温度及腐蚀稳定的表面反射器制造技术

本发明专利技术涉及一种层系统，其包括：金属基板(1)，在其侧(A)上具有依序自内向外镀覆的以下层：4)由一种材料构成的层，该材料选自亚化学计量的钛及锆的氧化物及氧氮化物，或者选自金属，所述金属选自钛、锆、钼、铂及铬，或者使用这些金属中一种的或者这些金属中至少两种的合金，5a)一层，其由具有铬、铝、钒、钼、钴、铁、钛和/或铜作为合金成分的镍合金构成，或者由选自铜、铝、铬、钼、钨、钽、钛、铂、钌、铑的金属及使用这些金属中一种或这些金属中至少两种的合金构成，或者由铁、钢或不锈钢构成，其条件在于：如果反射器层6)由铝形成，则该层仅可由铝构成，以及在此情况下层5a)的铝已经被溅射，6)光学致密的、高纯度金属反射器层，7)一层，其选自亚化学计量的钛、锆、铪、钒、钽、铌或铬的氧化物，以及选自金属，所述金属选自铬、钛、锆、铪、钒、铌、钽、钨、钼、铑及铂及使用这些金属中一种或这些金属中至少两种的合金，9)与直接相邻的层10)(HI层)相比具有低折射率的层(LI层)，及10)直接相邻层9)且与层9)(LI层)相比具有较高折射率的层(HI层)。该层系统例如可用作较佳与LED一起使用之表面反射器，特别是用于LED之MC‑COB、用作太阳反射器或者用作激光镜面，特别是用于DLP激光投影仪中之色轮。

Surface reflector for temperature and corrosion stabilization

The invention relates to a layer system, which comprises a metal substrate (1), on the side (A) is in accordance with the following sequence from inside to outside plating: 4) consists of a layer of material, titanium and zirconium oxide and oxynitride material selected from the group consisting of the substoichiometric, or from the metal, the metal selected from titanium, zirconium, chromium, molybdenum and platinum, or use these in a metal or the metal in at least two of the alloy, a layer of 5A), which consists of aluminum, vanadium, chromium, with molybdenum, cobalt, iron, titanium and / or copper nickel alloy as the alloy composition of or consisting of selected from the group consisting of copper and aluminum, chromium, molybdenum, tungsten, tantalum, titanium, platinum, ruthenium, rhodium metal and the use of these metal or a metal in these at least two kinds of alloy, or composed of iron, steel or stainless steel, its condition is: if the reflector layer by 6) the formation of the aluminum layer. Can only be made of aluminum, and the lower 5a) aluminum has been sputtering, 6) high purity metal reflector layer of optical dense, 7), a layer selected from the group consisting of substoichiometric titanium, zirconium, hafnium, tantalum, niobium, vanadium