CZ307110B6 - A method of preparation of black aluminium layers characterized by high optical density and low reflectance using magnetron sputtering, use of precious metal coating for protection and improvement of the properties of these layers and their applications for thermal absorption coverage of anodes - Google Patents

A method of preparation of black aluminium layers characterized by high optical density and low reflectance using magnetron sputtering, use of precious metal coating for protection and improvement of the properties of these layers and their applications for thermal absorption coverage of anodes Download PDF

Info

Publication number
CZ307110B6
CZ307110B6 CZ2016-378A CZ2016378A CZ307110B6 CZ 307110 B6 CZ307110 B6 CZ 307110B6 CZ 2016378 A CZ2016378 A CZ 2016378A CZ 307110 B6 CZ307110 B6 CZ 307110B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
layers
black
aluminum
properties
precious metal
Prior art date
Application number
CZ2016-378A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CZ2016378A3 (en
Inventor
Michal Novotný
Jiří Bulíř
Ján Lančok
Petr Pokorný
Original Assignee
Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i. filed Critical Fyzikální ústav AV ČR, v.v.i.
Priority to CZ2016-378A priority Critical patent/CZ307110B6/en
Publication of CZ2016378A3 publication Critical patent/CZ2016378A3/en
Publication of CZ307110B6 publication Critical patent/CZ307110B6/en

Links

Abstract

Předmětem navrhovaného patentuje metoda přípravy tenkých vrstev (2) „černého“ hliníku pomocí vakuové techniky magnetronového naprašování, využití povlaku (4) s vrstvou (3) drahého kovu pro ochranu a vylepšení vlastností těchto vrstev a aplikace tohoto povlaku pro tepelně absorpční pokrytí anod. Pro přípravu vrstev (2) je využit jako zdrojový materiál terč čistého hliníku a modifikace vlastností vrstev (3) je dosaženo vhodnou kombinací depozičních podmínek. Vrstvy (2) černého hliníku vykazují díky specifické nanostruktuře povrchu vynikající absorpční vlastnosti v ultrafialové (UV), viditelné a infračervené oblasti spektra elektromagnetického záření. Zvolená metoda umožňuje efektivně a levně připravovat tyto vrstvy na různé substráty (např. sklo, ocel) a je vhodná i pro pokrývání velkých ploch. Překrytí vrstvy (2) „černého“ hliníku tenkou vrstvou (3) drahého kovu umožňuje další vylepšení zmiňovaných vlastností a navíc poskytuje její ochranu.The object of the proposed patented method of preparation thin layers (2) of "black" aluminum by vacuum magnetron sputtering techniques, coating application (4) with a precious metal layer (3) for protection and improvement properties of these layers and the application of this coating to heat absorbing anode coverage. For the preparation of layers (2) is used as source material of pure aluminum target and modifying the properties of the layers (3) is appropriate combination of deposition conditions. Black Layers (2) aluminum surface due to the specific nanostructure excellent ultraviolet (UV) absorption properties visible and infrared spectra electromagnetic radiation. The chosen method allows effectively and cheaply prepare these layers for different substrates (eg glass, steel) and is also suitable for covering large areas. Overlaying layer (2) of "black" aluminum a thin layer (3) of precious metal allows another enhancement of the above-mentioned features and, moreover, provides its features protection.

Description

Oblast technikyTechnical field

Řešení se týká přípravy tenkých vrstev černého hliníku, charakterizovaných vysokou optickou hustotou a nízkou odrazivostí, pomocí vakuové techniky magnetronového naprašování a jejich aplikace pro tepelně absorpční pokrytí anod.The invention relates to the preparation of thin layers of black aluminum characterized by high optical density and low reflectivity by means of the vacuum magnetron sputtering technique and their application for heat-absorbing anode coating.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Magnetronové naprašováníMagnetron sputtering

Magnetronové naprašování je hojně využívanou metodou přípravy tenkých vrstev s rozmanitými fyzikálními vlastnostmi s uplatněním v základním výzkumu i v průmyslu. Umožňuje pokrývat homogenně velké plochy a také dutiny (CZ 305631). V současnosti existuje celá řada technik magnetronového naprašování, kdy je možné k buzení výboje využít stejnosměrné, pulzní stejnosměrné nebo střídavé elektrické napětí. Je možné pracovat jak v inertní tak v reaktivní atmosféře - reaktivní naprašování. Magnetronové naprašování má minimální dopad na životní prostředí a je z tohoto hlediska preferovanou technikou pro přípravu tenkých vrstev [1],Magnetron sputtering is a widely used method of thin film preparation with a variety of physical properties and is used in basic research and industry. It allows to cover homogeneously large areas and also cavities (CZ 305631). At present, there are a number of magnetron sputtering techniques where it is possible to use a DC, pulsed DC or AC electrical voltage to drive the discharge. It is possible to work in both inert and reactive atmosphere - reactive sputtering. Magnetron sputtering has minimal environmental impact and is in this respect the preferred technique for thin film preparation [1],

