂层吸收率为95.6％、550℃发射率为0.125，且可稳定工作在550℃真空环境中达25年之久。
实施例9：基于TaB2与ZrB2二元难熔金属硼化物复合靶材制备高温光谱选择性吸收涂层
(1).选取厚度为0.8mm、尺寸100mm×100mm、牌号321不锈钢片作基板，并做以下预处理：
1)浓度5％、温度60℃、NaOH碱液清洗10min，去除油迹；
2)4％稀盐酸清洗8min，去除表面氧化薄层；
3)去离子水漂洗；
4)无水乙醇超声波清洗10min，吹干待用；
(2).溅射靶材准备
1)金属硼化物靶材：将纯度≥99.5％以上的TaB2与ZrB2微粉按照配比TaB2：ZrB2＝0.3：0.7称重，置于混料罐中充分搅拌，混合均匀，然后采用热压法烧结制备成直径100mm×厚度6mm靶材，烧结温度1950℃，加压35MPa，制成TaB2与ZrB2二元难熔金属硼化物溅射靶材；
2)红外反射金属层靶材：
靶材材质：W；纯度：≥99.99％；尺寸：直径100mm×厚度6mm；
3)陶瓷介质靶材：
靶材材质：Al2O3；纯度：≥99.99％；尺寸：直径100mm×厚度10mm；
(3).镀膜：
1)将经步骤(1)处理后的不锈钢片固定在磁控溅射镀膜机的基片架上作为阳极。基片架可绕中心轴连续旋转，也可固定在圆周上正对阴极靶的任一确定位置；将步骤(2)所准备的W靶材安装于磁控溅射镀膜机1#阴极靶上，该靶施加直流磁控溅射电源；将步骤(2)准备的TaB2与ZrB2二元难熔金属硼化物靶材安装于磁控溅射镀膜机2#阴极靶上，该靶施加射频磁控溅射电源；将步骤(2)所准备的Al2O3陶瓷靶材安装于磁控溅射镀膜机3#阴极靶上，该靶施加射频磁控溅射电源；调整1#、2#、3#阴极靶与不锈钢基片的靶基距为80mm；
2)抽真空度至本底真空度达到1×10-3Pa后，通入纯度≥99.999％氩气使镀膜室中的压力稳定在1Pa；
3)不锈钢基片预处理：采用直流高能离子清洗，工作气压1Pa，电压1200V，电流1A，清洗时间8min；
4)镀红外反射层：将不锈钢基片转动至基片1#工位(即1#阴极靶前)，开启1#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为3W/cm2，在不锈钢基板上沉积纯W膜作为红外反射层，沉积时间8min，关闭1#阴极靶；
5)镀光谱主吸收层：开启2#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为4W/cm2；开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在1W/cm2，形成2#和3#阴极靶双靶共溅射模式；启动基片架驱动电机，使基片能以线速度1m/min绕中心轴连续转动，当转动到2#和3#阴极靶前，会依次在纯W红外反射层上叠加若干个二元难熔金属硼化物与Al2O3陶瓷介质的复合微层作为光谱主吸收层，沉积时间15min，关闭2#和3#阴极靶；
6)镀光谱辅吸收层：开启2#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为2W/cm2；开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在4W/cm2；形成2#和3#阴极靶双靶共溅射模式；启动基片架驱动电机，使基片能以线速度1m/min绕中心轴连续转动，当转动到2#和3#阴极靶前，会依次在光谱主吸收层上叠加若干个金属硼化物与Al2O3陶瓷介质的复合微层作为光谱辅吸收层，沉积时间16min，关闭2#和3#阴极靶；
7)镀减反射层：将镀好红外反射金属层以及主、辅光谱吸收层的不锈钢基片转动至基片3#工位(即3#阴极靶前)，开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在3W/cm2，沉积一层Al2O3陶瓷膜作为表面减反射层，沉积时间8min，即可制成所述的高温光谱选择性吸收涂层。
