[發明專利]一種多尺度金屬陶瓷太陽能選擇性吸收涂層的制備方法

在審

• 申請號: 201810062106.2
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108559992A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 龐旭明;魏倩;錢麗佳;周劍秋
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 徐激波

本發明公開了一種多尺度金屬陶瓷太陽能選擇性吸收涂層的制備方法，包括如下步驟：造粉→噴涂→激光熔敷→退火→機械拋光，該方法利用以多尺度金屬陶瓷涂層作為高溫大氣環境中長期服役的太陽能選擇性吸收涂層，并利用激光熔敷技術及機械拋光技術減少表面孔洞，提高涂層致密性并降低涂層表面粗糙度，從而獲得吸收率高，紅外發射率低的太陽能選擇性吸收涂層。本發明具有成本低廉，操作簡單，所制成得涂層選擇性吸收性能高，涂層穩定，抗熱沖擊能力強等優點。

技術領域

本發明涉及涂層制備技術領域，特別是涉及制備應用于大氣環境下的高溫太陽能選 擇性吸收涂層，具體是一種制備太陽能選擇性吸收涂層的新工藝。

背景技術

太陽能是儲量巨大且無污染的清潔能源，太陽能熱利用技術在低溫領域已得到廣泛 應用，如太陽能熱水器；在中高溫領域，國內與國外存在較大差距，國內的光熱發電 技術起步較晚且商業化運作緩慢，現有的太陽能選擇性吸收涂層的制備方法很多如電 鍍、溶膠凝膠法、磁控濺射等各有優勢，但也存在各自的不足，如成本昂貴、工藝要求 高、污染環境、高溫穩定性差等。目前制備涂層的工藝中，電鍍法對環境污染大；溶 膠凝膠法制備的涂層結合強度低，耐腐蝕性較差；作為目前主流制備方法的磁控濺射 制備的涂層雖然具有良好的選擇吸收性能，但是其生產成本高，生產效率低，限制了 其在高溫熱發電中的應用。因此在這些技術中只有少數能投入實際生產應用。采用激 光熔敷工藝制備的中高溫太陽能選擇性吸收涂層具有操作簡單、環保、耐候性能好、成 本低且可實現大批量生產等優勢，能夠推動商業化生產。利用該方法制備涂層具有高熱 穩定性、、生產成本低、非真空使用性好等優點，使其具有較大的優勢。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種可應用于大氣環境下中高溫太陽能選擇性吸收涂層 的新型制備工藝，利用以多尺度金屬陶瓷涂層作為高溫大氣環境中長期服役的太陽能選 擇性吸收涂層，并利用激光熔敷技術及機械拋光技術減少表面孔洞，提高涂層致密性并降低涂層表面粗糙度，從而獲得吸收率高，紅外發射率低的太陽能選擇性吸收涂層。該 工藝具有成本低廉，操作簡單，所制成得涂層選擇性吸收性能高，涂層穩定，抗熱沖擊 能力強等優點。

本發明采用的技術方案為：一種多尺度金屬陶瓷太陽能選擇性吸收涂層的制備方法，包括以下步驟：

1)將所采用的基體材料經過表面均勻粗化處理；

2)造粉

所述造粉步驟采用噴霧干燥法制備復合粉末，原材料為微米級和納米級金屬粉末和 TiC粉末的混合物，干燥塔內溫度要維持在280-300℃之間，造粉完成后復合粉末呈均勻實心球狀，納米金屬粒徑50-80nm，微米粉的粒徑平均大小在400目到600目之間；

3)噴涂

對基體材料進行噴涂，制得的涂層厚度控制在10-30μm范圍；

4)激光熔敷

當噴涂完成后，將涂層緩慢冷卻至室溫，進行激光表面處理步驟；選用波長在可見-近紅外波段的固體或半導體脈沖激光對涂層進行表面處理，激光功率為800-1300W， 脈寬為2ms，掃描速度為4-5mm/s；

5)退火

在激光表面處理后進行600℃，200h的退火處理；

6)機械拋光

最后進行機械拋光，得到用于大氣環境下高溫太陽能選擇性吸收涂層。

作為優選，所述步驟1)中基體材料選用精拋不銹鋼，利用壓力為0.3～0.4MPa的純凈壓縮空氣將120目的棕剛玉砂以70～80°攻角高速噴射到不銹鋼表面，使其表面均勻 粗化。

作為優選，所述步驟2)中金屬粉末包括Ni粉和Mo粉，所述Ni粉、Mo粉和TiC 粉的質量百分含量分別為30％，10％，60％。