RU2515826C2 - Temperature-regulating material, method for its manufacturing and method for its attachment to space object body - Google Patents
Temperature-regulating material, method for its manufacturing and method for its attachment to space object body Download PDFInfo
- Publication number
- RU2515826C2 RU2515826C2 RU2012105866/11A RU2012105866A RU2515826C2 RU 2515826 C2 RU2515826 C2 RU 2515826C2 RU 2012105866/11 A RU2012105866/11 A RU 2012105866/11A RU 2012105866 A RU2012105866 A RU 2012105866A RU 2515826 C2 RU2515826 C2 RU 2515826C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substrate
- silver
- layer
- transparent glass
- protective layer
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
Терморегулирующий материал предназначен для создания и поддержания в условиях космического пространства необходимых температурных условий космического объекта (КО).Thermoregulating material is designed to create and maintain the necessary temperature conditions of a space object (KO) in outer space conditions.
На КО в процессе эксплуатации воздействуют перепад температур от минус 150°С до 150°С, глубокий вакуум, различные виды излучений. Решающее воздействие оказывают тепловое и видимое излучение Солнца. В связи с тем, что в вакууме отсутствует конвективный характер теплопередачи, в космическом пространстве основной метод терморегулирования осуществляется за счет использования покрытий с определенными значениями поглощательной способности солнечной радиации As и степени черноты ε наружных поверхностей космического объекта.Temperature control during operation is affected by a temperature difference from minus 150 ° С to 150 ° С, deep vacuum, various types of radiation. The decisive effect is exerted by the thermal and visible radiation of the sun. Due to the fact that there is no convective nature of heat transfer in vacuum, the main method of thermoregulation in outer space is carried out through the use of coatings with certain values of the absorption capacity of solar radiation As and the degree of blackness ε of the outer surfaces of the space object.
Поглощательная способность солнечной радиации и степень черноты наружных поверхностей различной аппаратуры являются одними из основных характеристик, учитываемых при расчете систем терморегулирования. Поглощательная способность солнечной радиации есть отношение поглощенной лучистой энергии Солнца ко всей падающей энергии солнечного излучения. Степень черноты есть отношение излучаемой телом энергии к энергии излучения абсолютно черного тела при той же температуре. Величины As и ε являются относительными, безразмерными и изменяются от 0 до 1.The absorption capacity of solar radiation and the degree of blackness of the outer surfaces of various equipment are some of the main characteristics taken into account when calculating thermal control systems. The absorption capacity of solar radiation is the ratio of the absorbed radiant energy of the Sun to all the incident energy of solar radiation. The degree of blackness is the ratio of the energy radiated by the body to the radiation energy of a completely black body at the same temperature. The quantities As and ε are relative, dimensionless, and vary from 0 to 1.
Отношение поглощательной способности солнечной радиации к степени черноты - определяющая характеристика терморегулирующих покрытий, от которой зависит равновесная температура аппаратуры. Покрытие с малой величиной As/ε обеспечивает необходимую относительно низкую температуру КО, так как такой материал имеет низкую способность поглощать энергию солнечного излучения по сравнению со способностью излучать энергию в пространство.The ratio of the absorption capacity of solar radiation to the degree of blackness is the defining characteristic of thermoregulatory coatings, on which the equilibrium temperature of the equipment depends. A coating with a small value of As / ε provides the necessary relatively low temperature of KO, since such a material has a low ability to absorb the energy of solar radiation compared with the ability to radiate energy into space.
Известно многослойное покрытие по патенту Франции №2681078, содержащее полимерную подложку, на которой расположен оптический слой. Способ получения такого покрытия включает в себя нанесение на эластичную подложку адгезионного слоя с последующим нанесением металлического оптического слоя и сушкой.Known multilayer coating according to French patent No. 2681078 containing a polymer substrate on which the optical layer is located. A method of obtaining such a coating includes applying an adhesive layer to an elastic substrate, followed by applying a metal optical layer and drying.
Основным недостатком данного аналога является высокая величина отношения поглощательной способности солнечной радиации покрытия к степени черноты (As/ε=2) при требуемом отношении менее 1 для терморегулирующих покрытий класса «солнечный отражатель».The main disadvantage of this analogue is the high ratio of the absorption capacity of solar radiation of the coating to the degree of blackness (As / ε = 2) with the required ratio of less than 1 for thermostatic coatings of the “solar reflector” class.
Известно покрытие OSR и способ его установки по патенту США №5400986, включающее тонкий диэлектрический лист, внешняя поверхность которого покрыта прозрачным электропроводным слоем, тыльная поверхность покрыта отражающим слоем, а торцевая поверхность листа покрыта электропроводным покрытием так, что, по крайней мере, оно частично перекрывает отражающий слой и электрически связано с внешним прозрачным электропроводным слоем; слой клеевого материала преимущественно постоянной толщины, отличающийся от материала покрытия торцев, причем внешняя поверхность клеевого слоя больше, чем тыльная поверхность диэлектрического листа; клеевой слой фиксируется тыльной стороной к поверхности корпуса КО, а внешней поверхностью фиксируется к тыльной стороне диэлектрического листа, при этом клеевой слой является электропроводным и электрически соединен с указанным покрытием торцев для протекания тока между внешней поверхностью указанного листа и внешней поверхностью корпуса КО через указанное покрытие торцев.OSR coating and installation method according to US Pat. No. 5,400,986 are known, including a thin dielectric sheet, the outer surface of which is coated with a transparent conductive layer, the back surface is coated with a reflective layer, and the end surface of the sheet is coated with an electrically conductive coating so that at least it partially overlaps the reflective layer and is electrically connected to the outer transparent conductive layer; a layer of adhesive material of predominantly constant thickness, different from the coating material of the ends, the outer surface of the adhesive layer being larger than the back surface of the dielectric sheet; the adhesive layer is fixed with the back side to the surface of the body of the KO, and the external surface is fixed to the back of the dielectric sheet, while the adhesive layer is electrically conductive and electrically connected to the specified coating of the ends for the current to flow between the outer surface of the specified sheet and the outer surface of the body of the KO through the specified coating of the ends .