所述的一种基于TaB2与ZrB2二元难熔金属硼化物复合靶材制备高温光谱选择性吸收涂层的方法，在步骤2中，难熔金属硼化物靶材是由TaB2与ZrB2二元难熔金属硼化物微粉混合均匀热压烧结制成，TaB2与ZrB2的重量百分比为0.3：0.7。
所述的在步骤3之4)中，纯W红外反射金属层的厚度为300nm。
所述的在步骤3之5)中，光谱主吸收层中均匀分散的TaB2与ZrB2在Al2O3陶瓷介质中的体积百分比为0.75，TaB2与ZrB2以及Al2O3构成的复合膜厚度为60nm，且TaB2与ZrB2呈纳米晶态，Al2O3呈非晶态。
所述的在步骤3之6)中，光谱辅吸收层中均匀分散的TaB2与ZrB2在Al2O3陶瓷介质中的体积百分比为0.30，TaB2与ZrB2以及Al2O3构成的复合膜厚度为75nm，且TaB2与ZrB2呈纳米晶态，Al2O2呈非晶态。
所述的在步骤3之7)中，Al2O3减反射层的厚度为60nm，其晶体结构呈非晶态。
所述的在步骤3中，制成的涂层是一种双吸收层干涉型膜系结构的高温光谱选择性吸收涂层。
所述的在步骤3中，制成的涂层吸收率为96.5％、550℃发射率为0.11，且可稳定工作在560℃真空环境中达25年之久。
实施例10：基于HfB2与ZrB2二元难熔金属硼化物复合靶材制备高温光谱选择性吸收涂层
(1).选取厚度为0.8mm、尺寸50mm×50mm、牌号316L不锈钢片作基板，并做以下预处理：
1)浓度5％、温度60℃、NaOH碱液清洗10min，去除油迹；
2)4％稀盐酸清洗8min，去除表面氧化薄层；
3)去离子水漂洗；
4)无水乙醇超声波清洗10min，吹干待用；
(2).溅射靶材准备
1)金属硼化物靶材：将纯度≥99.5％以上的HfB2与ZrB2微粉按照配比HfB2：ZrB2＝0.5：0.5称重，置于混料罐中充分搅拌，混合均匀，然后采用热压法烧结制备成直径100mm×厚度6mm靶材，烧结温度1950℃，加压35MPa，制成HfB2与ZrB2二元难熔金属硼化物溅射靶材；
2)红外反射金属层靶材：
靶材材质：W；纯度：≥99.99％；尺寸：直径100mm×厚度6mm；
3)陶瓷介质靶材：
靶材材质：Al2O3；纯度：≥99.99％；尺寸：直径100mm×厚度10mm；
(3).镀膜：
1)将经步骤(1)处理后的不锈钢片固定在磁控溅射镀膜机的基片架上作为阳极。基片架可绕中心轴连续旋转，也可固定在圆周上正对阴极靶的任一确定位置；将步骤(2)所准备的W靶材安装于磁控溅射镀膜机1#阴极靶上，该靶施加直流磁控溅射电源；将步骤(2)准备的HfB2与ZrB2二元难熔金属硼化物靶材安装于磁控溅射镀膜机2#阴极靶上，该靶施加射频磁控溅射电源；将步骤(2)所准备的Al2O3陶瓷靶材安装于磁控溅射镀膜机3#阴极靶上，该靶施加射频磁控溅射电源；调整1#、2#、3#阴极靶与不锈钢基片的靶基距为100mm；
2)抽真空度至本底真空度达到1×10-3Pa后，通入纯度≥99.999％氩气使镀膜室中的压力稳定在1Pa；
3)不锈钢基片预处理：采用直流高能离子清洗，工作气压1Pa，电压1200V，电流1A，清洗时间8min；
4)镀红外反射层：将不锈钢基片转动至基片1#工位(即1#阴极靶前)，开启1#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为4W/cm2，在不锈钢基板上沉积纯W膜作为红外反射层，沉积时间10min，关闭1#阴极靶；
5)镀光谱主吸收层：开启2#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为5W/cm2；开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在1.5W/cm2，形成2#和3#阴极靶双靶共溅射模式；启动基片架驱动电机，使基片能以线速度0.8m/min绕中心轴连续转动，当转动到2#和3#阴极靶前，会依次在纯W红外反射层上叠加若干个二元难熔金属硼化物与Al2O3陶瓷介质的复合微层作为光谱主吸收层，沉积时间20min，关闭2#和3#阴极靶；
