基於不鏽鋼材料的高溫選擇性吸收塗層的製作方法
2023-09-15 19:09:10 1
專利名稱：基於不鏽鋼材料的高溫選擇性吸收塗層的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能中高溫光熱轉換技術領域，特別涉及一種基於不鏽鋼材料的高溫選擇性吸收塗層。背景技術：
選擇性吸收塗層是太陽能光熱轉換的關鍵，隨著太陽能集熱元件的發展，對塗層提出了越來越高的要求，以不斷滿足工業用熱、海水淡化、太陽能熱發電等中高溫應用領域的使用要求。對於集熱元件使用的選擇性吸收塗層也要具備高溫熱穩定性，適應中高溫環境的要求。太陽光譜能量集中在300nnT2500nm紫外、可見、近紅外波段範圍內，在紫外、可見、近紅外波段具有高吸收比，在紅外波段具有低發射比的選擇性吸收塗層，是提高中高溫集熱元件光熱轉換效率的關鍵。目前太陽能光熱轉換塗層獲得的方法有噴塗、電化學(陽極氧化、電鍍等)和磁控濺射，噴塗和電化學的方法不能獲得很低的發射比，且不環保。磁控濺射用在光熱塗層上有很多報導，有用在真空集熱管真空環境裡的塗層，有用到平板集熱器的塗層，也有用於高溫應用的塗層，但是這些產品的工藝複雜且成本高，並且未見塗層高溫耐久性的測試。
發明內容本實用新型為了彌補現有技術的不足，提供了一種光學性能優異、高溫使用穩定的基於不鏽鋼材料的高溫選擇性吸收塗層。本實用新型是通過如下技術方案實現的一種基於不鏽鋼材料的高溫選擇性吸收塗層，以不鏽鋼為基材，通過機械精加工、脫脂、烘乾、沉積塗層及後處理得到，其特徵在於所述基材的塗層通過靶電源濺射沉積而成，塗層由內向外依次為過渡層、紅外反射層、過渡層、金屬陶瓷複合吸收層、過渡層和保護層。所述過渡層為金屬Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、不鏽鋼以及合金與N或O形成的化合物。所述紅外反射層為金屬Al、Cu、Ag、Ni、Mo、W、Cr、不鏽鋼以及合金組成。所述金屬陶瓷複合吸收層為金屬Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、Mo、W、不鏽鋼以及合金與N或O形成化合物和金屬Al、Si、Ti、Mo、Ni、W、Cr、Sn、不鏽鋼以及合金摻雜而成。所述保護層為金屬Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、Mo、W、不鏽鋼以及合金與N或O形成的化合物。本實用新型所述的基於不鏽鋼材料的高溫選擇性吸收塗層的製備方法，主要包括如下步驟(I)對基材表面進行機械精加工，然後脫脂，將其放入烘烤箱內烘乾；(2)將基材放入真空室內獲得真空，然後往真空室內衝入氬氣，對各靶材表面進行清洗；(3)啟動靶電源，用直流或中頻反應磁控濺射方法沉積金屬Al、Ti、Ni、Cr、Sn、不
3鏽鋼以及合金與N或O形成化合物的過渡層，厚度為l(Tl20nm ；(4)沉積金屬Al、Cu、Ag、Ni、Mo、W、Cr、不鏽鋼以及合金組成的紅外反射層，厚度為30 300nm ；(5)沉積金屬Al、Ti、Ni、Cr、Sn、不鏽鋼以及合金與N或O形成化合物的過渡層，厚度為10 120nm ；(6)沉積金屬Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、Mo、W、不鏽鋼以及合金與N或O形成化合物和金屬Al、Si、Ti、Mo、Ni、W、Cr、Sn、不鏽鋼以及合金摻雜成的金屬陶瓷複合吸收層，厚度為50 500nm ；(7)沉積金屬Al、Ti、Ni、Cr、Sn、不鏽鋼以及合金與N或O形成化合物的過渡層，厚度為10 120nm ；(8)沉積金屬Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、Mo、W、不鏽鋼以及合金與N或O形成化合物的保護層，厚度為3(T200nm。