CN102534497A - 基于不锈钢材料的高温选择性吸收涂层及其制备方法 - Google Patents
基于不锈钢材料的高温选择性吸收涂层及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102534497A CN102534497A CN2012100872701A CN201210087270A CN102534497A CN 102534497 A CN102534497 A CN 102534497A CN 2012100872701 A CN2012100872701 A CN 2012100872701A CN 201210087270 A CN201210087270 A CN 201210087270A CN 102534497 A CN102534497 A CN 102534497A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stainless steel
- alloy
- metal
- temperature selective
- compound
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本发明涉及太阳能中高温光热转换技术领域，特别公开了一种基于不锈钢材料的高温选择性吸收涂层及其制备方法。该基于不锈钢材料的高温选择性吸收涂层，以不锈钢为基材，通过机械精加工、脱脂、烘干、沉积涂层及后处理得到，其特征在于：所述基材的涂层通过靶电源溅射沉积而成，涂层由内向外依次为过渡层、红外反射层、过渡层、金属陶瓷复合吸收层、过渡层和保护层。本发明结构简单，生产成本低，光学性能优异，高温使用稳定，适于大规模推广生产和使用。
Description
（一） 技术领域
本发明涉及太阳能中高温光热转换技术领域，特别涉及一种基于不锈钢材料的高温选择性吸收涂层及其制备方法。
（二） 背景技术
选择性吸收涂层是太阳能光热转换的关键，随着太阳能集热元件的发展，对涂层提出了越来越高的要求，以不断满足工业用热、海水淡化、太阳能热发电等中高温应用领域的使用要求。对于集热元件使用的选择性吸收涂层也要具备高温热稳定性，适应中高温环境的要求。
太阳光谱能量集中在300nm~2500nm紫外、可见、近红外波段范围内，在紫外、可见、近红外波段具有高吸收比，在红外波段具有低发射比的选择性吸收涂层，是提高中高温集热元件光热转换效率的关键。
目前太阳能光热转换涂层获得的方法有喷涂、电化学（阳极氧化、电镀等）和磁控溅射，喷涂和电化学的方法不能获得很低的发射比，且不环保。
磁控溅射用在光热涂层上有很多报道，有用在真空集热管真空环境里的涂层，有用到平板集热器的涂层，也有用于高温应用的涂层，但是这些产品的工艺复杂且成本高，并且未见涂层高温耐久性的测试。
（三） 发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种光学性能优异、高温使用稳定的基于不锈钢材料的高温选择性吸收涂层及其制备方法。
本发明是通过如下技术方案实现的：
一种基于不锈钢材料的高温选择性吸收涂层，以不锈钢为基材，通过机械精加工、脱脂、烘干、沉积涂层及后处理得到，其特征在于：所述基材的涂层通过靶电源溅射沉积而成，涂层由内向外依次为过渡层、红外反射层、过渡层、金属陶瓷复合吸收层、过渡层和保护层。
所述过渡层为金属Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、不锈钢以及合金与N或O形成的化合物。
所述红外反射层为金属Al、Cu、Ag、Ni、Mo、W、Cr、不锈钢以及合金组成。
所述金属陶瓷复合吸收层为金属Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、Mo、W、不锈钢以及合金与N或O形成化合物和金属Al、Si、Ti、Mo、Ni、W、Cr、Sn、不锈钢以及合金掺杂而成。
所述保护层为金属Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、Mo、W、不锈钢以及合金与N或O形成的化合物。
本发明所述的基于不锈钢材料的高温选择性吸收涂层的制备方法，主要包括如下步骤：
（1）对基材表面进行机械精加工，然后脱脂，将其放入烘烤箱内烘干；
（2）将基材放入真空室内获得真空，然后往真空室内冲入氩气，对各靶材表面进行清洗；
（3）启动靶电源，用直流或中频反应磁控溅射方法沉积金属Al、Ti、Ni、Cr、Sn、不锈钢以及合金与N或O形成化合物的过渡层，厚度为10~120nm；
（4）沉积金属Al、Cu、Ag、Ni、Mo、W、Cr、不锈钢以及合金组成的红外反射层，厚度为30~300nm；
（5）沉积金属Al、Ti、Ni、Cr、Sn、不锈钢以及合金与N或O形成化合物的过渡层，厚度为10~120nm；