6)镀光谱辅吸收层：开启2#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为2W/cm2；开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在3.5W/cm2；形成2#和3#阴极靶双靶共溅射模式；启动基片架驱动电机，使基片能以线速度0.8m/min绕中心轴连续转动，当转动到2#和3#阴极靶前，会依次在光谱主吸收层上叠加若干个金属硼化物与Al2O3陶瓷介质的复合微层作为光谱辅吸收层，沉积时间20min，关闭2#和3#阴极靶；
7)镀减反射层：将镀好红外反射金属层以及主、辅光谱吸收层的不锈钢基片转动至基片3#工位(即3#阴极靶前)，开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在3W/cm2，沉积一层Al2O3陶瓷膜作为表面减反射层，沉积时间8min，即可制成所述的高温光谱选择性吸收涂层。
所述的一种基于HfB2与ZrB2二元难熔金属硼化物复合靶材制备高温光谱选择性吸收涂层的方法，在步骤2中，难熔金属硼化物靶材是由HfB2与ZrB2二元难熔金属硼化物微粉混合均匀热压烧结制成，HfB2与ZrB2的重量百分比为0.5：0.5。
所述的在步骤3之4)中，纯W红外反射金属层的厚度为280nm。
所述的在步骤3之5)中，光谱主吸收层中均匀分散的HfB2与ZrB2在Al2O3陶瓷介质中的体积百分比为0.90，HfB2与ZrB2以及Al2O3构成的复合膜厚度为40nm，且HfB2与ZrB2呈纳米晶态，Al2O3呈非晶态。
所述的在步骤3之6)中，光谱辅吸收层中均匀分散的HfB2与ZrB2在Al2O3陶瓷介质中的体积百分比为0.25，HfB2与ZrB2以及Al2O3构成的复合膜厚度为65nm，且HfB2与ZrB2呈纳米晶态，Al2O3呈非晶态。
所述的在步骤3之7)中，Al2O3减反射层的厚度为55nm，其晶体结构呈非晶态。
所述的在步骤3中，制成的涂层是一种双吸收层干涉型膜系结构的高温光谱选择性吸收涂层。
所述的在步骤3中，制成的涂层吸收率为95.4％、550℃发射率为0.108，且可稳定工作在580℃真空环境中达25年之久。
实施例11：基于TaB2、HfB2与ZrB2三元难熔金属硼化物复合靶材制备高温光谱选择性吸收涂层
(1).选取厚度为3.5mm、尺寸50mm×50mm、牌号321不锈钢片作基板，并做以下预处理：
1)浓度6％、温度80℃、NaOH碱液清洗10min，去除油迹；
2)5％稀盐酸清洗10min，去除表面氧化薄层；
3)去离子水漂洗；
4)无水乙醇超声波清洗12min，吹干待用；
(2).溅射靶材准备
1)难熔金属硼化物靶材：将纯度≥99.5％以上的TaB2、HfB2与ZrB2微粉按照配比A：B：C＝0.2：0.2：0.6称重，置于混料罐中充分搅拌，混合均匀，然后采用热压法烧结制备成直径100mm×厚度6mm靶材，烧结温度2050℃，加压25MPa，制成TaB2、HfB2与ZrB2三元难熔金属硼化物溅射靶材；
2)红外反射金属层靶材：
靶材材质：W；纯度：≥99.99％；尺寸：直径100mm×厚度6mm；
3)陶瓷介质靶材：
靶材材质：Al2O3；纯度：≥99.99％；尺寸：直径100mm×厚度10mm；
(3).镀膜：
1)将经步骤(1)处理后的不锈钢片固定在磁控溅射镀膜机的基片架上作为阳极。基片架可绕中心轴连续旋转，也可固定在圆周上正对阴极靶的任一确定位置；将步骤(2)所准备的W靶材安装于磁控溅射镀膜机1#阴极靶上，该靶施加直流磁控溅射电源；将步骤(2)准备的TaB2、HfB2与ZrB2三元难熔金属硼化物靶材安装于磁控溅射镀膜机2#阴极靶上，该靶施加射频磁控溅射电源；将步骤(2)所准备的Al2O3陶瓷靶材安装于磁控溅射镀膜机3#阴极靶上，该靶施加射频磁控溅射电源；调整1#、2#、3#阴极靶与不锈钢基片的靶基距为80mm；