Vrstvy černého hliníkuBlack aluminum layers

U vrstev černého hliníku se pod pojmem černý obecně rozumí to, že vrstva vykazuje ve viditelné a v blízké infračervené oblasti spektra: vysokou optickou hustotu (D), nízkou odrazivost (R) a nízkou difuzní odrazivost (Rd)· Někteří autoři používají pojem černý hliník již pro poměrně nízké hodnoty D a vysoké hodnoty R, D > 0,3 a R < 0,79, kdy však preferují hodnoty D > 1 a R < 0,4. Pro aplikace vrstev černého hliníku jako absorbérů jsou charakteristické D > 3, R < 0,01 a Rd > 0,08 ve viditelné a RD < 0,05 v blízké infračervené oblasti spektra. Příprava a vlastnosti vrstev černého hliníku byla popsána pro techniku vakuového naparování [2-4], US 3 392 297, CA 1061193. Depozice vakuovým naparováním probíhá v atmosféře vzduchu o tlaku 0,13 Pa US 3 392 297 nebo v rozmezí tlaků 0,26 Pa až 1,3 Pa CA 1061193. V případě naparování a naprašování v atmosféře s obsahem kyslíku je tedy nutné přesněji popisovat vrstvy jako sub-stechiometrické vrstvy černého oxidu hliníku. V patentových dokumentech EP 1 522 606, US 005766827 A a EP 0 732 221 Al se přímo zaměřují na řízené ovlivňování podílu kyslíku v připravené vrstvě. Patentový dokument EP 1 522 606 popisuje depozice černých vrstev na bázi oxidu hliníku pomocí naparování na posuvný foliový substrát a ukazuje závislost jejich reflektivity na obsahu kyslíku. Depozice hliník/oxidových a gradovaných vrstev naprašováním za přítomnosti buď kyslíku, vodní páry, síry, nebo sirovodíku v pracovní atmosféře jsou popsány v patentových dokumentech US 005766827 a EP 0 732 221. Obsah kyslíku v těchto černých vrstvách oxidu hliníku byl od 19 do 58 at %. Magnetronové naprašování je běžně využíváno pro přípravu lesklých tenkých elektricky vodivých vrstev hliníku, přičemž pro odborníka v oboru, lesklost je definovaná pomocí reflektivity větší než 30 %, kdy depozice probíhá pouze v atmosféře argonu o tlaku 0,1 až 10 Pa. V oblasti přípravy černých vrstev bylo magnetronové naprašování využito např. pro černé dekorativní pokrytí, kdy bylo využito pro odprašování kombinace dvou kovových terčů (titan a hliník) ve směsné atmosféře argonu, dusíku a kyslíku za vzniku multivrstvy nitridu titanu / oxidu hliníku (WO 2003/064 719). Černé a barevné vrstvy byly připravovány magnetronovým naprašováním v atmosféře argonu z terče slitiny Ti-Al-O-N (US 4 997 538). V případě černých vrstev na bázi oxidu hliníku dochází k zhoršení elektrotransportních vlastností, jež může být nežádoucí pro některé aplikace v elektrotechnice. Metoda přípravy vrstev černéhoFor black aluminum layers, the term black generally means that the layer shows in the visible and near-infrared range: high optical density (D), low reflectance (R) and low diffuse reflectance (Rd) · Some authors use the term black aluminum already for relatively low D values and high R values, D > 0.3 and R < 0.79, however, they prefer D > Applications of black aluminum layers as absorbers are characterized by D> 3, R <0.01 and R d > 0.08 in the visible and R D <0.05 in the near infrared region of the spectrum. The preparation and properties of the black aluminum layers have been described for the vacuum vapor deposition technique [2-4], US 3 392 297, CA 1061193. Vacuum vapor deposition takes place in an air atmosphere of 0.13 Pa air pressure of US 3,392,297 or in a pressure range of 0.26 Pa to 1.3 Pa CA 1061193. In the case of vapor deposition and sputtering in an oxygen-containing atmosphere, it is therefore necessary to describe the layers more precisely as sub-stoichiometric black alumina layers. In EP 1 522 606, US 005766827 A and EP 0 732 221 A1, they directly focus on the controlled control of the oxygen content of the prepared layer. EP 1 522 606 describes the deposition of black alumina-based layers by vapor deposition on a sliding film substrate and shows the dependence of their reflectivity on the oxygen content. The sputter deposition of aluminum / oxide and graded layers in the presence of either oxygen, water vapor, sulfur, or hydrogen sulfide in a working atmosphere is described in US 005766827 and EP 0 732 221. The oxygen content of these black aluminum oxide layers was from 19 to 58 at %. Magnetron sputtering is commonly used to prepare shiny thin, electrically conductive layers of aluminum, and for a person skilled in the art, the gloss is defined by a reflectivity of greater than 30%, where the deposition takes place only in an argon atmosphere of 0.1 to 10 Pa. In the field of preparation of black layers, magnetron sputtering was used, for example, for black decorative coating, where it was used for dedusting a combination of two metal targets (titanium and aluminum) in a mixed atmosphere of argon, nitrogen and oxygen to form multilayer titanium nitride / 064 719). Black and colored layers were prepared by magnetron sputtering in an argon atmosphere from a Ti-Al-ON alloy target (US 4,997,538). In the case of black alumina-based layers, the electro-transport properties deteriorate, which may be undesirable for some electrical applications. Method of preparation of black layers