其中，步驟(I)中，基材表面精加工程度達到Ra彡200nm;步驟(2)中，真空室獲得真空時，真空度優於5. 0E-3Pa。本實用新型得到的吸收塗層成本低，有利於大規模推廣，還具有優異的光學性能，包括高的太陽光譜吸收比α和低的紅外發射比ε，實際測試光學性能為α=0.95(ΑΜ1.5)，ε =0. 11 (300°C)，同時具有優異的光學性能高溫條件使用耐久性。本實用新型結構簡單，生產成本低，光學性能優異，高溫使用穩定，適於大規模推廣生產和使用。以下結合附圖
對本實用新型作進一步的說明。圖I為本實用新型的結構示意圖。圖中，I塗層，2基材，3過渡層，4紅外反射層，5金屬陶瓷複合吸收層，6保護層。
具體實施方式
實施例本發明以不鏽鋼為基材2，通過機械精加工、脫脂、烘乾、沉積塗層I及後處理得到，所述基材2的塗層I通過靶電源濺射沉積而成，塗層I由內向外依次為過渡層2、紅外反射層4、過渡層3、金屬陶瓷複合吸收層5、過渡層3和保護層6。其製備方法為(I)對基材2表面進行機械精加工，達到Ra ( 200nm，然後脫脂，將其放入烘烤箱內烘乾；(2)將基材2放入真空室內獲得真空，真空度優於5. 0E_3Pa，然後往真空室內衝入氬氣，對各靶材表面進行清洗；(3)啟動靶電源，用直流或中頻反應磁控濺射方法沉積金屬Al、Ti、Ni、Cr、Sn、不鏽鋼以及合金與N或O形成化合物的過渡層3，厚度為l(Tl20nm ；(4)沉積金屬Al、Cu、Ag、Ni、Mo、W、Cr、不鏽鋼以及合金組成的紅外反射層4，厚度為 30 300nm ；(5)沉積金屬Al、Ti、Ni、Cr、Sn、不鏽鋼以及合金與N或O形成化合物的過渡層3，厚度為10 120nm ；
4[0041](6)沉積金屬Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、Mo、W、不鏽鋼以及合金與N或O形成化合物和金屬Al、Si、Ti、Mo、Ni、W、Cr、Sn、不鏽鋼以及合金摻雜成的金屬陶瓷複合吸收層5，厚度為 50 500nm ；(7)沉積金屬Al、Ti、Ni、Cr、Sn、不鏽鋼以及合金與N或O形成化合物的過渡層3，厚度為10 120nm ；(8)沉積金屬Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、Mo、W、不鏽鋼以及合金與N或O形成化合物的保護層6，厚度為3(T200nm。
權利要求1.一種基於不鏽鋼材料的高溫選擇性吸收塗層，以不鏽鋼為基材，通過機械精加工、脫脂、烘乾、沉積塗層及後處理得到，其特徵在於所述基材的塗層通過靶電源濺射沉積而成，塗層由內向外依次為過渡層、紅外反射層、過渡層、金屬陶瓷複合吸收層、過渡層和保護層。
專利摘要本實用新型涉及太陽能中高溫光熱轉換技術領域，特別公開了一種基於不鏽鋼材料的高溫選擇性吸收塗層。該基於不鏽鋼材料的高溫選擇性吸收塗層，以不鏽鋼為基材，通過機械精加工、脫脂、烘乾、沉積塗層及後處理得到，其特徵在於所述基材的塗層通過靶電源濺射沉積而成，塗層由內向外依次為過渡層、紅外反射層、過渡層、金屬陶瓷複合吸收層、過渡層和保護層。本實用新型結構簡單，生產成本低，光學性能優異，高溫使用穩定，適於大規模推廣生產和使用。
文檔編號C23C14/34GK202766609SQ201220124530
公開日2013年3月6日 申請日期2012年3月29日 優先權日2012年3月29日
發明者韓榮濤, 馬斌, 馬麗萍, 蔡勇志, 馬樂 申請人:德州金亨新能源有限公司