2)抽真空度至本底真空度达到9×10-4Pa后，通入纯度≥99.999％氩气使镀膜室中的压力稳定在0.8Pa；
3)不锈钢基片预处理：采用直流高能离子清洗，工作气压0.8Pa，电压1500V，电流1.2A，清洗时间6min；
4)镀红外反射层：将不锈钢基片转动至基片1#工位(即1#阴极靶前)，开启1#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为3W/cm2，在不锈钢基板上沉积纯W膜作为红外反射层，沉积时间10min，关闭1#阴极靶；
5)镀光谱主吸收层：开启2#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为5W/cm2；开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在2W/cm2，形成2#和3#阴极靶双靶共溅射模式；启动基片架驱动电机，使基片能以线速度0.8m/min绕中心轴连续转动，当转动到2#和3#阴极靶前，会依次在纯W红外反射层上叠加若干个三元难熔金属硼化物与Al2O3陶瓷介质的复合微层作为光谱主吸收层，沉积时间16min，关闭2#和3#阴极靶；
6)镀光谱辅吸收层：开启2#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为2W/cm2；开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在3.5W/cm2；形成2#和3#阴极靶双靶共溅射模式；启动基片架驱动电机，使基片能以线速度0.8m/min绕中心轴连续转动，当转动到2#和3#阴极靶前，会依次在光谱主吸收层上叠加若干个金属硼化物与Al2O3陶瓷介质的复合微层作为光谱辅吸收层，沉积时间20min，关闭2#和3#阴极靶；
7)镀减反射层：将镀好红外反射金属层以及主、辅光谱吸收层的不锈钢基片转动至基片3#工位(即3#阴极靶前)，开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在2.5W/cm2，沉积一层Al2O3陶瓷膜作为表面减反射层，沉积时间10min，即可制成所述的高温光谱选择性吸收涂层。
所述的一种基于TaB2、HfB2与ZrB2三元难熔金属硼化物复合靶材制备高温光谱选择性吸收涂层的方法，在步骤2中，难熔金属硼化物靶材是由TaB2、HfB2与ZrB2三元难熔金属硼化物微粉混合均匀热压烧结制成，TaB2、HfB2与ZrB2的重量百分比为0.2：0.2：0.6。
所述的在步骤3之4)中，纯W红外反射金属层的厚度为300nm。
所述的在步骤3之5)中，光谱主吸收层中均匀分散的TaB2、HfB2与ZrB2在Al2O3陶瓷介质中的体积百分比为0.80，TaB2、HfB2与ZrB2以及Al2O3构成的复合膜厚度为50nm，且TaB2、HfB2与ZrB2和Al2O3均呈非晶态。
所述的在步骤3之6)中，光谱辅吸收层中均匀分散的TaB2、HfB2与ZrB2在Al2O3陶瓷介质中的体积百分比为0.35，TaB2、HfB2与ZrB2以及Al2O3构成的复合膜厚度为70nm，且TaB2、HfB2与ZrB2和Al2O3均呈非晶态。
所述的在步骤3之7)中，Al2O3减反射层的厚度为60nm，其晶体结构呈非晶态。
所述的在步骤3中，制成的涂层是一种双吸收层干涉型膜系结构的高温光谱选择性吸收涂层。
所述的在步骤3中，制成的涂层吸收率为97％、550℃发射率为0.128，且可稳定工作在580℃真空环境中达25年之久。
实施例12：基于TaB2、HfB2与ZrB2三元难熔金属硼化物复合靶材制备高温光谱选择性吸收涂层
(1).选取厚度为5mm、尺寸50mm×50mm、牌号321不锈钢片作基板，并做以下预处理：
1)浓度6％、温度80℃、NaOH碱液清洗10min，去除油迹；
2)5％稀盐酸清洗10min，去除表面氧化薄层；