- 1 CZ 307110 B6 hliníku pomocí magnetronového naprašování bez kyslíkové atmosféry nebyla doposud prezentována.To date, aluminum by means of magnetron sputtering without oxygen atmosphere has not been presented.

Pokrytí anody vakuových elektronekVacuum tube anode coating

Pro správnou funkčnost výkonové vakuové elektronky je důležité odvádět přebytečné teplo z vnitřku elektronky tak, aby nedocházelo k nežádoucímu přehřátí jednotlivých součástí. Anoda je zpravidla nejlépe chlazená část elektronky a měla by z tohoto důvodu pohlcovat co možná nejvíc tepelného záření. Nedostatečné pohlcování tepelného záření vede k nárůstu teploty a tím ke kompletnímu narušení funkčnosti celé součástky. Pro zlepšení vlastností anody je možné využít černých - vysoce absorpčních povlaků. Tyto vrstvy musí odolat zahřívání ve vysokém vakuu na teplotu nad 500 °C. a měly by být aplikovatelné na kovy a jejich slitiny. Vrstvy musí též vykazovat nízkou tenzi par (< 10S 6 Pa při teplotě 800 K). V minulosti bylo vyvinuto několik řešení pro výrobu Černých povlaků, které mají dobrou přilnavost k základnímu kovu, pomocí galvanického pokovování. V této oblasti se jedná převážně o černé vrstvy založené na kovovém chrómu. Tyto povlaky mohou obsahovat také vanad nebo nikl, nebo obojí, a mohou se skládat z jemně rozptýleného kovu a oxidu. Současná technologie černění měděné anody černým chromém se však jeví jako nedostatečná, a to především z důvodu špatné reprodukovatelnosti výroby. Podstatný je též negativní dopad galvanického procesu výroby na životní prostředí [1].For proper performance of the vacuum vacuum tube, it is important to remove excess heat from the inside of the vacuum tube so that the individual components do not overheat. The anode is generally the best cooled part of the vacuum tube and should therefore absorb as much heat radiation as possible. Insufficient absorption of heat radiation leads to an increase in temperature and thus to a complete impairment of the functionality of the whole component. Black - highly absorbent coatings can be used to improve the anode properties. These layers must be able to withstand high vacuum heating above 500 ° C. and should be applicable to metals and their alloys. The layers must also exhibit low vapor pressure (<10 S 6 Pa at 800 K). Several solutions have been developed in the past for the production of Black coatings that have good adhesion to the parent metal by electroplating. In this area, these are mainly black layers based on metallic chromium. These coatings may also contain vanadium or nickel, or both, and may consist of finely divided metal and oxide. However, the current technology of blackening of the copper anode with black chromium appears to be insufficient, mainly due to poor reproducibility of the production. The negative environmental impact of the galvanic production process is also essential [1].

Přípravě absorpčních vrstev pro aplikace v katodových trubicích v barevných obrazovkách pomocí vakuového naparování se věnuje několik následujících patentových dokumentů. Dokument US 2000/0 021 410 popisuje přípravu multivrstvy hliník/chrom, kde chrom slouží jako tepelně absorpční vrstva. Dokumenty US 3 392 297 a CA 1061193 zmiňují využití vrstev černého hliníku, kde vrstva slouží pro zajištění lepšího přenosu tepla mezi maskou obrazovky a pohliníkovaným luminoforem. Vrstva černého hliníku je prezentována pouze jako modifikace nezbytné lesklé hliníkové vrstvy. Není tedy zřejmé, zdaje možné uvažovat žádoucí funkce vrstvy černého hliníku pro jiný substrát než hliníkový. Ve vakuových elektronkách se však využívají pro elektrody (anodu) i jiné materiály (kovy) než hliník, např. měď. Dokument CN 102995090 popisuje využití složitého procesu anodizace k přípravě ochranné vrstvy pro vakuové elektronky s anodou z hliníku nebo slitiny hliníku.The preparation of absorbent layers for applications in cathode-ray tubes in color screens by means of vacuum vaporization is discussed in the following patent documents. US 2000/0 021 410 describes the preparation of an aluminum / chrome multilayer wherein chromium serves as a heat-absorbing layer. US 3,392,297 and CA 1061193 mention the use of black aluminum layers where the layer serves to provide better heat transfer between the screen mask and the aluminized phosphor. The black aluminum layer is presented only as a modification of the necessary glossy aluminum layer. Thus, it is not clear whether the desired functions of the black aluminum layer for a substrate other than aluminum may be considered. In vacuum tubes, however, materials (metals) other than aluminum, such as copper, are also used for electrodes (anode). CN 102995090 discloses the use of a complex anodization process to prepare a protective layer for vacuum tubes with an anode of aluminum or an aluminum alloy.

Literatura:Literature:

[1] Ábele, E., R. Anderl, and H. Birkhofer, Environmentally-Friendly Product Development: Methods and Tools. 2007: Springer London.[1] Abele, E., R. Anderl, and H. Birkhofer, Environmentally-Friendly Product Development: Methods and Tools. 2007: Springer London.

[2] Christiansen, A.B., G.P. Caringal, J.S. Clausen, M. Grajower, H. Taha, U. Levý, N.A. Mortensen, and A. Kristensen, Black metal thin films by deposition on dielectric antireflective motheye nanostructures. Sci Rep, 2015. 5: p. 10563.[2] Christiansen, A.B., G.P. Caringal, J.S. Clausen, M. Grajower, H. Taha, U. Levy, N.A. Mortensen, and A. Kristensen, Black metal thin films by deposition on dielectric antireflective motheye nanostructures. Sci Rep, 2015. 5: 10563.

[3] Riesenberg, R. and G. Schmidt, Black Aluminiím Films. Vacuum, 1987. 37(1-2): p. 183-186.[3] Riesenberg, R., and G. Schmidt, Black Aluminum Films. Vacuum, 1987. 37 (1-2): pp. 183-186.

[4] Crawford, G.H., E.J. Downing, and R.G. Schlemmer, Metal/metal oxide coating, 1984.[4] Crawford, G. H., E.J. Downing, and R.G. Schlemmer, Metal / Metal Oxide Coating, 1984.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Podstatou vynálezu je jednak vlastní metoda přípravy tenkých vrstev černého hliníku, charakterizovaných vysokou optickou hustotou a nízkou odrazivosti, pomocí vakuové techniky magnetronového naprašování, aplikace svrchní vrstvy drahého kovu pro ochranu a vylepšení vlastností těchto vrstev, a využití těchto tenkovrstvých struktur pro tepelně absorpční pokrytí anod.The present invention is based on the actual method of preparing thin black aluminum layers characterized by high optical density and low reflectance by means of a vacuum magnetron sputtering technique, applying a precious metal topsheet to protect and improve the properties of these layers, and utilizing these thin film structures for thermally absorbing anode coating.

S výhodou se pro aplikaci svrchní vrstvy drahého kovu používá stejná metoda depozice. Ve výhodném provedení je to právě metoda magnetronového naprašování, která zefektivní technologický proces.Preferably, the same deposition method is used to apply the precious metal top layer. In a preferred embodiment, it is the magnetron sputtering method that streamlines the process.

-2CZ 307110 B6-2GB 307110 B6

K přípravě svrchní vrstvy drahého kovu lze obecně použít fyzikální a chemické metody depozice tenkých vrstev.Generally, physical and chemical thin film deposition methods can be used to prepare the precious metal topsheet.

Žádoucích optických vlastností černého' hliníku (vysoká optická hustota D > 3, nízká odrazivost R < 0,01 a nízká difuzní odrazivost od UV až blízké infračervené oblasti spektra RD < 0,08) bylo docíleno díky růstu vrstev morfologie kombinující nano a mikrostrukturu. Jedná se tedy o silně porézní strukturu. Vlastnosti černého hliníku (RD < 0,07) byly dále vylepšeny pomocí překryti tenkou vrstvou drahého kovu, ve výhodném provedení zlato, stříbro, platina, přičemž tloušťka tenké vrstvy drahého kovu je definována v řádu jednotek až desítek nanometrů.The desired optical properties of black aluminum (high optical density D &gt; 3, low reflectance R &lt; 0.01 and low diffuse reflectance from UV to near infrared region R D < 0.08) were achieved due to the growth of nano and microstructure morphology layers. It is therefore a highly porous structure. The properties of black aluminum (R D < 0.07) were further improved by overlaying a thin precious metal layer, preferably gold, silver, platinum, the thickness of the precious metal thin layer being defined in the order of units to tens of nanometers.

Ve výhodném provedení se použije stříbro s tloušťkou 10 až 20 nm, která zajistila snížení hodnoty RD o více než 10 %. K absorpci světla ve vrstvách přispívá především efekt plazmonové rezonance, jejíž účinek je závislý na optických vlastnostech použitého kovu, ale též na vlastní nano/mikrostruktuře jeho povrchu.In a preferred embodiment, silver having a thickness of 10 to 20 nm is used which provides a reduction in the R D value of more than 10%. The light absorption in the layers is mainly due to the effect of plasmon resonance, the effect of which depends on the optical properties of the metal used, but also on the nano / microstructure of its surface.

Magnetronové naprašování oproti vakuovému naparování umožňuje díky větší energii částic a různým možnostem jejího řízení preciznější kontrolu struktury a morfologie vrstev, která je klíčová pro přípravu absorpčních vrstev černého hliníku.Magnetron sputtering versus vacuum vaporization allows for more precise control of the structure and morphology of the layers, which is crucial for the preparation of absorbent black aluminum layers, due to the greater energy of the particles and various control options.

Růstu vrstev černého hliníku specifické morfologie popsané výše a optických vlastností v závislosti na vlnové délce. Specifické optické vlastnosti jsou charakterizovány difuzní odrazivostí, která klesá od RD = 0,07 do RD = 0,02 s rostoucí vlnovou délkou od 400 do 2500 nm. Této vrstvy bylo dosaženo pomocí kombinace depozičních podmínek, zejména depozice v plynné směsi argonu a dusíku, kdy se parciální tlak dusíku pohybuje v intervalu od 0,5-10-3 do 2-10 2 Pa a celkový tlak je v rozmezí od 0,1 do 10 Pa. Celkový průtok plynů je v rozmezí od 1 do 50 sccm. Vrstvy, tvořící povlak, je možné deponovat na dielektrický, vodivý (kovový) i polovodivý substrát, který může být anorganického i organického původu. Není vyžadováno dodatečné zahřívání substrátu.The growth of the black aluminum layers of the specific morphology described above and the optical properties in dependence on the wavelength. The specific optical properties are characterized by diffuse reflectance, which decreases from R D = 0.07 to R D = 0.02 with increasing wavelength from 400 to 2500 nm. This layer was achieved by a combination of deposition conditions, especially deposition in a gas mixture of argon and nitrogen, where the partial pressure of nitrogen ranges from 0.5-10 -3 to 2-10 2 Pa and the total pressure ranges from 0.1 to 10 Pa. The total gas flow ranges from 1 to 50 sccm. The coating layers may be deposited on a dielectric, conductive (metal) and semiconductive substrate, which may be of inorganic or organic origin. No additional heating of the substrate is required.

S výhodou je použit jako substrát kov.Preferably, a metal is used as the substrate.

Využití magnetronového naprašování pro ochranné povlakování povrchu anody se jeví jako mnohem efektivnější metoda než současné metody povlakování.The use of magnetron sputtering for protective coating of the anode surface appears to be a far more efficient method than current coating methods.

Objasnění výkresůClarification of drawings

Obr. 1 zobrazuje povrch vrstvy černého' hliníku nasnímaný pomocí elektronového rastrovacího mikroskopu.Giant. 1 shows the surface of a black aluminum layer scanned by an electron scanning microscope.

Obr. 2 zobrazuje povrch vrstvy černého hliníku nasnímaný pomocí mikroskopu atomárních sil.Giant. 2 shows the surface of the black aluminum layer scanned by an atomic force microscope.

Obr. 3 zobrazuje příčný řez vrstvou černého hliníku nasnímaný pomocí elektronového rastrovacího mikroskopu.Giant. 3 is a cross-sectional view of a black aluminum layer scanned by an electron scanning microscope.

Obr. 4 zobrazuje difuzní odrazivost vrstvy černého hliníku.Giant. 4 shows the diffuse reflectance of the black aluminum layer.

Obr. 5 zobrazuje povlak černého hliníku a drahého kovu na substrátu.Giant. 5 shows a coating of black aluminum and precious metal on a substrate.

-3CZ 307110 B6-3GB 307110 B6

Příklady uskutečnění vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Příklad 1Example 1

Pro přípravu vrstev 2 černého' hliníku bylo využito pulzní DC magnetronové naprašování (frekvence 10 kHz, střída 0,5). Jako terč byl využit čistý hliník. Depoziční proces probíhá v atmosféře argonu a dusíku. Průtok plynuje 16 sccm. Parciální tlak dusíku se pohybuje v intervalu od 0,5-10 3 do 2-10 2 Pa, celkový tlak je 0,5 Pa. Vzdálenost terče a substrátu je od 2 do 15 cm. Hustota výkonu na terči je od 2 do 10 W/cm2. Depoziční proces probíhá při pokojové teplotě substrátu, která může být díky zahřívání plazmatem zvýšena až na teplotu 100 °C. Vrstvy 2 je možné deponovat na dielektrický, vodivý (kovový) i polovodivý substrát i, který může být anorganického i organického původu. Není vyžadováno dodatečné zahřívání substrátu 1.Pulsed DC magnetron sputtering (frequency 10 kHz, duty cycle 0.5) was used to prepare black aluminum layers 2. Pure aluminum was used as a target. The deposition process takes place in an atmosphere of argon and nitrogen. The gas flow rate is 16 sccm. The partial pressure of nitrogen ranges from 0.5-10 3 to 2-10 2 Pa, the total pressure is 0.5 Pa. The distance between the target and the substrate is from 2 to 15 cm. The power density on the target is from 2 to 10 W / cm 2 . The deposition process takes place at room temperature of the substrate, which can be increased up to 100 ° C by plasma heating. The layers 2 may be deposited on a dielectric, conductive (metal) and semiconductive substrate 1, which may be of inorganic or organic origin. No additional heating of substrate 1 is required.

Typický povrch vrstev 2 černého hliníku připravených magnetronovým naprašováním je zobrazen na obr. 1 až 3. Spektrální závislost difuzní odrazivosti v regionu vlnových délek od 250 do 2500 nm je na obr. 4.A typical surface of the black aluminum layers 2 prepared by magnetron sputtering is shown in Figs. 1 to 3. The spectral dependence of the diffuse reflectance in the wavelength region from 250 to 2500 nm is shown in Fig. 4.

Příklad 2Example 2

Vrstvy připravené podle příkladu 1 byly pokryty vrstvou 3 stříbra s využitím RF magnetronového naprašování (frekvence 13,56 MHz). Jako terč bylo využito čisté stříbro. Depoziční proces probíhá v atmosféře argonu. Průtok plynu je 20 sccm, tlak plynuje 3 Pa a RF výkon byl 50 W. Vzdálenost terče a substrátu je 10 cm. Hustota výkonu na terči je 0,6 W/cm“. Depoziční proces probíhal při pokojové teplotě substrátu. Tloušťka vrstvy 3 stříbra byla 10 nm.The layers prepared according to Example 1 were coated with a silver layer 3 using RF magnetron sputtering (frequency 13.56 MHz). Pure silver was used as a target. The deposition process takes place in an argon atmosphere. The gas flow is 20 sccm, the pressure is 3 Pa and the RF power was 50 W. The distance between the target and the substrate is 10 cm. The power density on the target is 0.6 W / cm '. The deposition process was carried out at room temperature of the substrate. The thickness of the silver layer 3 was 10 nm.

Příklad 3Example 3

Na měděnou anodu výkonové elektronky byly postupně naneseny vrstvy 2 a 3 podle příkladu 1 aLayers 2 and 3 of Example 1 a were successively applied to the copper anode of a power tube

2. V obou případech byla vzdálenost terče a povrchu 2 cm. Parametry vrstvy dle příkladu 1: tloušťka vrstvy 2 černého hliníku 1 pm. Dle příkladu 2: tloušťka stříbrné vrstvy 3 je 10 nm. Povlak 4 efektivně absorboval infračervené záření, odváděl teplo z povrchu anody do chladiče a vykazoval stabilitu.2. In both cases, the distance between the target and the surface was 2 cm. Layer parameters according to Example 1: 1 µm black aluminum layer 2 thickness. According to Example 2: the thickness of the silver layer 3 is 10 nm. The coating 4 effectively absorbed infrared radiation, dissipated heat from the anode surface to the condenser and showed stability.

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Povlak černého hliníku a v kombinaci s tenkou vrstvou vzácného kovu může být použit jako tepelně absorpční povlak pro anody výkonových elektronek, absorbéry elektromagnetického záření a chemické senzory. Metoda přípravy tenkých vrstev „černého hliníku pomocí magnetronového naprašování je využitelná jako způsob přípravy této vrstvy s malým dopadem na životní prostředí. Vzhledem k vlastnostem vrstev a zvolené technice jejich přípravy je možné tyto vrstvy využít pro tepelně absorpční pokrytí anod vakuových elektronek.The black aluminum coating and in combination with the thin noble metal layer can be used as a heat absorbing coating for power tube anodes, electromagnetic radiation absorbers and chemical sensors. The method of preparation of thin layers of black aluminum by means of magnetron sputtering is useful as a method of preparation of this layer with low environmental impact. Due to the properties of the layers and the technique chosen for their preparation, these layers can be used for the heat-absorbing coating of vacuum electrode anodes.

Claims (4)

5 1. Způsob přípravy vrstev (2) černého hliníku charakterizovaných vysokou optickou hustotou a nízkou odrazivostí, vyznačující se tím, že vrstva (2) černého hliníku je připravena pomocí magnetronového naprašování, která probíhá v plynné směsi argonu a dusíku, kdy se parciální tlak dusíku pohybuje v intervalu od 0,5-10“3 do 2-10 2 Pa a celkový tlak je v rozmezí od 0,1 do 10 Pa.1. Method for preparing black aluminum layers characterized by high optical density and low reflectance, characterized in that the black aluminum layer (2) is prepared by magnetron sputtering, which takes place in a gas mixture of argon and nitrogen, where the partial pressure of nitrogen it ranges from 0.5-10 3 to 2-10 2 Pa and the total pressure ranges from 0.1 to 10 Pa. 2. Povlak (4), vyznačující se tím, že je tvořen vrstvou (3) drahého kovu, která je nanesena na vrstvě (2) černého hliníku, připravené podle nároku 1.Coating (4), characterized in that it comprises a precious metal layer (3) deposited on the black aluminum layer (2) prepared according to claim 1. 3. Povlak (4) podle nároku 2, vyznačující se tloušťkou vrstvy (3) drahého kovu, kteráThe coating (4) according to claim 2, characterized by the thickness of the precious metal layer (3) which 15 je v řádu jednotek až desítek nanometrů.15 is in the order of units to tens of nanometers. 4. Povlak (4) podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že je umístěný na substrátu (1), který tvoří dielektrický, vodivý nebo polovodivý materiál.Coating (4) according to claim 2 or 3, characterized in that it is placed on a substrate (1) which is a dielectric, conductive or semiconductive material. 20 5. Použití povlaku (4) podle kteréhokoliv z nároků 3 a 4 pro tepelně absorpční pokrytí anod.Use of a coating (4) according to any one of claims 3 and 4 for heat-absorbing anode coating.
CZ2016-378A 2016-06-27 2016-06-27 A method of preparation of black aluminium layers characterized by high optical density and low reflectance using magnetron sputtering, use of precious metal coating for protection and improvement of the properties of these layers and their applications for thermal absorption coverage of anodes CZ307110B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2016-378A CZ307110B6 (en) 2016-06-27 2016-06-27 A method of preparation of black aluminium layers characterized by high optical density and low reflectance using magnetron sputtering, use of precious metal coating for protection and improvement of the properties of these layers and their applications for thermal absorption coverage of anodes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2016-378A CZ307110B6 (en) 2016-06-27 2016-06-27 A method of preparation of black aluminium layers characterized by high optical density and low reflectance using magnetron sputtering, use of precious metal coating for protection and improvement of the properties of these layers and their applications for thermal absorption coverage of anodes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2016378A3 CZ2016378A3 (en) 2018-01-03
CZ307110B6 true CZ307110B6 (en) 2018-01-17

Family

ID=60937190

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2016-378A CZ307110B6 (en) 2016-06-27 2016-06-27 A method of preparation of black aluminium layers characterized by high optical density and low reflectance using magnetron sputtering, use of precious metal coating for protection and improvement of the properties of these layers and their applications for thermal absorption coverage of anodes

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ307110B6 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85100509A (en) * 1985-04-01 1986-08-13 中国科学院上海硅酸盐研究所 Black aluminium coating with spectrum selective absorption and manufacture method
JPS6217170A (en) * 1985-07-16 1987-01-26 Citizen Watch Co Ltd Formation of black film by pvd method
CS263089B1 (en) * 1987-09-21 1989-04-14 Mirovsky Jaromir Method for layer of aluminium coating by means of planar magnetrone
EP1333106A1 (en) * 2002-02-01 2003-08-06 PX Techs S.A. Process and installation for depositing a black-colored coating on a substrate
EP1522606A1 (en) * 2003-10-10 2005-04-13 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method for coating strip-shaped material with black aluminium oxide

