[發明專利]一種高熵合金基高溫太陽能吸收涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201910964337.7
• 申請日: 2019-10-11
• 公開（公告）號: CN110699642B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 高祥虎;劉剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/10;C23C14/16;C23C14/35;F24S70/25
• 代理公司: 蘭州中科華西專利代理有限公司 62002
• 代理人: 曹向東

本發明涉及一種高熵合金基高溫太陽能吸收涂層，該涂層由拋光不銹鋼片構成的吸熱體基底、W構成的紅外反射層、AlCrWTaTiNbN構成的主吸收層、AlCrWTaTiNbNO構成的次吸收層和SiO₂構成的減反射層組成。主吸收層是指采用等摩爾比的金屬Al、Cr、W、Ta、Ti、Nb通過熔煉法制備的AlCrWTaTiNb高熵合金的氮化物；次吸收層是指采用等摩爾比的金屬Al、Cr、W、Ta、Ti、Nb通過熔煉法制備的AlCrWTaTiNb高熵合金的氮氧化物。本發明還公開了該涂層的制備方法。本發明制備工藝簡單、成本較低，所制備的涂層在大氣質量因子AM1.5條件下，吸收率≥0.93，發射率≤0.10；且該涂層在真空600℃具有良好的熱穩定性能，可應用于太陽能光熱發電領域。

技術領域

本發明涉及太陽能高溫光熱利用和真空鍍膜技術領域，尤其涉及一種高熵合金基高溫太陽能吸收涂層及其制備方法。

背景技術

太陽能光熱發電的原理是，通過反射鏡將太陽光匯聚到太陽能收集裝置，利用太陽能加熱收集裝置內的傳熱介質（液體或氣體），再加熱水形成蒸汽帶動或者直接帶動發電機發電。高溫太陽能吸收涂層是實現光熱高效轉換的核心材料，其一般要求具有高的吸收率、低的熱發射率和優異的長期熱穩定性能。近年來，金屬-電介質體系在高溫太陽能吸收涂層領域得到了廣泛的研究。然而，該類涂層高溫工況下易發生金屬的氧化和擴散，最終導致光學性能的衰減。

高熵合金打破傳統合金以一種或兩種元素為主元的合金設計思路，以五種及五種以上元素為主元，具有熱力學上的高熵效應、動力學上的緩慢擴散效應、結構上的嚴重晶格畸變效應及性能上的雞尾酒效應等特性，合金具有簡單的組織結構及優異的綜合性能。高熵合金因其具有的高強度、高耐磨性、高耐腐蝕性和耐高溫軟化等優異性能已在航空航天、船舶、核能、汽車及電子等關鍵領域得到廣泛關注。基于高熵合金優異的特性，將其應用于高溫太陽能吸收涂層具有重要的學術價值和應用價值。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種高熵合金基高溫太陽能吸收涂層。

本發明所要解決的另一個技術問題是提供該高熵合金基高溫太陽能吸收涂層的制備方法。

為解決上述問題，本發明所述的一種高熵合金基高溫太陽能吸收涂層，其特征在于：該涂層由拋光不銹鋼片構成的吸熱體基底、W構成的紅外反射層、AlCrWTaTiNbN構成的主吸收層、AlCrWTaTiNbNO構成的次吸收層和SiO₂構成的減反射層組成；所述主吸收層是指采用等摩爾比的金屬Al、Cr、W、Ta、Ti、Nb通過熔煉法制備的AlCrWTaTiNb高熵合金的氮化物；所述次吸收層是指采用等摩爾比的金屬Al、Cr、W、Ta、Ti、Nb通過熔煉法制備的AlCrWTaTiNb高熵合金的氮氧化物。

所述吸熱體基底的粗糙度值為0.5~3 nm。

所述紅外反射層的厚度為30~60 nm。

所述主吸收層的厚度為25~60 nm。

所述次吸收層的厚度為35~75 nm。

所述減反射層的厚度為40~80nm。

所述AlCrWTaTiNb高熵合金是指將等摩爾比的金屬Al、Cr、W、Ta、Ti、Nb放入石墨坩堝內，然后將其放入真空熔煉爐并抽真空至6×10^-6~9×10^-6 Torr，于3600~4100℃熔融后澆筑成型，經切割、打磨即得。

如上所述的一種高熵合金基高溫太陽能吸收涂層的制備方法，包括以下步驟：

⑴對吸熱體基底進行處理；