3)去离子水漂洗；
4)无水乙醇超声波清洗12min，吹干待用；
(2).溅射靶材准备
1)难熔金属硼化物靶材：将纯度≥99.5％以上的TaB2、HfB2与ZrB2微粉按照配比TaB2：HfB2：ZrB2＝0.3：0.3：0.4称重，置于混料罐中充分搅拌，混合均匀，然后采用热压法烧结制备成直径100mm×厚度6mm靶材，烧结温度2050℃，加压30MPa，制成TaB2、HfB2与ZrB2三元难熔金属硼化物溅射靶材；
2)红外反射金属层靶材：
靶材材质：Mo；纯度：≥99.99％；尺寸：直径100mm×厚度6mm；
3)陶瓷介质靶材：
靶材材质：SiO2；纯度：≥99.99％；尺寸：直径100mm×厚度10mm；
(3).镀膜：
1)将经步骤(1)处理后的不锈钢片固定在磁控溅射镀膜机的基片架上作为阳极。基片架可绕中心轴连续旋转，也可固定在圆周上正对阴极靶的任一确定位置；将步骤(2)所准备的Mo靶材安装于磁控溅射镀膜机1#阴极靶上，该靶施加直流磁控溅射电源；将步骤(2)准备的TaB2、HfB2与ZrB2三元难熔金属硼化物靶材安装于磁控溅射镀膜机2#阴极靶上，该靶施加直流磁控溅射电源；将步骤(2)所准备的SiO2陶瓷靶材安装于磁控溅射镀膜机3#阴极靶上，该靶施加射频磁控溅射电源；调整1#、2#、3#阴极靶与不锈钢基片的靶基距为80mm；
2)抽真空度至本底真空度达到8×10-4Pa后，通入纯度≥99.999％氩气使镀膜室中的压力稳定在0.8Pa；
3)不锈钢基片预处理：采用直流高能离子清洗，工作气压0.8Pa，电压1500V，电流1.2A，清洗时间8min；
4)镀红外反射层：将不锈钢基片转动至基片1#工位(即1#阴极靶前)，开启1#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为3W/cm2，在不锈钢基板上沉积纯Mo膜作为红外反射层，沉积时间10min，关闭1#阴极靶；
5)镀光谱主吸收层：开启2#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为3W/cm2；启动基片架驱动电机，使基片能以线速度1m/min绕中心轴连续转动，当转动到2#阴极靶前，会在纯Mo红外反射层上沉积一层三元难熔金属硼化物膜作为光谱主吸收层，沉积时间12min，关闭2#阴极靶；
6)镀光谱辅吸收层：开启2#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为1.5W/cm2；开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在3.5W/cm2；形成2#和3#阴极靶双靶共溅射模式；启动基片架驱动电机，使基片能以线速度1m/min绕中心轴连续转动，当转动到2#和3#阴极靶前，会依次在光谱主吸收层上叠加若干个金属硼化物与SiO2陶瓷介质的复合微层作为光谱辅吸收层，沉积时间16min，关闭2#和3#阴极靶；
7)镀减反射层：将镀好红外反射金属层以及主、辅光谱吸收层的不锈钢基片转动至基片3#工位(即3#阴极靶前)，开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在4W/cm2，沉积一层SiO2陶瓷膜作为表面减反射层，沉积时间8min，即可制成所述的高温光谱选择性吸收涂层。
所述的一种基于TaB2、HfB2与ZrB2三元难熔金属硼化物复合靶材制备高温光谱选择性吸收涂层的方法，在步骤2中，难熔金属硼化物靶材是由TaB2、HfB2与ZrB2三元难熔金属硼化物微粉混合均匀热压烧结制成，TaB2、HfB2与ZrB2的重量百分比为0.3：0.3：0.4。
所述的在步骤3之4)中，纯Mo红外反射金属层的厚度为300nm。
所述的在步骤3之5)中，光谱主吸收层是由TaB2、HfB2与ZrB2三元难熔金属硼化物膜构成，膜层厚度为45nm，且TaB2、HfB2与ZrB2三元难熔金属硼化物膜呈非晶态，在涂层中兼有吸收光谱能量和高温扩散阻挡层作用。
