CN110908027A

CN110908027A - 一种耐高温且防腐的高反射镜面涂层膜系

Info

Publication number: CN110908027A
Application number: CN201911417120.0A
Authority: CN
Inventors: 马丁·森斯; 眭凌杰; 万叙宏; 孙伟明; 廖永盛; 张燕华
Original assignee: Fujian Xin Yue Metal Material Science And Technology Ltd
Current assignee: Fujian Xin Yue Metal Material Science And Technology Ltd
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2020-03-24

Abstract

一种耐高温且防腐的高反射镜面涂层膜系，涉及薄膜镀制技术领域，包括金属基材，其镀膜面依次镀有第一辅助膜层、高反射银膜层、第二辅助膜层、低折射率涂层以及高折射率涂层，其中，第一、第二辅助膜层都是采用共同溅射工艺所镀金属:氮化硅(Me:Si)N_X化合物，是多功能性综合辅助层，可提供附着促进、扩散阻挡以及防氧化的作用，保证该高反射镜面涂层膜系在高温和腐蚀环境条件下具有耐用高、可靠性高等优点。作为优选，第一、第二辅助膜层中的金属或金属合金相同。作为优选，第一辅助膜层与高反射银膜层之间还设有金属界面层，用于进一步抑制银原子的横向迁移。

Description

一种耐高温且防腐的高反射镜面涂层膜系

技术领域

本发明涉及薄膜镀制技术领域，更具体地说是指一种耐高温且防腐的高反射镜面涂层膜系。

背景技术

高反射镜面反射器广泛应用于照明工程、设备应用，比如:闪光灯、投影仪、太阳能收集和装饰应用，其新兴市场的要求是在聚光太阳能（CSP）领域的应用以及在MC-COB模块中作为LED的背反射器的应用。

一种现有技术是将具有高反射率的材料，比如铝或银，镀在金属基材上来制造表面反射器。此外，通常会将耐久和反射增强层额外地应用于铝或银涂层上，最常见的是在金属基材上镀覆一个高反射涂层，比如铝或银；再在高反射涂层上镀覆一个单一膜层构成的体系，比如氮化硅（SiNx）或氮氧化硅（SiOxNy）。

更广泛使用的是在高反射涂层上包含至少两种额外涂层的涂层系统。为了提高反射率，该涂层系统首先需要一个低折射率涂层，通常为氧化硅（SiOx）、氟化镁（MgF2）、氧化铝（AlOx）或氧化硅铝的混合物（SiAlxOy）。该涂层系统还需要一个高折射率涂层，也是最上部涂层，通常为氧化钛（TiOx）、氧化铌（NbOx）或氧化锆（ZrOx）。例如从金属基材开始到最外面的涂层依次为:金属基材/铝（Al）/二氧化硅（SiO2）/二氧化钛（TiO2）。

但在可见光波长380纳米到780纳米范围内，银的反射率可以达到98%，而铝的反射率最大值不会超过92%。因此，以银为反射基底的涂层更适合用于制造拥有最高反射率的表面反射器。但银其属于贵金属，拥有较弱的亲和力。它的低化学键合作用使其应用在涂层中时会出现问题，导致银不能很好地附着在许多材料上。尤其是在许多类型的氧化物上，银的附着性表现特别差，进一步导致其不能形成像天然阻挡层作用那样的自钝化薄膜。这也使得银对腐蚀更加敏感。现有已知的银基涂层膜系存在附着性差、稳定性差、不耐高温、防腐性差等缺点。因此，在铝板材基材上涂覆具有能耐高温，防腐蚀性能好等优点的高稳定性银基涂层膜系成为了近些年人们的重点研究项目。

发明内容

本发明提供的一种耐高温且防腐的高反射镜面涂层膜系，其目的在于现有技术中存在的上述问题。

本发明采用的技术方案如下:

一种耐高温且防腐的高反射镜面涂层膜系,包括具有至少一镀膜面的金属基材，上述镀膜面从内至依次镀有以下层:第一辅助膜层，选用第一金属:氮化硅(Me₁:Si)N_X化合物；其中，Me₁表示第一金属或第一金属合金，Si表示硅或硅合金，(Me₁:Si)表示Me₁与Si之间的比例，指数X表示氮元素N的反应系数；高反射银膜层，选用银合金或者纯度至少为3N的银；第二辅助膜层，选用第二金属:氮化硅(Me₂:Si)N_X化合物；其中，Me₂表示第二金属或第二金属合金，Si表示硅或硅合金，(Me₂:Si)表示Me₂与Si之间的比例，指数X表示氮元素N的反应系数；低折射率涂层；高折射率涂层。