Наиболее близким по технической сущности является терморегулирующее покрытие и способ его установки на КО по заявке на изобретение по патенту РФ №2356074 (МПК: B64G 1/58).The closest in technical essence is the temperature-controlled coating and the method of its installation on KO according to the application for the invention according to the patent of the Russian Federation No. 2356074 (IPC: B64G 1/58).
Терморегулирующее покрытие включает подложку из диэлектрического материала, выполненную из оптически прозрачного радиационно-стойкого материала в виде оптического стекла, электропроводный слой на внешней поверхности подложки, высокоотражающий слой из серебра, защитный слой и адгезивный слой на тыльной стороне поверхности подложки, причем электропроводный слой частично покрывает торцевые поверхности подложки.The temperature-controlled coating includes a substrate of a dielectric material made of an optically transparent radiation-resistant material in the form of optical glass, an electrically conductive layer on the outer surface of the substrate, a highly reflective silver layer, a protective layer and an adhesive layer on the back side of the substrate surface, the electrically conductive layer partially covering the end surface of the substrate.
Способ изготовления материала включает нанесение на подложки из оптически прозрачного стекла высокоотражающего слоя из серебра с последующим нанесением на него защитного слоя. Технология нанесения в заявке не описана.A method of manufacturing a material involves applying a highly reflective silver layer to an optically transparent glass substrate, followed by applying a protective layer to it. Application technology is not described in the application.
Терморегулирующее покрытие приклеивается тыльной стороной к внешней поверхности корпуса КО эластичным радиационно-стойким клеевым слоем, отверждаемым при комнатной температуре и снабженным электропроводным волокнистым материалом (наполнителем). Перед приклейкой отдельные подложки из стекла с покрытием монтируют стороной с адгезивным слоем на вспомогательную ленту с липким слоем с соблюдением заданного зазора между торцевыми поверхностями элементов. После отверждения клеевого слоя вспомогательная лента удаляется с поверхности покрытия.The temperature-controlled coating is glued with the back to the outer surface of the KO case with an elastic radiation-resistant adhesive layer, cured at room temperature and equipped with an electrically conductive fibrous material (filler). Before gluing, individual coated glass substrates are mounted with the adhesive layer side on an auxiliary tape with an adhesive layer in compliance with a given gap between the end surfaces of the elements. After curing the adhesive layer, the auxiliary tape is removed from the surface of the coating.
Основные недостатки аналогов и прототипа:The main disadvantages of analogues and prototype:
- нанесение поверхностного электропроводящего слоя приводит к увеличению значения поглощательной способности солнечной радиации As до значений 0,12 и выше, и, соответственно, к увеличению отношения As/ε до 0,15 и выше, что приводит к увеличению температуры внутреннего объема КО до значений более 40°С. Это отрицательно сказывается на работе многочисленных приборов и оборудования, создает некомфортные условия для человека;- the deposition of a surface electrically conductive layer leads to an increase in the absorption capacity of solar radiation As to values of 0.12 and higher, and, accordingly, to an increase in the As / ε ratio to 0.15 and higher, which leads to an increase in the temperature of the internal volume of CFs to values more than 40 ° C. This negatively affects the work of numerous instruments and equipment, creates uncomfortable conditions for humans;
- приклейка подложек из стекла при помощи липкого слоя не обеспечивает необходимую прочность из-за отсутствия давления на подложку при приклейке;- gluing substrates of glass using an adhesive layer does not provide the necessary strength due to the lack of pressure on the substrate during gluing;
- процесс получения подложек из стекла с покрытием и их приклейки нетехнологичен, так как требует дополнительной технологической операции - нанесения электропроводящего покрытия на наружную поверхность подложки из стекла, что увеличивает время и затраты на изготовление терморегулирующего материала.- the process of obtaining coated glass substrates and gluing them is not technologically advanced, since it requires an additional technological step — applying an electrically conductive coating to the outer surface of the glass substrate, which increases the time and cost of manufacturing a thermostatic material.
Задачей заявленного изобретения является создание терморегулирующего материала с улучшенными терморадиационными характеристиками, с высокой технологичностью нанесения покрытия, состоящего из высокоотражающего и защитного слоев, с высокой адгезией крепления подложек из оптически прозрачного радиационностойкого стекла с покрытием к поверхности корпуса КО, работающего в условиях воздействия факторов космического пространства (воздействие вакуума, радиации, ультрафиолетового облучения, атомарного кислорода, знакопеременных температур), а также уменьшение времени и стоимости изготовления терморегулирующего материала за счет исключения дополнительной технологической операции по нанесению электропроводящего покрытия на наружную поверхность подложки.The objective of the claimed invention is to provide a thermoregulating material with improved thermoradiation characteristics, with a high adaptability of coating, consisting of highly reflective and protective layers, with high adhesion of fastening substrates of optically transparent radiation-resistant glass with a coating to the surface of the spacecraft body, operating under the influence of space factors ( exposure to vacuum, radiation, ultraviolet radiation, atomic oxygen, alternating temperature atur), as well as reducing the time and cost of manufacturing a thermoregulating material by eliminating additional process steps for applying an electrically conductive coating to the outer surface of the substrate.