所述的在步骤3之6)中，光谱辅吸收层中均匀分散的TaB2、HfB2与ZrB2在SiO2陶瓷介质中的体积百分比为0.25，TaB2、HfB2与ZrB2以及SiO2构成的复合膜厚度为75nm，且TaB2、HfB2与ZrB2和SiO2均呈非晶态。
所述的在步骤3之7)中，SiO2减反射层的厚度为60nm，其晶体结构呈非晶态。
所述的在步骤3中，制成的涂层是一种双吸收层干涉型膜系结构的高温光谱选择性吸收涂层。
所述的在步骤3中，制成的涂层吸收率为96.2％、550℃发射率为0.13，且可稳定工作在620℃真空环境中达25年之久。
实施例13：基于TaB2、HfB2与ZrB2三元难熔金属硼化物复合靶材制备高温光谱选择性吸收涂层
(1).选取厚度为2mm、尺寸100mm×100mm、牌号321不锈钢片作基板，并做以下预处理：
1)浓度6％、温度80℃、NaOH碱液清洗10min，去除油迹；
2)5％稀盐酸清洗10min，去除表面氧化薄层；
3)去离子水漂洗；
4)无水乙醇超声波清洗12min，吹干待用；
(2).溅射靶材准备
1)难熔金属硼化物靶材：将纯度≥99.5％以上的TaB2、HfB2与ZrB2微粉按照配比TaB2：HfB2：ZrB2＝0.4：0.4：0.2称重，置于混料罐中充分搅拌，混合均匀，然后采用热压法烧结制备成直径100mm×厚度6mm靶材，烧结温度2050℃，加压35MPa，制成TaB2、HfB2与ZrB2三元难熔金属硼化物溅射靶材；
2)红外反射金属层靶材：
靶材材质：W；纯度：≥99.99％；尺寸：直径100mm×厚度6mm；
3)陶瓷介质靶材：
靶材材质：Al2O3；纯度：≥99.99％；尺寸：直径100mm×厚度10mm；
(3).镀膜：
1)将经步骤(1)处理后的不锈钢片固定在磁控溅射镀膜机的基片架上作为阳极。基片架可绕中心轴连续旋转，也可固定在圆周上正对阴极靶的任一确定位置；将步骤(2)所准备的W靶材安装于磁控溅射镀膜机1#阴极靶上，该靶施加直流磁控溅射电源；将步骤(2)准备的TaB2、HfB2与ZrB2三元难熔金属硼化物靶材安装于磁控溅射镀膜机2#阴极靶上，该靶施加直流磁控溅射电源；将步骤(2)所准备的Al2O3陶瓷靶材安装于磁控溅射镀膜机3#阴极靶上，该靶施加射频磁控溅射电源；调整1#、2#、3#阴极靶与不锈钢基片的靶基距为80mm；
2)抽真空度至本底真空度达到8×10-4Pa后，通入纯度≥99.999％氩气使镀膜室中的压力稳定在0.8Pa；
3)不锈钢基片预处理：采用直流高能离子清洗，工作气压0.8Pa，电压1500V，电流1.2A，清洗时间8min；
4)镀红外反射层：将不锈钢基片转动至基片1#工位(即1#阴极靶前)，开启1#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为3.5W/cm2，在不锈钢基板上沉积纯W膜作为红外反射层，沉积时间15min，关闭1#阴极靶；
5)镀光谱主吸收层：开启2#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为3W/cm2；启动基片架驱动电机，使基片能以线速度1m/min绕中心轴连续转动，当转动到2#阴极靶前，会在纯W红外反射层上沉积一层三元难熔金属硼化物膜作为光谱主吸收层，沉积时间20min，关闭2#阴极靶；
6)镀光谱辅吸收层：开启2#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为1.5W/cm2；开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在3.5W/cm2；形成2#和3#阴极靶双靶共溅射模式；启动基片架驱动电机，使基片能以线速度1m/min绕中心轴连续转动，当转动到2#和3#阴极靶前，会依次在光谱主吸收层上叠加若干个金属硼化物与Al2O3陶瓷介质的复合微层作为光谱辅吸收层，沉积时间25min，关闭2#和3#阴极靶；