进一步，上述第一辅助膜层与高反射银膜层之间还设有金属界面层。作为优选，金属界面层为第一金属或第一金属合金层。

进一步，上述第一金属与第二金属为同一种金属或金属合金。

进一步，上述第一辅助膜层和第二辅助膜层可以各自为钛:氮化硅(Ti:SiAl)N_X化合物，铬:氮化硅(Cr:SiAl)N_X化合物，镍铬合金:氮化硅(NiCr:SiAl)N_X化合物或者镍钒合金:氮化硅(NiV:SiAl)N_X化合物中的任意一种。

进一步，比例(Me₁:Si)与比例(Me₂:Si)各自可以被调整到纯金属为主导，纯硅/硅合金为主导或者前两者之间的任意混合比例。

更进一步，比例(Me₁:Si)与比例(Me₂:Si)各自均应该介于10%:90%至60%:40%之间的任意比例，使各自化合物的结构为非晶状态或者至少为微晶嵌入的非晶状态。

进一步，上述第一辅助膜层的厚度在2nm至50nm之间，高反射银膜层的厚度在30nm到200nm之间，第二辅助膜层的厚度在0.5nm至20nm之间。

进一步，上述金属基材的镀膜面具有使其表面光滑和/或增加表面硬度的基材表面处理层。

更进一步，上述第一辅助膜层是厚度在10nm至30nm之间且比例(NiCr:SiAl)为50%:50%的镍铬合金:氮化硅(NiCr:SiAl)N_X化合物；上述高反射银膜层是厚度在80nm到120nm之间且纯度至少3N的银；上述第二辅助膜层是厚度为3nm且比例(NiCr:SiAl)在10%:90%至60%:40%之间的镍铬合金:氮化硅(NiCr:SiAl)N_X化合物，或者是厚度在2nm至5nm之间且比例(Cr:SiAl)在10%:90%至60%:40%之间的铬:氮化硅(Cr:SiAl)N_X化合物。

进一步，上述第一辅助膜层与高反射银膜层之间还设有金属界面层，该金属界面层厚度不超过30nm的铬层或者镍铬合金层。

进一步，上述金属基材为镀膜面具有氧化铝薄膜层的铝或铝合金；上述低折射率涂层为氧化硅SiO_x或者硅:氧化铝(Si:Al)O_x，高折射率涂层为氧化钛TiO_x。

进一步，上述第一辅助膜层为第一金属或第一金属合金的浓度从金属基材至高反射银膜层先逐渐变小再逐渐变大的渐变结构；上述第二辅助膜层为第二金属或第二金属合金的浓度从高反射银膜层至低折射率涂层逐渐变小的渐变结构。

进一步，上述第一辅助膜层和第二辅助膜层各自都可以通过共同溅射工艺从不同的溅射靶材或通过使用已经混合好的溅射靶材在溅射工艺中产生，其中，制备第一辅助膜层所用的共同溅射工艺至少由两组双磁控管构成，从第一组双磁控管的共同溅射工艺得到的化合物膜层的浓度梯度被设计成最高含量金属浓度朝向金属基材，从第二组或最后一组双磁控管的共同溅射工艺得到的化合物膜层的浓度梯度被设计成最高含量金属浓度朝向高反射银膜层；制备第二辅助膜层所用的共同溅射工艺至少由一组双磁控管构成，从各组双磁控管的共同溅射工艺得到的化合物膜层的浓度梯度被设计成最高含量的金属浓度朝向高反射银膜层。

和现有的技术相比，本发明的优点在于:

其一、本发明公开的高反射镜面涂层膜系，将高反射银膜层夹设于均由金属:氮化硅化合物构成的第一辅助膜层和第二辅助膜层之间，是多功能性综合辅助层，提供附着促进、扩散阻挡以及防氧化的作用，保证该高反射镜面涂层膜系在高温和腐蚀环境条件下具有耐用高、可靠性高等优点。