or chromium oxide, and the metal from the metal. Selected from the group consisting of chromium, titanium, zirconium, hafnium, tantalum, niobium, vanadium, tungsten, molybdenum and rhodium and platinum and use these metal or a metal in these at least two kinds of alloy, 9) and 10) directly adjacent layer (HI layer) compared with a low refractive index layer (LI layer). 10) and directly adjacent to layer 9) and layer (LI layer) 9) compared with the high refractive index layer (HI layer). This layer can be used as a better system for use with LED surface reflector, especially for LED MC COB, used as solar reflector or used as laser mirror, especially for color laser projector in DLP.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】温度及腐蚀稳定的表面反射器
本专利技术涉及一种温度稳定的层系统，其在300至2700nm的波长范围内具有高反射性能，该层系统布置在金属基板上，并包括金属性镜面层或反射器层，在该镜面或反射器层上布置有增强反射性的“交替层系统”，其由具有折射率n1的介电LI层(低折射率层)，以及布置于其上具有高于n1的折射率n2的介电HI层(高折射率层)构成，还涉及其作为温度及腐蚀稳定的表面反射器的用途。在基板与反射器层之间至少有一层，其既能增强镜面金属层的粘着性又作为扩散屏障，其既抑制基板中的原子扩散至反射器层，又抑制反射器层中的原子扩散至基板。在表面反射器的应用领域中所出现的高温下，此种扩散会被增强及加速，从而削弱反射器层或镜面层的反射特性。为了改进温度稳定性，在所述的扩散层与所述反射器层之间设有其他防护层，其视情况也对反射器层的附聚进行抑制。为了改进温度稳定性及腐蚀稳定性，在反射器层与LI/HI层系统之间也设有防护层，其防止反射器层氧化、附聚以及扩散至上覆层。本专利技术的层系统的各层被形成，以便使其良好地彼此附着或附着在基板上，以及使该表面反射器具有良好的耐磨性及耐腐蚀性。
技术介绍
表面反射器及相当的物体通常基于铝而制造。为达到较高水平的反射，原铝应尽可能纯净，如具有99.8％的纯度。然而，因为纯铝非常软，所以优选使用所谓的“滚压包覆”材料。为此，将纯铝单面或双面地滚压至具有希望的机械性能的铝合金。采用高纯度的原因在于，任何所含杂质会在加工过程中，例如在脱脂浴中或在电化学抛光时造成点蚀，从而增大漫反射的比例，此点在相关应用中是不希望的。未经防护的铝表面在环境影响下迅速反应，然后仅具有适度的反射：在干燥气氛中形成氧化铝，在潮湿条件下形成氢氧化铝(三羟铝石)，或在高于75℃时会形成偏氢氧化铝(勃姆石)。此外，未经防护的铝表面非常容易刮擦。为获得高水平的反射并对铝表面加以防护，通常实施以下操作步骤：透过在化学浴中施加电压来对表面进行电化学抛光，该表面由于材料的去除而变得更光滑，且去除未经限定的反应产物，从而获得纯铝表面，此点可增强反射并降低漫反射比例。随后，通常对经过前述处理的铝实施阳极化。在此过程中，含有羟基的层自外朝内增长，即朝基板芯部增长，而产生多孔氧化铝层，通常会采用浸泡热水浴来闭合孔隙。此种氧化铝层的机械硬度远大于未经防护的铝表面，以致于镜面表面较为耐刮擦。由于氧化铝层的厚度约为0.4-2μm，经常为约0.5至2μm，故其会有反射光不利的干扰，此外，部分的光会被氧化铝层中的杂质散射或吸收。因此，该产品的全反射仅为约84至90％(依照DIN5035-3)。就某些应用领域而言，以此方式所实现的反射率过低。