7)镀减反射层：将镀好红外反射金属层以及主、辅光谱吸收层的不锈钢基片转动至基片3#工位(即3#阴极靶前)，开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在4W/cm2，沉积一层Al2O3陶瓷膜作为表面减反射层，沉积时间15min，即可制成所述的高温光谱选择性吸收涂层。
所述的一种基于TaB2、HfB2与ZrB2三元难熔金属硼化物复合靶材制备高温光谱选择性吸收涂层的方法，在步骤2中，难熔金属硼化物靶材是由TaB2、HfB2与ZrB2三元难熔金属硼化物微粉混合均匀热压烧结制成，TaB2、HfB2与ZrB2的重量百分比为0.4：0.4：0.2。
所述的在步骤3之4)中，纯W红外反射金属层的厚度为500nm。
所述的在步骤3之5)中，光谱主吸收层是由TaB2、HfB2与ZrB2三元难熔金属硼化物膜构成，膜层厚度为65nm，且TaB2、HfB2与ZrB2三元难熔金属硼化物膜呈非晶态，在涂层中兼有吸收光谱能量和高温扩散阻挡层作用。
所述的在步骤3之6)中，光谱辅吸收层中均匀分散的TaB2、HfB2与ZrB2在Al2O3陶瓷介质中的体积百分比为0.25，TaB2、HfB2与ZrB2以及Al2O3构成的复合膜厚度为90nm，且TaB2、HfB2与ZrB2和Al2O3均呈非晶态。
所述的在步骤3之7)中，Al2O3减反射层的厚度为100nm，其晶体结构呈非晶态。
所述的在步骤3中，制成的涂层是一种双吸收层干涉型膜系结构的高温光谱选择性吸收涂层。
所述的在步骤3中，制成的涂层吸收率为93.5％、550℃发射率为0.13，且可稳定工作在500℃大气环境中达25年之久。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种基于难熔金属硼化物的高温光谱选择性吸收涂层的制备方法，其特征在于步骤为：
涂层采用磁控溅射镀膜沉积在不锈钢表面：
（1）基片准备：
选取厚度为0.2～8 mm，尺寸40 ~120mm×40 ~120 mm不锈钢片作基板，并做以下预处理：
1）浓度为5～10 %、温度60～80 ℃、碱液清洗5～10 min，去除油迹；
2）4～8%稀盐酸清洗3～8 min，去除表面氧化薄层；
3）清水漂洗；
4）无水乙醇超声波清洗5～10 min，吹干待用；
（2）溅射靶材准备：
1）难熔金属硼化物靶材：
将纯度≥99.5%的TaB2、HfB2以及ZrB2难熔金属硼化物微粉按照配比A：B：C称重， 0≤A≤1、0≤B≤1、0≤C≤1，且A+B+C=1；当A=1或B=1或C=1，表示构成难熔金属硼化物靶材的成份仅为一元金属硼化物；当仅有A=0或B=0或C=0，表示构成难熔金属硼化物靶材的成份为二元金属硼化物；当A、B、C全不为0时，表示金属硼化物靶材由TaB2、HfB2以及ZrB2三元难熔金属硼化物按对应比例构成；
将按设定配比称重的难熔金属硼化物微粉置于混料罐中充分搅拌，混合均匀，然后采用热压法烧结制备成直径50～150mm×厚度4～10mm靶材，烧结温度1800～2100℃，加压20～40MPa，制成难熔金属硼化物靶材；
2）红外反射层靶材：
靶材材质：W或Mo；纯度：99.9～99.999%，尺寸：直径50～150mm×厚度4～10mm；
3）陶瓷介质靶材：
靶材材质：Al2O3或SiO2；纯度：99.9～99.999%；尺寸：直径50～150mm×厚度4～10mm；
（3）镀膜：
1）将经步骤（1）处理后的不锈钢片固定在磁控溅射镀膜机的基片架上作为阳极，基片架可绕中心轴连续旋转，也可固定在圆周上正对阴极靶的任一确定位置；将步骤（2）所准备的W或Mo金属靶材安装于磁控溅射镀膜机1#阴极靶上，该靶可施加直流磁控溅射电源；将步骤（2）准备的难熔金属硼化物靶材安装于磁控溅射镀膜机2#阴极靶上，该靶可施加射频磁控溅射电源或直流磁控溅射电源；将步骤（2）所准备的Al2O3或SiO2陶瓷靶材安装于磁控溅射镀膜机3#阴极靶上，该靶可施加射频磁控溅射电源；调整1#、2#、3#阴极靶与不锈钢基片的靶基距在60～120 mm之间；