其二、本发明中，第一辅助膜层与高反射银膜层之间还设有金属界面层，用于进一步抑制银原子的横向迁移。作为优选，该金属界面层与第一辅助膜层的金属或金属合金成分相同，让整个膜系的复杂性就不会增加很多，可以很好的控制成本。

其三、本发明中，第一辅助膜层是厚度在10nm至30nm之间且比例(NiCr:SiAl)为50%:50%的镍铬合金:氮化硅(NiCr:SiAl)N_X化合物，让第一辅助膜层具有附着促进、扩散阻挡和防氧化作用以外。第二辅助膜层是厚度为3nm且比例(NiCr:SiAl)在10%:90%至60%:40%之间的镍铬合金:氮化硅(NiCr:SiAl)N_X化合物，或者是厚度在2nm至5nm之间且比例(Cr:SiAl)在10%:90%至60%:40%之间的铬:氮化硅(Cr:SiAl)N_X化合物，让第二辅助膜层具有附着促进、扩散阻挡和防氧化作用，其扩散阻挡和防氧化尤为突出，同时还具有良好的透光性。

其四、本发明中，第一辅助膜层和第二辅助膜层都通过共同溅射工艺产生，以便于可以按需设计金属组分与硅组分之间的比例，满足本发明的制备需要。

附图说明

图1为本发明不含金属界面层时的涂层膜系结构示意图。

图2为本发明含金属界面层时的涂层膜系结构示意图。

图3为银与铝的光谱反射率对比图。

图4为共同溅射方法的原理图。

图5为采用共同溅射工艺所镀第一辅助膜层浓度梯度的分布图。

图6为采用共同溅射工艺所镀第二辅助膜层浓度梯度的分布图。

具体实施方式

下面参照附图说明本发明的具体实施方式。为了全面理解本发明，下面描述到许多细节，但对于本领域技术人员来说，无需这些细节也可实现本发明。

参考图1至图6，一种耐高温且防腐的高反射镜面涂层膜系,包括具有至少一个镀膜面的金属基材SO。该金属基材SO包括但不限于，由厚度为0.1mm到1.5mm之间、幅宽500mm到1500mm之间的金属带卷材或片材组成。例如对于片材最小可为长10cm，而对于卷绕的金属带材，最大长度可达几千米。作为优选，上述金属基材SO由铝或者铝合金构成。

此外，金属基材SO的镀膜面具有一个表面处理涂层SF，其具有使表面光滑和/或增加表面硬度的功能。

具体方案是，上述金属基材SO由铝构成，且该铝的镀膜面通过阳极氧化工艺在铝的镀膜面建立一层氧化铝薄膜，由该氧化铝薄膜充当上述表面处理涂层SF。当然，表面处理涂层SF并不局限于氧化铝薄膜，可以是由一种涂覆的清漆制成，或者仅由经过高度抛光的金属表面构成。

金属基材SO的镀膜面从内至依次镀有第一辅助膜层L10、高反射银膜层L20、第二辅助膜层L30、低折射率涂层L40以及高折射率涂层L50。

作为优选，在第一辅助膜层L10与高反射银膜层L20之间加设一个金属界面层L12，即金属基材SO的镀膜面从内至依次镀有以第一辅助膜层L10、金属界面层L12、高反射银膜层L20、第二辅助膜层L30、低折射率涂层L40以及高折射率涂层L50。

为了便于理解，下面对各涂层的选材以及制备工艺等进行分层详解，但这并不代表该涂层膜系中的各层之间可完全相互独立，互不影响。

高反射银膜层L20，选用银合金或纯度至少3N的银，通过磁控溅射、电弧蒸发或电子束蒸发制备高反射率涂层，保证本发明在可见光波长380纳米到2500纳米范围内具有高反射率。为了保证不透光，高反射银膜层L20的厚度优选在30nm到200nm之间。具体地，选用厚度在80nm至120nm之间且纯度至少3N的银。

当用电子束蒸发来沉积该高反射银膜层L20的时候，那么需要先通过磁控溅射在电子束蒸镀层下方即金属基材SO的镀膜面镀制一个额外的纯银或银合金膜层，为电子束蒸镀层提供种晶的作用。