有鉴于此，现有技术中提出许多具有高反射率的多层式层系统，其可借助公知的薄膜涂布法(如PVD、CVD或PECVD)并使用金属层与透明-初步是介电的-层的适当组合而沉积下来。举例而言，EP0456488A1及EP0583871A1公开了，可通过将介电LI-HI层系统镀覆至金属反射器层来增强镜面层系统的全反射，该镜面层系统是由具有交替低折射率与高折射率的层制成。若将这些层系统沉积在机械硬度相对较低的金属基板上，则这些层系统会非常易受机械性的损伤，即使在许多常用的介电层的硬度极高的情况下亦是如此。在机械冲击的情况时，这些层系统可能会被压进软的金属表面。因此，优选将这些层系统沉积到阳极化处理的硬度较高的铝表面上，以此方式制成的反射器相当不易机械损伤。为提高反射性并抑制不希望的干扰，首先为氧化铝层涂布由金属制成的所谓镜面层或反射器层。此层必须具有使得该层达到“光学致密”的厚度，从而阻止入射的辐射穿透该层到达下方的其它层，而潜在造成氧化铝层中的干扰效果。这会降低镜面的效率并引致不希望的干扰色。US-PS5527562建议镀覆有机硅溶胶作为PVD涂层的基础，而EP0918234B1则建议，在铝基板镀上漆料，如此便不需要阳极化层。但EP0918234B1并未提到在沉积反射器层前必须在阳极化层上镀覆粘接层。高纯度的铝或银是经常作为反射器层的材料，因为此二种材料具有较高的固有的反射率。WO2007/095876A1提及一种粘接层，其是在镀覆厚度<90nm的第一功能性反射器层之前，先镀覆在阳极化层上，而第一功能性反射器层并非光学致密的。在借助电子束蒸发镀覆第二功能性反射器层之前，在第一功能性反射器层上先镀覆第二助粘层。借助将这两个并非光学致密的反射器层相结合，来制作一个光学致密的反射器层系统。该方案的优点在于，可借助电子束蒸发来镀覆第二反射器层。根据此文件，若无第一功能性反射器层，只能借助溅射法来沉积光学致密反射器层。为进一步提高金属层的反射，现有技术通常在反射器层上布置某个透明材料的层系统，其具有引起反射光的相长干涉的厚度，如此便能进一步提高金属层的反射并保护反射器层免受环境因素的影响。这些层的厚度远小于经过阳极化而制成的氧化铝层，因此基本上避免了不希望的干扰。此种系统通常由前述的具有低折射率的下层(LI层)与具有高折射率的上层(HI层)构成。所用材料是公知的材料：常见的一组对层(acommonlayerpair)是由用于LI层的硅氧化物与用于HI层的二氧化钛所构成。设置这些层并对层的厚度进行精确的调整后，对于波长范围在300至2700nm的入射辐射仍达到希望的高反射程度。针对此种具有玻璃/铝/SiO2/TiO2顺序的镜面，WO2006/033877建议在铝层下方镀覆一层金属氧化物层，特别是氧化铝层，以便改进铝在玻璃及介电覆盖层上的粘合性从而提高机械特性。该层可被分级，使得铝含量在铝层的方向递增，氧含量在基板的方向递增。此种氧化铝层亦可布置在铝层与介电覆盖层之间。在US7,678,459所描述的替代方案中，使用任选分级的SiAlOx来取代氧化铝。上述反射器层系统大部分的目标是皆在可见光的范围内达到尽可能最高的反射，以便将其作为照明用途的反射器。通常不要求特别的温度或腐蚀稳定性。EP0762152采用一种薄的阳极镀层(eloxallayer)，其厚度最大75nm，同时用作针对机械及化学影响的防护件，且用作LI-HI层系统的低折射率层，即例如用来替代SiO2。此类反射器“特别作为红外辐射或者光学技术(特别是昼光技术)的灯光的反射器”。在某些应用中，这些反射器层系统能够在连续工作中承受高温：例如在作为太阳能镜面、高性能辐射器(如泛光灯)的镜面、激光镜面或者LED芯片的基板的情况下。在这点上，金属反射器层可能发生氧化，反射器层的原子可能扩散至施加于其上方或下方的层。此外特别是使用银作为反射器层时，可能发生银的附聚，从而削弱层系统的反射。由于高温，粘接层成分或者反射器层上的光学层的成分亦可能扩散至反射器层。此类效应通常会削弱反射器层系统的反射效能。例如，太阳能镜面经常应用于菲涅耳发电站。在此情况下，主镜面例如可捕获太阳光并将其集中至注满能加热的液体的吸收管。为提高太阳光的吸收，通常在吸收管后方安装第二镜面(次镜面)。其直接相邻吸收管且变得很热；并且必须在连续运作下承受约250℃至300℃的温度。在这些条件下，反射器层基于前述原因会变得不耐用。为弥补此情况，EP2418521A2建议，弃用反射器层。