Задача достигается тем, что в предложенном терморегулирующем материале, содержащем подложку в виде оптически прозрачного стекла, высокоотражающий слой из серебра имеет толщину 0,10÷0,15 мкм, защитный слой из нержавеющей стали - толщину 0,10÷0,20 мкм, на защитный слой из нержавеющей стали нанесен эпоксидный лак толщиной 20÷30 мкм.The task is achieved by the fact that in the proposed temperature-regulating material containing a substrate in the form of optically transparent glass, the highly reflective layer of silver has a thickness of 0.10 ÷ 0.15 μm, the protective layer of stainless steel has a thickness of 0.10 ÷ 0.20 μm, a protective layer of stainless steel applied epoxy varnish with a thickness of 20 ÷ 30 microns.
Задача достигается также тем, что в способе изготовления терморегулирующего материала, включающем нанесение на подложку из оптически прозрачного стекла высокоотражающего слоя из серебра с последующим нанесением на него защитного слоя из нержавеющей стали, перед нанесением на подложку из оптически прозрачного стекла высокоотражающего слоя из серебра осуществляют химическую очистку подложки из оптически прозрачного стекла раствором следующего состава:The problem is also achieved by the fact that in the method of manufacturing a thermoregulating material, comprising applying a highly reflective layer of silver to a substrate of optically transparent glass with a subsequent coating of a stainless steel protective layer on it, chemical cleaning is carried out before applying a highly reflective layer of silver to an optical transparent glass substrate. substrates of optically transparent glass with a solution of the following composition:
с одновременным ультразвуковым воздействием в течение 3-х минут, затем подложку из оптически прозрачного стекла вынимают из раствора, промывают последовательно теплой, холодной, дистиллированной водой по 1÷1,5 мин. и сушат на воздухе, после этого поверхность подложки обрабатывают тлеющим разрядом для дополнительной очистки и активации поверхности подложки, затем последовательно осуществляют нанесение высокоотражающего слоя из серебра и защитного слоя из нержавеющей стали в вакуумной камере методом магнетронного распыления без разгерметизации вакуумной камеры за один технологический цикл, располагая подложку из оптически прозрачного стекла последовательно под магнетронными источниками с мишенью из серебра и мишенью из нержавеющей стали под углом, близким к 90°, высокоотражающий слой из серебра наносят по следующему режиму:with simultaneous ultrasonic action for 3 minutes, then the substrate from optically transparent glass is removed from the solution, washed successively with warm, cold, distilled water for 1 ÷ 1.5 minutes. and dried in air, after that the surface of the substrate is treated with a glow discharge to further clean and activate the surface of the substrate, then a highly reflective layer of silver and a protective layer of stainless steel are applied in a vacuum chamber by magnetron sputtering without depressurizing the vacuum chamber in one technological cycle, sequentially a substrate of optically transparent glass sequentially under magnetron sources with a silver target and a stainless steel target under glom close to 90 °, highly reflective layer of silver is applied to the following regime:
U=450±50 В,U = 450 ± 50 V,
I=2,5÷3,0±0,5 мА,I = 2.5 ÷ 3.0 ± 0.5 mA,
t=2 мин на каждый поддон с подложкой, аt = 2 min for each pallet with a substrate, and
защитный слой из нержавеющей стали наносят по следующему режиму:a protective layer of stainless steel is applied as follows:
U=500±50 В,U = 500 ± 50 V,
I=3,5÷4,0±0,7 мА,I = 3.5 ÷ 4.0 ± 0.7 mA,
t=3 мин на каждый поддон с подложкой,t = 3 min for each pallet with a substrate,
затем на подложку из оптически прозрачного стекла с высокоотражающим слоем из серебра и защитным слоем из нержавеющей стали наносят слой эпоксидного лака толщиной не более 30 мкм для дополнительной защиты подложки из оптически прозрачного стекла с покрытием от атмосферной коррозии и для увеличения адгезии подложки из оптически прозрачного стекла с покрытием к клеевой композиции.Then, an epoxy varnish layer with a thickness of not more than 30 μm is applied to an optically transparent glass substrate with a highly reflective silver layer and a stainless steel protective layer to provide additional protection for the optically transparent glass substrate coated with atmospheric corrosion and to increase the adhesion of the optically transparent glass substrate with coated to the adhesive composition.
Задача достигается также тем, что в способе крепления терморегулирующего материала к поверхности корпуса космического объекта, включающем приклеивание терморегулирующего материала клеевой композицией с электропроводящим наполнителем, при приклеивании терморегулирующего материала к поверхности корпуса космического объекта использованы грузы, обеспечивающие давление 8÷12 г/см2, в качестве электропроводящего наполнителя использована алюминиевая или серебряная пудра в количестве 20±5% и 10±5% соответственно, обеспечивающая необходимые электропроводящие свойства поверхности терморегулирующего материала.The problem is also achieved by the fact that in the method of attaching the temperature-controlled material to the surface of the spacecraft’s body, including gluing the temperature-controlled material with an adhesive composition with an electrically conductive filler, when gluing the temperature-controlled material to the surface of the spacecraft’s body, weights are used that provide a pressure of 8 ÷ 12 g / cm 2 , As an electrically conductive filler, aluminum or silver powder was used in an amount of 20 ± 5% and 10 ± 5%, respectively, providing the necessary electrically conductive surface properties of thermoregulating material.
На Фиг.1 показан предлагаемый терморегулирующий материал, где:Figure 1 shows the proposed temperature control material, where:
1 - подложка из оптически прозрачного стекла;1 - a substrate of optically transparent glass;
2 - высокоотражающий слой из серебра;2 - highly reflective layer of silver;
3 - защитный слой из нержавеющей стали;3 - a protective layer of stainless steel;
4 - эпоксидный лак;4 - epoxy varnish;
5 - клеевая композиция с наполнителем алюминиевой или серебряной пудрой.5 - adhesive composition with filler aluminum or silver powder.
На Фиг.2 показана схема внутрикамерного устройства вакуумной напылительной установки для способа изготовления терморегулирующего материала, где:Figure 2 shows a diagram of an intracameral device for a vacuum deposition apparatus for a method of manufacturing a temperature-controlled material, where:
6 - вакуумная камера;6 - a vacuum chamber;
7 - магнетронный источник с мишенью из серебра;7 - magnetron source with a target of silver;
8 - магнетронный источник с мишенью из нержавеющей стали;8 - magnetron source with a stainless steel target;
9 - поддоны с подложками из оптически прозрачного стекла;9 - pallets with substrates of optically transparent glass;
10 - защитный экран.10 - a protective screen.
На подложку из оптически прозрачного стекла 1 методом магнетронного распыления в вакууме последовательно за один технологический цикл наносят высокоотражающий слой из серебра 2 и защитный слой из нержавеющей стали 3, после чего на защитный слой из нержавеющей стали наносят эпоксидный лак 4.A highly reflective layer of silver 2 and a protective layer of stainless steel 3 are successively applied to a substrate of optically transparent glass 1 by magnetron sputtering in vacuum in a single technological cycle, after which an epoxy varnish 4 is applied to the protective layer of stainless steel.
Способ изготовления терморегулирующего материала осуществляется следующим образом.A method of manufacturing a temperature-controlled material is as follows.
Перед процессом нанесения высокоотражающего слоя из серебра проводят очистку подложки из оптически прозрачного стекла от загрязнений. Очистка является необходимым этапом получения качественного терморегулирующего материала с высокой адгезией серебра к стеклу. Before the process of applying a highly reflective layer of silver, the substrate of the optically transparent glass is cleaned of contaminants. Cleaning is a necessary step in obtaining high-quality temperature-controlled material with high silver adhesion to glass.
Опыт нанесения покрытий показал, что при недостаточной очистке поверхности подложки из оптически прозрачного стекла от загрязнений адгезия серебра к стеклу практически отсутствует.Coating experience showed that with insufficient cleaning of the surface of the substrate of optically transparent glass from contaminants, adhesion of silver to glass is practically absent.
Для проведения процесса очистки подложки из оптически прозрачного стекла, например, укладывают в один слой в специальное приспособление, помещают в ультразвуковую ванну следующего состава:To carry out the cleaning process, substrates of optically transparent glass, for example, are placed in one layer in a special device, placed in an ultrasonic bath of the following composition:
Включают ультразвуковой генератор и производят обработку поверхности подложек из оптически прозрачного стекла в упомянутой ванне в течение 3-х минут. После выключения ультразвукового генератора подложки из оптически прозрачного стекла вынимают из ванны, промывают последовательно в ваннах с теплой, холодной, дистиллированной водой по 1÷1,5 мин и сушат на воздухе.The ultrasonic generator is turned on and the surface treatment of the optically transparent glass substrates in said bath is carried out for 3 minutes. After turning off the ultrasonic generator, the substrates from optically transparent glass are removed from the bath, washed sequentially in baths with warm, cold, distilled water for 1–1.5 min and dried in air.
Нанесение высокоотражающего слоя из серебра и защитного слоя из нержавеющей стали проводят магнетронным методом.The application of a highly reflective layer of silver and a protective layer of stainless steel is carried out by the magnetron method.
Магнетронный метод основан на использовании анодно-катодной системы. При подаче на эту систему напряжения получают эмиссию с катода. Таким образом, электроны на своем пути ионизируют атомы инертного газа (аргона), а образующиеся ионы, в свою очередь, под действием электрического поля бомбардируют поверхность катода, выбивая из него атомы металла (серебра). Инертная среда - аргон - играет роль потенциального источника ионов. Чем выше масса атомов инертной среды, тем выше эффективность выбивания атомов с катода. В качестве инертной среды удобнее всего применять аргон, поскольку он представляет собой вполне доступный инертный газ, обладающий сравнительно большим молекулярным весом, что обеспечивает более высокую по отношению к воздуху скорость распыления.The magnetron method is based on the use of the anode-cathode system. When voltage is applied to this system, emission from the cathode is obtained. Thus, electrons ionize inert gas (argon) atoms on their way, and the resulting ions, in turn, under the influence of an electric field bombard the surface of the cathode, knocking metal (silver) atoms out of it. An inert medium - argon - plays the role of a potential source of ions. The higher the mass of atoms of the inert medium, the higher the efficiency of knocking out atoms from the cathode. Argon is most conveniently used as an inert medium, since it is a completely accessible inert gas with a relatively large molecular weight, which ensures a higher atomization rate with respect to air.
Магнитное поле увеличивает эффект ионизации среды. Высокоотражающий слой из серебра, нанесенный магнетронным методом, обладает хорошей адгезией и однородностью толщины на большой площади.The magnetic field increases the effect of ionization of the medium. The highly reflective silver layer deposited by the magnetron method has good adhesion and uniformity of thickness over a large area.
Для нанесения высокоотражающего слоя из серебра и защитного слоя из нержавеющей стали подложки из оптически прозрачного стекла укладывают в поддоны, затем поддоны с подложками из оптически прозрачного стекла 9 устанавливают в вакуумную камеру 6 с давлением 1·10-2÷1·10-3 мм рт.ст.To apply a highly reflective layer of silver and a protective layer of stainless steel, substrates of optically transparent glass are placed in pallets, then pallets with substrates of optically
На соответствующие магнетроны, разделенные защитным экраном 10, устанавливают источники с мишенями из серебра 7 и нержавеющей стали 8, протирают поверхность источников с мишенями х/б салфеткой, смоченной этиловым спиртом.Sources with targets made of
Включают тлеющий разряд. Производят обработку поверхности подложек из оптически прозрачного стекла тлеющим разрядом по следующему режиму:Turn on a glow discharge. The surface treatment of the substrates of optically transparent glass is produced by glow discharge according to the following mode:
U=1500B,U = 1500B,
I=15 мА,I = 15 mA
t=15 мин на каждый поддон с подложками.t = 15 min for each pallet with substrates.