第一辅助膜层L10，选用第一金属:氮化硅(Me₁:Si)N_X化合物。需要说明的是:这里的(Me₁:Si)N_X并非化学式，只是一种文字表述方便而设计的表达式。其中，Me₁表示第一金属或第一金属合金；Si表示硅或硅合金；(Me₁:Si)表示Me₁与Si之间的比例，这个比例(Me₁:Si)可以优选地被调整为100%:0%，或者被调整为0%:100%，又或者是介于前两者之间任意比例的混合物。这里的指数X表示氮元素N的反应系数。反应系数X可以在X=0和X=1之间变化，这里X=0代表0%反应，而X=1则代表100%反应。此外，作为优选，第一辅助膜层为第一金属或第一金属合金的浓度从金属基材SO至高反射银膜层L20先逐渐变小再逐渐变大的渐变结构。

第二辅助膜层L30，选用第二金属:氮化硅(Me₂:Si)N_X化合物。需要说明的是:这里的Me₂:Si)N_X并非化学式，只是一种文字表述方便而设计的表达式。其中，Me₂表示第二金属或第二金属合金，Si表示硅或硅合金，(Me₂:Si)表示Me₂与Si之间的比例，这个比例(Me₂:Si)可以优选地被调整为100%:0%，或者被调整为0%:100%，又或者是介于前两者之间任意比例的混合物。这里的指数X表示氮元素N的反应系数。反应系数X可以在X=0和X=1之间变化，这里X=0代表0%反应，而X=1则代表100%反应。此外，作为优选，上述第二辅助膜层为第二金属或第二金属合金的浓度从高反射银膜层L20至低折射率涂层L40逐渐变小的渐变结构。

选用第一辅助膜层L10和第二的辅助膜层选材的具体原由如下:

第一辅助膜层L10需要能够提供良好的附着和扩散阻挡的性质，最好也是一个能够防止银在高温下氧化的有效的膜层。应当通过以下手段，特别是在高温条件下防止银膜层的氧化:a)占据银膜层的界面原子和b)阻隔气态物质，例如可以是来自金属基材SO表面释放的物质，特别是来自阳极氧化层；或者也可以是来自外界含有反应性气体的气体氛围。

一个用于选择具有有效扩散阻挡性质的材料的指导方向是根据菲克第一定律:

其中J(mol*m^-2*s^-1)描述了扩散组分的通量，∂C/∂x(mol*m^-4)描述了在扩散路径或扩散程x和扩散系数D(m²*s^-1)之上的两种扩散组分之间的浓度梯度。扩散系数D是描述扩散过程的速度一个度量，与温度有关。为了有效地抑制银和铝之间的金属间扩散，所选择的扩散阻挡材料的扩散系数应该足够低，且在较高的温度下也应如此。

作者Kulczyk-Malecka和Justyna在他们2012年曼彻斯特城市大学的博士论文“增韧低辐射Low-E涂层的扩散研究”中提供了一些针对通过某些扩散阻挡层的银原子进行扩散测得的扩散系数。这些数据将对这里考虑的材料产生具有代表性的印象:

薄膜材料	<i>D</i><sub><i>Ag</i></sub><i>(m</i><sup><i>2</i></sup><i>*s</i><sup><i>-1</i></sup><i>)</i>银的扩散系数
		二氧化钛（TiO<sub>2</sub>）	7.5E<sup>-19</sup>(200°C)…1.6E<sup>-18</sup>(600°C)
氮化硅（SiN<sub>x</sub>）	1.0E<sup>-20</sup>…5.5E<sup>-20</sup>（所有都为650°C）

从上述数据上可见，在适用的温度范围内，氮化硅拥有对银的扩散系数比二氧化钛对银的扩散系数要低一个数量级。

许多其它文献表明，氮化硅也是一种有效的防潮、防氧扩散的阻隔层材料。氮化硅的优点是它的非晶结构，即使在更高的温度下也会保持非晶状态。因此，使用氮化硅基的阻隔和附着层来实现阻隔的性质。

氮化硅的缺点是它与银的附着性差。因此，需要附着力促进成分来形成氮化硅基的化合物层。有前景的材料是金属，特别是能够与氮发生部分反应和能够容易地与氮混合的金属。这类金属或金属合金能进一步与银形成稳定的键合以便实现a)附着的可能性和b)防止银表面原子的氧化。