2）抽真空度至本底真空度达到2 × 10-4～2 × 10-3Pa后，通入纯度≥99.999%氩气使镀膜室中的工作压力稳定在0.3～2.0 Pa范围；
3）不锈钢基片预处理：可选择高能离子清洗或者反溅射刻蚀，以提高涂层的附着性能；如采用直流高能离子清洗：工作气压0.5~2 Pa，电压1000~1800 V，电流0.5～2 A，清洗时间3～10min；
4）镀红外反射层：将不锈钢基片转动至基片1#工位，开启1#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为2～6 W/cm2，在不锈钢基板上沉积纯W或纯Mo红外反射层，沉积时间5～15min，关闭1#阴极靶；
5）镀光谱主吸收层：开启2#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为2～6 W/cm2，开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在0～5 W/cm2，形成2#和3#阴极靶双靶共溅射模式；启动基片架驱动电机，使基片能以线速度0.2～1 m/min绕中心轴连续转动，当转动到2#和3#阴极靶前，会依次在红外反射层上叠加若干个金属硼化物与Al2O3或SiO2的复合微层作为光谱主吸收层；沉积时间5～20 min，关闭2#和3#阴极靶；
6）镀光谱辅吸收层：开启2#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度为1～4 W/cm2；开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在2～5 W/cm2；形成2#和3#阴极靶双靶共溅射模式；启动基片架驱动电机，使基片能以线速度0.2～1 m/min绕中心轴连续转动，当转动到2#和3#阴极靶前，会依次在光谱主吸收层上叠加若干个金属硼化物与Al2O3或SiO2的复合微层作为光谱辅吸收层，沉积时间5～25min，关闭2#和3#阴极靶；
7）镀减反射层：将镀好红外反射金属层以及主、辅光谱吸收层的不锈钢基片转动至基片3#工位，开启3#阴极靶，调节其溅射镀膜功率密度在2～6 W/cm2，沉积一层Al2O3或SiO2陶瓷膜作为表面减反射层，沉积时间5～15 min，即可制成所述的高温光谱选择性吸收涂层；
由所述方法制备的基于难熔金属硼化物的高温光谱选择性吸收涂层，是在基板上设有红外反射层，在红外反射层上顺序设有光谱主吸收层、光谱辅吸收层和减反射层，其特征在于所述的光谱主吸收层由难熔金属硼化物TaB2或HfB2或ZrB2中的一种或多种混合构成，薄膜厚度为20～100 nm，金属硼化物结构呈非晶态或纳米晶态；所述的光谱主吸收层还包括有由难熔金属硼化物TaB2或HfB2或ZrB2中的一种或多种混合均匀分散在Al2O3或SiO2陶瓷介质中构成复合层，复合层厚度为40～160 nm，复合层中难熔金属硼化物在Al2O3或SiO2陶瓷介质中的体积百分比为0.55~0.95，且难熔金属硼化物呈非晶态或纳米晶态；所述的红外反射层是含量为99.9~99.999%的W 或含量为99.9~99.999%的Mo高熔点金属薄膜，薄膜厚度为100～800 nm；所述的光谱辅吸收层由难熔金属硼化物TaB2或HfB2或ZrB2中的一种或多种混合均匀分散在Al2O3或SiO2陶瓷介质中构成复合层，复合层厚度为40～160 nm，复合层中难熔金属硼化物在Al2O3或SiO2陶瓷介质中的体积百分比为0.15~0.60，且难熔金属硼化物呈非晶态或纳米晶态；所述的减反射层为Al2O3或SiO2陶瓷介质膜, 膜层厚度为50～120 nm；所述的光谱主吸收层、光谱辅吸收层及减反射层中的Al2O3或SiO2陶瓷介质结构均呈非晶态。
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