Прекращают обработку тлеющим разрядом. Откачивают вакуумную камеру до давления 1·10-4÷1·10-5 мм рт.ст. Создают в вакуумной камере среду инертного газа, например аргона.Stop glow discharge treatment. The vacuum chamber is pumped out to a pressure of 1 · 10 -4 ÷ 1 · 10 -5 mm Hg. An inert gas, such as argon, is created in a vacuum chamber.
Включают магнетронный источник с мишенью из серебра 7, располагая поддоны с подложками из оптически прозрачного стекла 9 под магнетронным источником с мишенью из серебра 7 под углом, близким к 90°. Высокоотражающий слой из серебра наносится по следующему режиму:A magnetron source with a target of
U=450±50 В,U = 450 ± 50 V,
I=2,5÷3,0±0,5 мА,I = 2.5 ÷ 3.0 ± 0.5 mA,
t=2 мин на каждый поддон с подложками.t = 2 min for each pallet with substrates.
Указанные значения технологических параметров (напряжения, тока) и времени нанесения оптимальны, при меньших значениях технологических параметров и времени нанесения получают недостаточную толщину (менее 0,10 мкм) высокоотражающего слоя из серебра, в таком случае значение поглощательной способности солнечной радиации As будет более 0,15; при больших значениях технологических параметров и времени нанесения получают слой из серебра толщиной более 0,15 мкм, что приводит к неудовлетворительной его адгезии к поверхности подложки.The indicated values of the technological parameters (voltage, current) and the application time are optimal, with lower values of the technological parameters and application time they get insufficient thickness (less than 0.10 μm) of the highly reflective silver layer, in which case the value of the absorption capacity of solar radiation As will be more than 0, fifteen; at large values of the technological parameters and the application time, a layer of silver with a thickness of more than 0.15 μm is obtained, which leads to unsatisfactory adhesion to the surface of the substrate.
Затем перемещают поддоны с подложками из оптически прозрачного стекла 9 с нанесенным высокоотражающим слоем из серебра 2 под магнетронный источник с мишенью из нержавеющей стали 8. Защитный слой из нержавеющей стали 3 наносят по следующему режиму:Then move the pallets with substrates of optically
U=500±50 В,U = 500 ± 50 V,
I=3,5÷4,0±0,7 мА,I = 3.5 ÷ 4.0 ± 0.7 mA,
t=3 мин на каждый поддон с подложками.t = 3 min for each pallet with substrates.
При меньших значениях технологических параметров и времени нанесения толщина защитного слоя из нержавеющей стали будет недостаточна (менее 0,10 мкм) для обеспечения надежной защиты слоя из серебра от атмосферной коррозии, при больших значениях технологических параметров и времени нанесения получают слои из нержавеющей стали толщиной более 0,20 мкм, что приводит к самопроизвольному одновременному отслаиванию слоев из серебра и из нержавеющей стали от подложки из оптически прозрачного стекла.At lower values of the technological parameters and the application time, the thickness of the protective layer of stainless steel will be insufficient (less than 0.10 μm) to ensure reliable protection of the silver layer from atmospheric corrosion; at higher values of the technological parameters and application time, layers of stainless steel with a thickness of more than 0 are obtained , 20 μm, which leads to spontaneous simultaneous peeling of the layers of silver and stainless steel from the substrate of optically transparent glass.
При проведении процесса поддоны с подложками из оптически прозрачного стекла 9 перемещают без разгерметизации вакуумной камеры 6.During the process, pallets with substrates of optically
После окончания процесса нанесения высокоотражающего слоя из серебра 2 и защитного слоя из нержавеющей стали 3 напускают воздух в вакуумную камеру 6 и вынимают поддоны с подложками из оптически прозрачного стекла 9 с нанесенными на подложки высокоотражающим слоем из серебра 2 и защитным слоем из нержавеющей стали 3.After the application of the highly reflective layer of silver 2 and the protective layer of stainless steel 3 is completed, air is let into the
Для дополнительной защиты покрытия, состоящего из высокоотражающего слоя из серебра и защитного слоя из нержавеющей стали, от атмосферной коррозии и для увеличения адгезии упомянутого покрытия к подложке из оптически прозрачного стекла и к клеевой композиции для приклеивания к поверхности КО, на поверхность подложек из оптически прозрачного стекла с покрытием наносят слой эпоксидного лака толщиной 20÷30 мкм, например лака ЭП-730, сушат лак при комнатной температуре в течение 24 часов. При толщине лака менее 20 мкм не обеспечивается достаточная защита покрытия от атмосферной коррозии, при толщине лака более 30 мкм происходит увеличение массы терморегулирующего материала, что нежелательно.For additional protection of the coating, consisting of a highly reflective layer of silver and a protective layer of stainless steel, from atmospheric corrosion and to increase the adhesion of the coating to the substrate of optically transparent glass and to the adhesive composition for adhering to the surface of KO, on the surface of substrates of optically transparent glass coated with a layer of epoxy varnish with a thickness of 20 ÷ 30 μm, for example varnish EP-730, varnish is dried at room temperature for 24 hours. When the varnish thickness is less than 20 μm, the coating is not adequately protected against atmospheric corrosion; when the varnish thickness is more than 30 μm, an increase in the mass of thermostatic material occurs, which is undesirable.