为了保证第一辅助膜层L10和第二辅助膜层L30为非晶状态或至少为嵌入微晶的非晶状态，比例(Me₁:Si)和比例(Me₂:Si)中的硅比重都应当至少为40%。为了保证附着促进作用，比例(Me₁:Si)与比例(Me₂:Si)中的金属比重都应当至少为10%。因此，比例(Me₁:Si)和比例(Me₂:Si)各自均在10%:90%至60%:40%之间。

第一辅助膜层L10和第二辅助膜层L30各自可以为钛:氮化硅(Ti:SiAl)N_X化合物，铬:氮化硅(Cr:SiAl)N_X化合物，镍铬合金:氮化硅(NiCr:SiAl)N_X化合物或者镍钒合金:氮化硅(NiV:SiAl)N_X化合物中的任意一种。

第一辅助膜层L10处于高反射银膜层L20的下方，需具有附着促进、扩散阻挡和防氧化作用，以附着促进尤为重要，所以第一辅助膜层L10需较厚，并且金属成分需有一定保证。第二辅助膜层L30处于高反射银膜层L20的上方需有附着促进、扩散阻挡和防氧化作用，以扩散阻挡和防氧化尤为重要，除此之外还需要保证其透光性，因此第二辅助膜层L30需较薄，并且硅成分需有一定保证。而从我们的测试中，我们发现使用(NiCr:SiAl)Nx能够在长时间高温稳定性上获得最佳的表现；使用(Cr:SiAl)Nx时不仅能够获得良好的长时间高温稳定性，而且同时具有更高的光学性能。

因此，第一辅助膜层L10选用厚度在10nm至30nm之间且比例(NiCr:SiAl)为50%:50%的镍铬合金:氮化硅(NiCr:SiAl)N_X化合物。第二辅助膜层L30选用选用厚度在2nm至5nm之间且比例(Cr:SiAl)在10%:90%至60%:40%之间的铬:氮化硅(Cr:SiAl)N_X化合物，或者厚度为3nm且比例(Cr:SiAl)在10%:90%至60%:40%之间的镍铬合金:氮化硅(NiCr:SiAl)N_X化合物。

第一辅助膜层L10和第二辅助膜层L30各自通过共同溅射工艺从不同的溅射靶材或通过使用已经混合好的溅射靶材在溅射工艺中产生。下面以从不同的溅射靶材在溅射工艺中产生为例详细说明。

每个共同溅射工艺由一个双磁控管配置构成，包含一个溅射靶材A和一个溅射靶材B。溅射靶材A包含材料A(MatA)，而溅射靶材B包含材料B(MatB)。如果MatA含有金属或金属合金，那么MatB则应为硅或硅合金。如果MatB含有一种金属或金属合金，那么MatA则应为硅或硅合金。

关于材料的排列，MatA是否含有金属或金属合金，或者MatB是否含有金属或金属合金取决于在涂层结构中的沉积顺序。根据沉积顺序，金属或金属合金应该朝向金属基材SO表面经过处理的表面处理涂层SF或者高反射银膜层L20。因此，在拥有一个浓度配比渐变的化合物膜层中，含有最高金属-氮化物梯度的化合物膜层那一侧与表面处理涂层SF或者高反射银膜层L20形成了界面。

每个溅射靶材都可以由独立于协同靶材的工艺功率来驱动和运行。因此来自靶材MatA(VA)的蒸气流量与来自靶材MatB(VB)的蒸气流量是不同的。在基材上，两种蒸气流量混合到一起形成一个新的膜层。通过添加一种反应气体，比如氮气，沉积的膜层将会发生反应形成混合的化合物膜层。这种共同溅射薄膜通常不是均匀混合的，但含有一定的渐变分布。这种渐变的分布取决于溅射材料流量的倾斜角度、溅射靶材之间的距离以及在溅射靶材上的功率分布。在磁控管系统中使用可旋转靶材，溅射流量的倾斜角可以通过将定位在溅射靶材材料部分下方的磁体系统倾斜一定的角度来很容易地调整。