为此，基板必须本身或与上覆层相结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种层系统，其包括：金属基板(1)，在其侧(A)上具有依序自内向外镀覆的以下层：4)由一种材料构成的层，该材料选自亚化学计量的钛及锆的氧化物及氧氮化物，或者选自金属，所述金属选自钛、锆、钼、铂及铬，或者使用这些金属中一种的或者这些金属中至少两种的合金，5a)一层，其由具有铬、铝、钒、钼、钴、铁、钛和/或铜作为合金成分的镍合金构成，或者由选自铜、铝、铬、钼、钨、钽、钛、铂、钌、铑的金属及使用这些金属中一种或这些金属中至少两种的合金构成，或者由铁、钢或不锈钢构成，其条件在于：如果反射器层6)由铝形成，则该层仅可由铝构成，以及在此情况下层5a)的铝已经被溅射，6)光学致密的、高纯度金属反射器层，7)一层，其选自亚化学计量的钛、锆、铪、钒、钽、铌或铬的氧化物，以及选自金属，所述金属选自铬、钛、锆、铪、钒、铌、钽、钨、钼、铑及铂及使用这些金属中一种或这些金属中至少两种的合金，9)与直接相邻的层10)(HI层)相比具有低折射率的层(LI层)，及10)直接相邻层9)且与层9)(LI层)相比具有较高折射率的层(HI层)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.27 DE 102014115602.1;2015.02.20 DE 10201511.一种层系统，其包括：金属基板(1)，在其侧(A)上具有依序自内向外镀覆的以下层：4)由一种材料构成的层，该材料选自亚化学计量的钛及锆的氧化物及氧氮化物，或者选自金属，所述金属选自钛、锆、钼、铂及铬，或者使用这些金属中一种的或者这些金属中至少两种的合金，5a)一层，其由具有铬、铝、钒、钼、钴、铁、钛和/或铜作为合金成分的镍合金构成，或者由选自铜、铝、铬、钼、钨、钽、钛、铂、钌、铑的金属及使用这些金属中一种或这些金属中至少两种的合金构成，或者由铁、钢或不锈钢构成，其条件在于：如果反射器层6)由铝形成，则该层仅可由铝构成，以及在此情况下层5a)的铝已经被溅射，6)光学致密的、高纯度金属反射器层，7)一层，其选自亚化学计量的钛、锆、铪、钒、钽、铌或铬的氧化物，以及选自金属，所述金属选自铬、钛、锆、铪、钒、铌、钽、钨、钼、铑及铂及使用这些金属中一种或这些金属中至少两种的合金，9)与直接相邻的层10)(HI层)相比具有低折射率的层(LI层)，及10)直接相邻层9)且与层9)(LI层)相比具有较高折射率的层(HI层)。2.如权利要求1所述的层系统，其中所述基板(1)含有铝、铜或不锈钢，或者由其构成。3.如权利要求2所述的层系统，其中所述基板1)由以下构件构成：1a)芯部，其由铝、铝合金、铜、钼、钛、钽、不锈钢、钢、铁、镀锡板或者使用这些材料中至少一种或这些材料中至少两种的合金构成，2a/2b)位于该芯部的一侧(2a)上或者该芯部的两侧(2a，2b)上的氧化铝层。4.如权利要求3所述的层系统，其中所述芯部在一侧或双侧上配置有滚压包覆部(1a；1b)，其分别位于所述芯部与所述氧化铝层之间。5.如权利要求4所述的层系统，其中所述滚压包覆部由铝含量为至少99.5％的高纯度铝构成。6.如权利要求3至5之一所述的层系统，其中所述基板(1)的芯部和/或所述滚压包覆部由铝构成，且所述氧化铝层已经通过阳极化而制成，且其优选已经通过用热水进行处理而被密封。7.如前述权利要求之一所述的层系统，其中层4)的厚度为5至50nm，优选10至30nm，和/或层5a)的厚度为2至40nm，优选5至30nm，和/或层6)的厚度在50至200nm的范围内，优选80至180nm，和/或层7)的厚度为2至20nm，优选约2至10nm，和/或层9)的厚度为10至200nm，优选40至100nm，和/或层10)的厚度为10至200nm，优选40至100nm。8.如前述权利要求之一所述的层系统，其中所述层4)的材料选自TiOx及TiNxOy。9.如前述权利要求之一所述的层系统，其中所述层5a)的材料选自非铁磁镍合金，特别是NiV、不锈钢及铜。10.如前述权利要求之一所述的层系统，其中所述反射器层6)的高纯度金属选自纯度至少为99.9％的金属，且选自银、铝、金、铂、铑、钼及铬，或者使用这些材料中至少一种或这些材料中至少两种的合金。11.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·达斯巴赫，
申请(专利权)人：阿尔姆科有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE