[發(fā)明專利]一種Cr2O3和Al2O3復(fù)合梯度阻氫涂層及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310594956.4
• 申請(qǐng)日: 2013-11-21
• 公開（公告）號(hào): CN104647828A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于慶河;郝雷;李帥;何迪;王笑靜;杜淼;蔣利軍;劉曉鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號(hào): B32B15/04
• 分類號(hào): B32B15/04;B32B9/04;C23C16/40;F24J2/48
• 代理公司: 北京北新智誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11100
• 代理人: 劉徐紅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種Cr₂O₃和Al₂O₃復(fù)合梯度阻氫涂層及其制備方法和應(yīng)用，該涂層可應(yīng)用于高溫真空集熱管的阻氫滲透。

背景技術(shù)

太陽能集熱管中載熱流體的老化會(huì)產(chǎn)生游離的氫，氫借助滲透作用穿過中央管，到達(dá)中央管和套管之間的真空環(huán)形空間，造成環(huán)形空間壓強(qiáng)的升高，進(jìn)而導(dǎo)致集熱管熱損失的增大。為保證管間環(huán)形隙的真空，必須采取相應(yīng)的措施降低真空環(huán)形空間的氫氣量。早期解決方法包括使用吸氣材料，該方法的弊端在于吸氣材料的容量有限，當(dāng)吸氣材料的容量耗盡時(shí)，環(huán)形空間的壓強(qiáng)又會(huì)升高。因此，采用吸收的方式只能暫時(shí)控制而不能從根本上解決問題，為此，研究人員提出了采用阻氫涂層阻止氫滲透，從而有效控制集熱管真空環(huán)形空間的壓強(qiáng)，減少集熱管的熱損耗。

最早出現(xiàn)的阻氫涂層是CN1971168公開的采用Cr₂O₃作為阻氫材料，可以很大程度的阻止氫的滲透，使吸收管具有更少的熱損失。但該類阻氫材料其熱膨脹系數(shù)與基體存在較大失配，受到一定熱沖擊后，涂層與基體間產(chǎn)生較大熱應(yīng)力，導(dǎo)致涂層與基體分離，嚴(yán)重影響涂層的阻氫性能，為解決上述問題研究人員尋找其它與基體結(jié)合良好、熱膨脹系數(shù)適配小的阻氫涂層，代表性的專利有南京航空航天大學(xué)持有的阻氫涂層組成包括玻璃粉和磨加物的專利CN101215709、CN101215710和CN101230460，其涂層制備工藝簡單，與基體結(jié)合良好。研究人員對(duì)阻氫涂層材料進(jìn)行了大量的篩選，包括Al₂O₃、Y₂O₃、Er₂O₃、SiO₂-Cr₂O₃等多種材料。Al₂O₃由于其結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，特別是在制備過程中能夠形成α-Al₂O₃，對(duì)涂層性能有很大幫助，其絕緣電阻率比較高，阻氫性能經(jīng)驗(yàn)證也比較好，因此，成為阻氫涂層中最常規(guī)的材料。由于化學(xué)氣相沉積方法高溫制備α-Al₂O₃時(shí)，比較容易形成大的顆粒，大顆粒往往可以形成脆性相，影響涂層的可靠性，也影響涂層材料的密度和阻氫性能。而Er₂O₃阻氫涂層絕緣電阻率高、自修復(fù)性能好，制備溫度低于α-Al₂O₃，缺點(diǎn)是價(jià)格比較高，因此，為克服上述兩種涂層的缺點(diǎn)，北京有色金屬研究總院提供了兩種改進(jìn)的阻氫涂層，分別為CN101469409公開的由氧化鋁和氧化鉺構(gòu)成的阻氫涂層和CN101469399公開的Fe-Er金屬過渡層和Er₂O₃涂層。其提高了涂層可靠性的同時(shí)，降低了制備成本。

鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種與基體結(jié)合良好、制備工藝簡單、成本低廉的復(fù)合梯度阻氫涂層材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種多層Cr₂O₃/Al₂O₃復(fù)合梯度阻氫涂層及其制備方法。采用金屬-有機(jī)化學(xué)氣相沉積技術(shù)制備Cr₂O₃-Al₂O₃多層復(fù)合梯度阻氫涂層，該復(fù)合梯度涂層能有效降低H₂在不銹鋼的滲透率，從而很好的達(dá)到阻氫滲透的目的。

一種Cr₂O₃和Al₂O₃復(fù)合梯度阻氫涂層，該復(fù)合涂層由Cr₂O₃和Al₂O₃組成，包覆在不銹鋼上。

優(yōu)選的，Cr₂O₃/Al₂O₃復(fù)合涂層為Cr₂O₃涂層和Al₂O₃涂層交替結(jié)構(gòu)，總層數(shù)大于等于4層；最內(nèi)層為Cr₂O₃涂層，最外層為Al₂O₃涂層。