图4中的(RA+B)给出了在基材表面上沉积率的总体分布情况的例子。在这个例子中，蒸气流量(VA)分量为60%，而(VB)分量为40%。很明显，蒸气流量(VA)对(RA+B)的贡献更大。(RA)仅给出了蒸气流量(VA)的沉积率分布，而(RB)仅给出了蒸气流量(VB)的沉积率分布。在MatA和MatB之间的混合物中可以得出相应的渐变梯度。这种共同溅射薄膜的渐变结构是没有问题的，而且甚至是化合物膜层设计所想要实现的。

本发明中，第一辅助膜层L10为渐变结构，制备其所用的共同溅射工艺至少由两组双磁控管构成，从第一组双磁控管的共同溅射工艺得到的化合物膜层的浓度梯度被设计成最高含量金属浓度朝向金属基材SO，从第二组或最后一组双磁控管的共同溅射工艺得到的化合物膜层的浓度梯度被设计成最高含量金属浓度朝向高反射银膜层L20。

具体地，用于制备第一辅助膜层L10的第一金属组分所使用的溅射靶材可以是钛靶、铬靶、镍铬靶、镍钒靶或者其它含有钛、铬或镍的合金。硅组分所使用的溅射靶材是由纯硅靶、硅铝合金靶、硅铬合金靶、硅钛合金靶或者其它以硅为主导的合金。

更具体地，当第一辅助膜层L10为镍铬合金:氮化硅(NiCr:SiAl)N_X化合物时，第一金属组分所使用的溅射靶材为镍铬靶，优选镍80%:铬20%的合金；硅组分所使用的溅射靶材为硅铝合金靶，优选硅含量高于80%；并且比例(NiCr:SiAl)优选50%:50%。图5所示为采用共同溅射工艺所镀第一辅助膜层L10的浓度梯度分布图。通过在MatA为0°和MatB为0°的标准倾斜角度的情况下得到的溅射材料流量我们获得了满意的结果，但是其它倾斜角度也可以作为进一步优化的尝试。

本发明中，第二辅助膜层L30为渐变结构，制备第二辅助膜层L30所用的共同溅射工艺至少由一组双磁控管构成，从各组双磁控管的共同溅射工艺得到的化合物膜层的浓度梯度被设计成最高含量的金属浓度朝向高反射银膜层L20。

具体地，用于制备第二辅助膜层L30的第二金属组分所使用的溅射靶材可以是钛靶、铬靶、镍铬靶、镍钒靶或者其它含有钛、铬或镍的合金，优选为镍铬靶或铬靶；用于制备第二辅助膜层L30的硅组分所使用的溅射靶材是由纯硅靶、硅铝合金靶、硅铬合金靶、硅钛合金靶或者其它以硅为主导的合金。

更具体地，当第二辅助膜层L30为铬:氮化硅(Cr:SiAl)N_X化合物时，第二金属组分所使用的溅射靶材是铬靶，硅组分所使用的溅射靶材是硅铝合金靶，优选硅含量高于80%；并且比例(Cr:SiAl)优选在10%:90%至60%:40%之间。

图6所示为采用共同溅射工艺所镀第二辅助膜层L30的浓度梯度分布图。对于MatA所溅射材料流量的最佳倾斜角度取决于所使用的金属/金属合金。例如，对于(Cr:SiAl)Nx化合物，我们发现最佳的倾斜角度为-20°，而对于(NiCr:SiAl)N_X化合物，我们发现最佳的倾斜角度为20°。在此，MatB所溅射材料的流量，即贡献硅/硅合金氮化物给第二辅助膜层L30的部分，首选的倾斜角度我们发现是0°。

PVD（物理气相沉积）涂层的一个关键问题是可能在涂层中存在所谓的针孔。这些针孔可能仍然会充当潮湿的传导通道。根据针孔尺寸大小和密度的不同，这些针孔大小的缺陷可能会在长期暴露于极端潮湿的环境中产生恶化。这种效应被广泛地解释为银原子的横向迁移。