Для приклеивания подложек из оптически прозрачного стекла с высокоотражающим слоем из серебра 2 и защитным слоем из нержавеющей стали 3 применяют клеевую композицию, например, из каучукового клея с наполнителем алюминиевой или серебряной пудрой 5, количество алюминиевой или серебряной пудры 20±5% и 10±5% соответственно. При больших количествах алюминиевой или серебряной пудры не обеспечивается необходимая адгезия подложек из оптического стекла с высокоотражающим слоем из серебра и защитным слоем из нержавеющей стали к корпусу КО, а при меньших количествах алюминиевой или серебряной пудры недостаточна электропроводность поверхности терморегулирующего материала. Для сравнения в прототипе используют дополнительный электропроводящий слой, который ухудшает прозрачность подложки из оптического стекла, что приводит к увеличению значения поглощательной способности солнечной радиации As до значений 0,12 и выше и, соответственно, увеличению отношения As/ε до 0,15 и выше, что, в свою очередь, приводит к снижению эффективности работы терморегулирующего материала. Без дополнительного электропроводящего слоя на поверхности заявленного терморегулирующего материала поглощательная способность солнечной радиации As имеет значение 0,06÷0,07, а соотношение As/ε=0,08.For bonding substrates of optically transparent glass with a highly reflective layer of silver 2 and a protective layer of stainless steel 3, an adhesive composition is used, for example, rubber glue with filler aluminum or silver powder 5, the amount of aluminum or silver powder 20 ± 5% and 10 ± 5 % respectively. With large quantities of aluminum or silver powder, the required adhesion of optical glass substrates with a highly reflective layer of silver and a protective layer of stainless steel to the KO body is not ensured, and with smaller amounts of aluminum or silver powder, the surface conductivity of the temperature-controlled material is insufficient. For comparison, the prototype uses an additional electrically conductive layer, which degrades the transparency of the optical glass substrate, which leads to an increase in the absorption capacity of solar radiation As to values of 0.12 and higher and, accordingly, an increase in the As / ε ratio to 0.15 and higher, which, in turn, leads to a decrease in the efficiency of the thermoregulating material. Without an additional electrically conductive layer on the surface of the claimed thermoregulating material, the absorption capacity of solar radiation As is 0.06 ÷ 0.07, and the ratio As / ε = 0.08.
После подготовки трафаретов с подложками из оптически прозрачного стекла с покрытием на их поверхность и на подготовленную поверхность корпуса КО тонким равномерным слоем наносят клеевую композицию с наполнителем. После нанесения клеевой композиции укладывают, например, подготовленные трафареты на поверхность корпуса КО, соединяют склеиваемые поверхности, например ручным обжатием, не допуская повреждения подложек из оптически прозрачного стекла с покрытием, и обеспечивают давление 8÷12 г/см2 при помощи грузов. При давлении меньше 8 г/см2 получают неудовлетворительное качество приклеивания, давление больше 12 г/см2 приводит к повреждению подложек из оптически прозрачного стекла. Корпус КО с приклеенным трафаретом выдерживают в течение 24 часов для вулканизации клеевой композиции в условиях цеха, снимают грузы и трафареты. Остатки клеевой композиции с поверхности подложек из оптически прозрачного стекла с покрытием удаляют салфеткой из хлопчатобумажной ткани.After preparation of the stencils with substrates of optically transparent glass with a coating, an adhesive composition with a filler is applied to their surface and to the prepared surface of the KO case with a thin uniform layer. After applying the adhesive composition, for example, prepared stencils are laid on the surface of the KO case, glued surfaces are joined, for example, by hand pressing, avoiding damage to the coated optically transparent glass substrates, and provide a pressure of 8 ÷ 12 g / cm 2 using weights. At a pressure of less than 8 g / cm 2 , poor adhesion quality is obtained, a pressure of more than 12 g / cm 2 leads to damage to the substrates of optically transparent glass. The KO case with a glued stencil is held for 24 hours for vulcanization of the adhesive composition in the workshop, loads and stencils are removed. Remains of the adhesive composition from the surface of the coated optically clear glass substrates are removed with a cotton cloth.
Таким образом, предложенный материал, способ его изготовления и крепления на поверхность корпуса космического объекта позволяют:Thus, the proposed material, the method of its manufacture and attachment to the surface of the body of a space object allow:
- улучшить терморадиационные характеристики терморегулирующего материала.- improve the thermoradiation characteristics of the thermoregulating material.