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN85100509A (en) * 1985-04-01 1986-08-13 中国科学院上海硅酸盐研究所 Black aluminium coating with spectrum selective absorption and manufacture method
JPS6217170A (en) * 1985-07-16 1987-01-26 Citizen Watch Co Ltd Formation of black film by pvd method
CS263089B1 (en) * 1987-09-21 1989-04-14 Mirovsky Jaromir Method for layer of aluminium coating by means of planar magnetrone
EP1333106A1 (en) * 2002-02-01 2003-08-06 PX Techs S.A. Process and installation for depositing a black-colored coating on a substrate
EP1522606A1 (en) * 2003-10-10 2005-04-13 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method for coating strip-shaped material with black aluminium oxide

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
(Dva studenti provedli špatné výpočty při pokusu. A vytvořili unikátní černý hliník; Jana Machalická; http://domaci.ihned.cz/c1-52694250-dva-studenti-provedli-spatne-vypocty-pri-pokusu-a-vytvorili-unikatni-cerny-hlinik) 29.8.2011 *
(Energy transferred to the substrate surface during reactive magnetron sputtering of aluminum in Ar/O2 atmosphere; A. L. Thomann, P. A. Cormier, N. Semmar, R. Dussart, T. Lecas; Thin Solid Films, Vol. 539, ISSN: 0040-6090) 08.07.2013 *
(Platinum/alumina thin films prepared by r.f. magnetron sputtering as platforms in voltammetric sensing; Dario Battistel, Giancarlo Battaglin, Salvatore Daniele; Sens Actuators, B Chem, Vol. 191, ISSN: 0925-4005) 11.11.2013 *

Also Published As

Publication number Publication date
CZ2016378A3 (en) 2018-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI276704B (en) Y2O3 spray-coated member and production method thereof
Stojadinović et al. Plasma electrolytic oxidation of titanium in heteropolytungstate acids
Suda et al. Preparation of high quality nitrogen doped TiO2 thin film as a photocatalyst using a pulsed laser deposition method
JP4372748B2 (en) Components for semiconductor manufacturing equipment
KR101133002B1 (en) Method for forming black-colored y2o3 thermal spray coating and black-colored y2o3 thermal spray coating member
Wang et al. Synthesis and properties of crystalline TiO2 films deposited by a HIPIMS+ technique
RU2756268C2 (en) Colored glass and method for its production
Nejand et al. The effect of sputtering gas pressure on structure and photocatalytic properties of nanostructured titanium oxide self-cleaning thin film
Nuru et al. Thermal stability of multilayered Pt-Al2O3 nanocoatings for high temperature CSP systems
Xu et al. Fabrication of anatase-type TiO2 films by reactive pulsed laser deposition for photocatalyst application
CN106443847B (en) A kind of outer anti-silver mirror and its low temperature plating method
RU2765376C2 (en) Target for producing colored glazing
CZ307110B6 (en) A method of preparation of black aluminium layers characterized by high optical density and low reflectance using magnetron sputtering, use of precious metal coating for protection and improvement of the properties of these layers and their applications for thermal absorption coverage of anodes
Miyano et al. Preparation of metal nitride and oxide thin films using shielded reactive vacuum arc deposition
Chan et al. Characterization of Cr-doped TiO2 thin films prepared by cathodic arc plasma deposition
CN108008476B (en) A kind of laser generator reflecting plate
Sanz et al. Femtosecond laser deposition of TiO2 by laser induced forward transfer
JPH03207853A (en) Work having decorative coat
Shivalingappa et al. Photocatalytic effect in platinum doped titanium dioxide films
Santibanez et al. Electrochemical deposition of Ni-Fe alloys into porous alumina for solar selective absorbers
Wang et al. Photocatalytic performance of TiO2 thin films deposited on soda-lime glass and the effect of post-annealing on their properties
Sato et al. Ultra-rapid formation of crystalline anatase TiO2 films highly doped with substrate species by a cathodic deposition method
Takahashi et al. Dependence of working gas pressure and ratio of Ar to O2 on properties of TiO2 films deposited by facing targets sputtering
李建中 et al. Application of microarc oxidation for Al, Mg, Ti and their alloys
Abouarab et al. Characteristics of Al & Ti oxide-thin films for thermal solar energy selective absorption applications