因此在第一辅助膜层L10与高反射银膜层L20之间应用一个朝向高反射银膜层L20的金属界面层L12，用于抑制银原子的横向迁移。构成金属界面层L12的金属应当相比银具有有一个更高的溶解度，较高的内聚能或结合能，较低的晶格失配，建立一个良好的金属键合等。考虑到具有相对银具有较高溶解度的金属，比如:铝或铜可能对抑制银的横向迁移有一定的作用，但也可能存在一些缺点，比如若溶解到银当中会导致银的初始反射率降低。在第一辅助膜层L10和高反射银膜层L20之间添加一个纯金属薄膜将会增加成本，但是若该纯金属与第一辅助膜层L10中所使用的金属成分，那么整个涂层膜系的复杂性就不会增加很多，可以很好的控制成本。这也是第一辅助膜层L10和第二辅助膜层L30中的金属成分选着的考虑因素之一。因此，折中的金属可以是纯铬或铬合金、纯镍或镍合金或者纯钛或钛合金。

例如如果一个(Ti:Si)Nx化合物层被用于第一辅助膜层L10，那么该金属界面层L12则应由钛构成。如果一个(Cr:Si)Nx化合物层被用于第一辅助膜层L10，那么该金属界面层L12则应由铬构成。如果(NiCr:Si)Nx或(NiV:Si)Nx化合物被用于第一辅助膜层L10，那么该金属界面层L12则应由镍、镍铬合金或镍钒合金构成。

金属界面层L12的厚度不得大于30nm，优选小于10nm。

低折射率涂层L40，选用氧化硅SiOx或者硅:氧化铝(Si:Al)Ox，通过磁控溅射或电子束蒸发来镀制而成。低折射率涂层L40的厚度优选在10nm至200nm之间，更优选地在40nm至100nm之间。

高折射率涂层L50，选用氧化钛TiOx，通过磁控溅射或电子束蒸发镀制而成。高折射率涂层L50的厚度优选在10nm至200nm之间，更优选地在40nm至100nm之间。

以下列举两种本发明的具体涂层膜系结构:

例一：

对例一中的涂层膜系进行不同条件的检测，并观察光全反射率YD65/2°及涂层附着性的变化。其中，光全反射率YD65/2°的测量依据ISO6719:2010标准以及联合的ISO/CIE标准，ISO10526:1999/CIES005/E-1998（CIE用于色度定量分析的标准照明体）。涂层附着性依据ISO2409:2013和GB/T9286-1998标准中描述的百格十字划痕附着性试验来测量。对例一中的具体涂层膜系测试结果如下:

例二：

对例二中的涂层膜系进行不同条件的检测，并观察光全反射率YD65/2°及涂层附着性的变化。其中，光全反射率YD65/2°的测量依据ISO6719:2010标准以及联合的ISO/CIE标准，ISO10526:1999/CIES005/E-1998（CIE用于色度定量分析的标准照明体）。涂层附着性依据ISO2409:2013和GB/T9286-1998标准中描述的百格十字划痕附着性试验来测量。对例二中的具体涂层膜系测试结果如下:

综合可见，本发明公开的高反射镜面涂层膜系在400纳米到2500纳米波长范围内有非常高的反射率，并且在高温和腐蚀环境条件下具有耐用高、可靠性高等优点。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims

1.一种耐高温且防腐的高反射镜面涂层膜系,包括具有至少一镀膜面的金属基材，其特征在于:所述镀膜面从内至外依次镀有以下层:

第一辅助膜层，选用第一金属:氮化硅(Me₁:Si)N_X化合物；其中，Me₁表示第一金属或第一金属合金，Si表示硅或硅合金，(Me₁:Si)表示Me₁与Si之间的比例，指数X表示氮元素N的反应系数；

高反射银膜层，选用银合金或者纯度至少为3N的银；

第二辅助膜层，选用第二金属:氮化硅(Me₂:Si)N_X化合物；其中，Me₂表示第二金属或第二金属合金，Si表示硅或硅合金，(Me₂:Si)表示Me₂与Si之间的比例，指数X表示氮元素N的反应系数；

低折射率涂层；

高折射率涂层。

2.如权利要求1所述的一种耐高温且防腐的高反射镜面涂层膜系，其特征在于:所述第一辅助膜层与高反射银膜层之间还设有金属界面层。

3.如权利要求2所述的一种耐高温且防腐的高反射镜面涂层膜系，其特征在于:所述金属界面层优选为第一金属或第一金属合金层。

4.如权利要求1所述的一种耐高温且防腐的高反射镜面涂层膜系，其特征在于:所述第一金属与第二金属为同一种金属或金属合金。

5.如权利要求1至4任一所述的一种耐高温且防腐的高反射镜面涂层膜系，其特征在于:所述第一辅助膜层和第二辅助膜层可以各自为钛:氮化硅(Ti:SiAl)N_X化合物，铬:氮化硅(Cr:SiAl)N_X化合物，镍铬合金:氮化硅(NiCr:SiAl)N_X化合物或者镍钒合金:氮化硅(NiV:SiAl)N_X化合物中的任意一种。

6.如权利要求1所述的一种耐高温且防腐的高反射镜面涂层膜系，其特征在于:比例(Me₁:Si)与比例(Me₂:Si)各自可以被调整到纯金属为主导，纯硅/硅合金为主导或者前两者之间的任意混合比例。

7.如权利要求6所述的一种耐高温且防腐的高反射镜面涂层膜系，其特征在于:比例(Me₁:Si)与比例(Me₂:Si)各自优选介于10%:90%至60%:40%之间的任意比例，使各自化合物的结构为非晶状态或者至少为微晶嵌入的非晶状态。

8.如权利要求1所述的一种耐高温且防腐的高反射镜面涂层膜系，其特征在于:所述第一辅助膜层的厚度在2nm至50nm之间，高反射银膜层的厚度在30nm到200nm之间，第二辅助膜层的厚度在0.5nm至20nm之间。

9.如权利要求1所述的一种耐高温且防腐的高反射镜面涂层膜系，其特征在于:所述金属基材的镀膜面具有使其表面光滑和/或增加表面硬度的基材表面处理层。

10.如权利要求1所述的一种耐高温且防腐的高反射镜面涂层膜系，其特征在于:所述第一辅助膜层是厚度在10nm至30nm之间且比例(NiCr:SiAl)为50%:50%的镍铬合金:氮化硅(NiCr:SiAl)N_X化合物；所述高反射银膜层是厚度在80nm到120nm之间且纯度至少3N的银；所述第二辅助膜层是厚度为3nm且比例(NiCr:SiAl)在10%:90%至60%:40%之间的镍铬合金:氮化硅(NiCr:SiAl)N_X化合物，或者是厚度在2nm至5nm之间且比例(Cr:SiAl)在10%:90%至60%:40%之间的铬:氮化硅(Cr:SiAl)N_X化合物。

11.如权利要求10所述的一种耐高温且防腐的高反射镜面涂层膜系，其特征在于:所述第一辅助膜层与高反射银膜层之间还设有金属界面层，该金属界面层厚度不超过30nm的铬层或者镍铬合金层。

12.如权利要求1、10或11所述的一种耐高温且防腐的高反射镜面涂层膜系，其特征在于:所述金属基材为镀膜面具有阳极氧化工艺生成的氧化铝薄膜层的铝或铝合金；所述低折射率涂层为氧化硅SiO_x或者硅:氧化铝(Si:Al)O_x，高折射率涂层为氧化钛TiO_x。

13.如权利要求1或10所述的一种耐高温且防腐的高反射镜面涂层膜系，其特征在于:所述第一辅助膜层为第一金属或第一金属合金的浓度从金属基材至高反射银膜层先逐渐变小再逐渐变大的渐变结构；所述第二辅助膜层为第二金属或第二金属合金的浓度从高反射银膜层至低折射率涂层逐渐变小的渐变结构。

14.如权利要求13所述的一种耐高温且防腐的高反射镜面涂层膜系，其特征在于:所述第一辅助膜层和第二辅助膜层各自都可以通过共同溅射工艺从不同的溅射靶材或通过使用已经混合好的溅射靶材在溅射工艺中产生，其中，制备第一辅助膜层所用的共同溅射工艺至少由两组双磁控管构成，从第一组双磁控管的共同溅射工艺得到的化合物膜层的浓度梯度被设计成最高含量金属浓度朝向金属基材，从第二组或最后一组双磁控管的共同溅射工艺得到的化合物膜层的浓度梯度被设计成最高含量金属浓度朝向高反射银膜层；制备第二辅助膜层所用的共同溅射工艺至少由一组双磁控管构成，从各组双磁控管的共同溅射工艺得到的化合物膜层的浓度梯度被设计成最高含量的金属浓度朝向高反射银膜层。