Низкое значение поглощательной способности солнечной радиации As=0,06÷0,07 достигается благодаря расположению магнетронного источника с мишенью из серебра практически перпендикулярно к подложкам из оптически прозрачного стекла. Геометрические размеры магнетронного источника с мишенью из серебра по длине полностью соответствуют длине поддона с подложками из оптически прозрачного стекла. Высота между магнетронным источником с мишенью из серебра и поддоном с подложками из оптически прозрачного стекла выбрана таким образом, чтобы угол поступления серебра на подложку из оптически прозрачного стекла был не менее 80°, т.к. при меньших углах поступления серебра на подложку из оптически прозрачного стекла значение поглощательной способности солнечной радиации As превышает 0,12; A low value of the absorption capacity of solar radiation As = 0.06–0.07 is achieved due to the location of the magnetron source with the silver target almost perpendicular to the substrates of optically transparent glass. The geometrical dimensions of a magnetron source with a silver target along the length completely correspond to the length of the tray with substrates of optically transparent glass. The height between the magnetron source with the silver target and the tray with the optically transparent glass substrates is chosen so that the angle of silver input to the optically transparent glass substrate is at least 80 °, because at smaller angles of silver supply to the substrate from optically transparent glass, the value of the absorption capacity of solar radiation As exceeds 0.12;
- достичь высокого значения адгезии серебра к подложке из оптически прозрачного стекла (более 5 кг/см2), что обеспечивает дополнительная очистка подложки из оптически прозрачного стекла высокоэнергетическими ионами аргона в тлеющем разряде в вакууме, при этом происходит активация поверхности подложки из оптически прозрачного стекла, что еще более увеличивает адгезию серебра к подложке из оптически прозрачного стекла. Управление процессом магнетронного испарения серебра осуществляется установлением электрических параметров напряжения и тока, благодаря чему получают строго контролируемое значение толщины высокоотражающего слоя серебра (0,10÷0,15 мкм), что также обеспечивает высокую адгезию серебра к подложке из оптически прозрачного стекла;- to achieve a high value of adhesion of silver to the substrate of optically transparent glass (more than 5 kg / cm 2 ), which provides additional cleaning of the substrate of optically transparent glass with high-energy argon ions in a glow discharge in vacuum, while the surface of the substrate is made of optically transparent glass, which further enhances the adhesion of silver to an optically transparent glass substrate. The process of magnetron evaporation of silver is controlled by setting the electrical parameters of voltage and current, due to which a strictly controlled value of the thickness of the highly reflective silver layer (0.10 ÷ 0.15 μm) is obtained, which also ensures high adhesion of silver to the substrate of optically transparent glass;
- повысить производительность и технологичность магнетронного метода испарения за счет обеспечения возможности размещения в вакуумной камере большого количества поддонов с подложками из оптически прозрачного стекла и возможности перемещения поддонов с подложками под магнетронные источники с мишенями из серебра и нержавеющей стали без разгерметизации вакуумной камеры. За один технологический цикл (2,5÷3 часа с учетом откачки вакуумной камеры, ионной обработки в тлеющем разряде и нанесением высокоотражающего слоя из серебра и защитного слоя из нержавеющей стали) изготавливают около 1 м2 терморегулирующего материала;- increase the productivity and manufacturability of the magnetron evaporation method by providing the possibility of placing a large number of pallets with substrates of optically transparent glass in a vacuum chamber and the ability to move pallets with substrates under magnetron sources with silver and stainless steel targets without depressurizing the vacuum chamber. In one technological cycle (2.5–3 hours, taking into account the evacuation of the vacuum chamber, ion processing in a glow discharge and the application of a highly reflective layer of silver and a protective layer of stainless steel), about 1 m 2 of thermoregulating material is produced;
- снизить стоимость работ на 25÷30% за счет сокращения времени получения терморегулирующего материала, а также за счет отсутствия, практически, брака готовой продукции.- reduce the cost of work by 25 ÷ 30% due to the reduction in the time of receipt of thermoregulating material, as well as due to the absence, in practice, of defective products.
Claims (3)
с одновременным ультразвуковым воздействием в течение 3-х минут, затем подложку из оптически прозрачного стекла вынимают из раствора, промывают последовательно теплой, холодной, дистиллированной водой по 1-1,5 мин и сушат на воздухе, после этого поверхность подложки обрабатывают тлеющим разрядом для дополнительной очистки и активации поверхности подложки, затем последовательно осуществляют нанесение высокоотражающего слоя из серебра и защитного слоя из нержавеющей стали в вакуумной камере методом магнетронного распыления без разгерметизации вакуумной камеры за один технологический цикл, располагая подложку из оптически прозрачного стекла последовательно под магнетронными источниками с мишенью из серебра и мишенью из нержавеющей стали под углом, близким к 90°, высокоотражающий слой из серебра наносят по следующему режиму:
U=450±50 В
I=2,5÷3,0±0,5 мА
t=2 мин на каждый поддон с подложкой,
а защитный слой из нержавеющей стали наносят по следующему режиму:
U=500±50 В
I=3,5÷4,0±0,7 мА
t=3 мин на каждый поддон с подложкой,
затем на подложку из оптически прозрачного стекла с высокоотражающим слоем из серебра и защитным слоем из нержавеющей стали наносят слой эпоксидного лака толщиной 20÷30 мкм для дополнительной защиты подложки из оптически прозрачного стекла с упомянутым покрытием от атмосферной коррозии и для увеличения адгезии подложек из оптически прозрачного стекла с покрытием к клеевой композиции.2. A method of manufacturing a thermoregulating material, comprising applying a highly reflective silver layer to an optical transparent glass substrate, followed by applying a protective layer to it, characterized in that before applying the highly reflective silver optical layer to the optical transparent glass substrate, the substrate is chemically cleaned from optically transparent glass solution of the following composition:
with simultaneous ultrasonic exposure for 3 minutes, then the substrate from optically transparent glass is removed from the solution, washed successively with warm, cold, distilled water for 1-1.5 minutes and dried in air, after which the surface of the substrate is treated with a glow discharge for additional cleaning and activating the surface of the substrate, then sequentially apply a highly reflective layer of silver and a protective layer of stainless steel in a vacuum chamber by magnetron sputtering without depressurization of vacuum chamber during one technological cycle, placing a substrate of optically transparent glass sequentially under magnetron sources with a silver target and a stainless steel target at an angle close to 90 °, a highly reflective silver layer is applied according to the following regime:
U = 450 ± 50 V
I = 2.5 ÷ 3.0 ± 0.5 mA
t = 2 min for each pallet with a substrate,
and the protective layer of stainless steel is applied as follows:
U = 500 ± 50 V
I = 3.5 ÷ 4.0 ± 0.7 mA
t = 3 min for each pallet with a substrate,
Then, an epoxy varnish layer 20–30 μm thick is applied to an optically transparent glass substrate with a highly reflective silver layer and a stainless steel protective layer to additionally protect the optically transparent glass substrate with the aforementioned coating from atmospheric corrosion and to increase the adhesion of optically transparent glass substrates coated to the adhesive composition.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012105866/11A RU2515826C2 (en) | 2012-02-17 | 2012-02-17 | Temperature-regulating material, method for its manufacturing and method for its attachment to space object body |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012105866/11A RU2515826C2 (en) | 2012-02-17 | 2012-02-17 | Temperature-regulating material, method for its manufacturing and method for its attachment to space object body |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012105866A RU2012105866A (en) | 2013-08-27 |
| RU2515826C2 true RU2515826C2 (en) | 2014-05-20 |
Family
ID=49163422
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012105866/11A RU2515826C2 (en) | 2012-02-17 | 2012-02-17 | Temperature-regulating material, method for its manufacturing and method for its attachment to space object body |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2515826C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2731539C2 (en) * | 2015-12-04 | 2020-09-04 | Жан Булль Лакшери Пэйнт Лтд | Reflective coating |
| RU2761391C1 (en) * | 2021-01-12 | 2021-12-07 | Дмитрий Юрьевич Старцев | Methods for applying metal coatings made of titanium nitride to glass products |
| RU2772059C2 (en) * | 2017-11-22 | 2022-05-17 | Зе Боинг Компани | Thermoregulating tape, system and method for spacecraft construction |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2062189A (en) * | 1979-11-08 | 1981-05-20 | British Aerospace | Thermal control material |
| WO1989006707A1 (en) * | 1988-01-21 | 1989-07-27 | The National Research Development Corporation | Infra-red transparent materials |
| US5400986A (en) * | 1993-02-08 | 1995-03-28 | Martin Marietta Corporation | Optical solar reflector and mounting method |
| RU2132406C1 (en) * | 1998-10-05 | 1999-06-27 | Открытое акционерное общество "Квадропак" | Low-emission transparent coating with elevated corrosion immunity and window glass with such coating |
| RU2165998C2 (en) * | 1999-03-05 | 2001-04-27 | Институт физики прочности и материаловедения СО РАН | Method of formation of heat-reflecting coat on glass |
| RU2356074C2 (en) * | 2007-06-25 | 2009-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф. Решетнева" | Temperature-regulating coating and method for its installation on "ka" |
-
2012
- 2012-02-17 RU RU2012105866/11A patent/RU2515826C2/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2062189A (en) * | 1979-11-08 | 1981-05-20 | British Aerospace | Thermal control material |
| WO1989006707A1 (en) * | 1988-01-21 | 1989-07-27 | The National Research Development Corporation | Infra-red transparent materials |
| US5400986A (en) * | 1993-02-08 | 1995-03-28 | Martin Marietta Corporation | Optical solar reflector and mounting method |
| RU2132406C1 (en) * | 1998-10-05 | 1999-06-27 | Открытое акционерное общество "Квадропак" | Low-emission transparent coating with elevated corrosion immunity and window glass with such coating |
| RU2165998C2 (en) * | 1999-03-05 | 2001-04-27 | Институт физики прочности и материаловедения СО РАН | Method of formation of heat-reflecting coat on glass |
| RU2356074C2 (en) * | 2007-06-25 | 2009-05-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение прикладной механики им. академика М.Ф. Решетнева" | Temperature-regulating coating and method for its installation on "ka" |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2731539C2 (en) * | 2015-12-04 | 2020-09-04 | Жан Булль Лакшери Пэйнт Лтд | Reflective coating |
| RU2772059C2 (en) * | 2017-11-22 | 2022-05-17 | Зе Боинг Компани | Thermoregulating tape, system and method for spacecraft construction |
| RU2761391C1 (en) * | 2021-01-12 | 2021-12-07 | Дмитрий Юрьевич Старцев | Methods for applying metal coatings made of titanium nitride to glass products |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012105866A (en) | 2013-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5965629A (en) | Process for modifying surfaces of materials, and materials having surfaces modified thereby | |
| US4345000A (en) | Transparent electrically conductive film | |
| JP2523561B2 (en) | Method for removing metal ions from objects of glass or ceramic material | |
| JP2007529626A (en) | Thermal stress relaxation method for sputter target | |
| KR20150113115A (en) | Production method for infrared radiation reflecting film | |
| RU2515826C2 (en) | Temperature-regulating material, method for its manufacturing and method for its attachment to space object body | |
| JP7278372B2 (en) | transparent conductive film | |
| CN109576647A (en) | A kind of ultra-thin optical filter method for manufacturing thin film | |
| JPS6219513B2 (en) | ||
| KR101165770B1 (en) | Method for manufacturing ito thin film with high-transmittance and low-resistance | |
| JP2001176334A (en) | Transparent conductive film and its manufacturing method | |
| CN104402244B (en) | A kind of vacuum plating silver film glass and its preparation technology | |
| TWI547576B (en) | Cathode assembly, physical vapor deposition system, and method for physical vapor deposition | |
| WO2021135314A1 (en) | Composite structure and manufacturing method thereof | |
| TW202141531A (en) | Light-transmitting electrically conductive layer laminated body | |
| RU2821460C1 (en) | Method of metallising textile material | |
| JPS61267027A (en) | Formation of liquid crystal oriented film | |
| JP7237171B2 (en) | transparent conductive film | |
| JP2008075099A (en) | Thin film deposition device, thin film deposition method, thin film, and thin film stacked body | |
| JP7425266B2 (en) | transparent conductive film | |
| JP7406054B1 (en) | Vacuum processing equipment, electrostatic chucks and conveyance rollers | |
| JP7418506B1 (en) | transparent conductive film | |
| WO2023042848A1 (en) | Transparent conductive film | |
| CN103596380A (en) | Method for plating insulating thermal conductive plate with copper | |
| JP2004197139A (en) | Sputtering system |