（6）沉积金属Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、Mo、W、不锈钢以及合金与N或O形成化合物和金属Al、Si、Ti、Mo、Ni、W、Cr、Sn、不锈钢以及合金掺杂成的金属陶瓷复合吸收层，厚度为50~500nm；
（7）沉积金属Al、Ti、Ni、Cr、Sn、不锈钢以及合金与N或O形成化合物的过渡层，厚度为10~120nm；
（8）沉积金属Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、Mo、W、不锈钢以及合金与N或O形成化合物的保护层，厚度为30~200nm。
其中，步骤（1）中，基材表面精加工程度达到Ra≤200nm；步骤（2）中，真空室获得真空时，真空度优于5.0E-3Pa。
本发明得到的吸收涂层成本低，有利于大规模推广，还具有优异的光学性能，包括高的太阳光谱吸收比α和低的红外发射比ε，实际测试光学性能为α=0.95（AM1.5），ε=0.11（300℃），同时具有优异的光学性能高温条件使用耐久性。
本发明结构简单，生产成本低，光学性能优异，高温使用稳定，适于大规模推广生产和使用。
（四） 附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的结构示意图。
图中，1涂层，2基材，3过渡层，4红外反射层，5金属陶瓷复合吸收层，6保护层。
（五） 具体实施方式
实施例：
本发明以不锈钢为基材2，通过机械精加工、脱脂、烘干、沉积涂层1及后处理得到，所述基材2的涂层1通过靶电源溅射沉积而成，涂层1由内向外依次为过渡层2、红外反射层4、过渡层3、金属陶瓷复合吸收层5、过渡层3和保护层6。
其制备方法为：
（1）对基材2表面进行机械精加工，达到Ra≤200nm，然后脱脂，将其放入烘烤箱内烘干；
（2）将基材2放入真空室内获得真空，真空度优于5.0E-3Pa，然后往真空室内冲入氩气，对各靶材表面进行清洗；
（3）启动靶电源，用直流或中频反应磁控溅射方法沉积金属Al、Ti、Ni、Cr、Sn、不锈钢以及合金与N或O形成化合物的过渡层3，厚度为10~120nm；
（4）沉积金属Al、Cu、Ag、Ni、Mo、W、Cr、不锈钢以及合金组成的红外反射层4，厚度为30~300nm；
（5）沉积金属Al、Ti、Ni、Cr、Sn、不锈钢以及合金与N或O形成化合物的过渡层3，厚度为10~120nm；
（6）沉积金属Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、Mo、W、不锈钢以及合金与N或O形成化合物和金属Al、Si、Ti、Mo、Ni、W、Cr、Sn、不锈钢以及合金掺杂成的金属陶瓷复合吸收层5，厚度为50~500nm；
（7）沉积金属Al、Ti、Ni、Cr、Sn、不锈钢以及合金与N或O形成化合物的过渡层3，厚度为10~120nm；
（8）沉积金属Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、Mo、W、不锈钢以及合金与N或O形成化合物的保护层6，厚度为30~200nm。
Claims (8)
1.一种基于不锈钢材料的高温选择性吸收涂层，以不锈钢为基材，通过机械精加工、脱脂、烘干、沉积涂层及后处理得到，其特征在于：所述基材的涂层通过靶电源溅射沉积而成，涂层由内向外依次为过渡层、红外反射层、过渡层、金属陶瓷复合吸收层、过渡层和保护层。
2.根据权利要求1所述的基于不锈钢材料的高温选择性吸收涂层，其特征在于：所述过渡层为金属Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、不锈钢以及合金与N或O形成的化合物。
3.根据权利要求1所述的基于不锈钢材料的高温选择性吸收涂层，其特征在于：所述红外反射层为金属Al、Cu、Ag、Ni、Mo、W、Cr、不锈钢以及合金组成。
4.根据权利要求1所述的基于不锈钢材料的高温选择性吸收涂层，其特征在于：所述金属陶瓷复合吸收层为金属Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、Mo、W、不锈钢以及合金与N或O形成化合物和金属Al、Si、Ti、Mo、Ni、W、Cr、Sn、不锈钢以及合金掺杂而成。
5.根据权利要求1所述的基于不锈钢材料的高温选择性吸收涂层，其特征在于：所述保护层为金属Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、Mo、W、不锈钢以及合金与N或O形成的化合物。
6.根据权利要求1所述的基于不锈钢材料的高温选择性吸收涂层的制备方法，其特征为，主要包括如下步骤：
（1）对基材表面进行机械精加工，然后脱脂，将其放入烘烤箱内烘干；
（2）将基材放入真空室内获得真空，然后往真空室内冲入氩气，对各靶材表面进行清洗；
（3）启动靶电源，用直流或中频反应磁控溅射方法沉积金属Al、Ti、Ni、Cr、Sn、不锈钢以及合金与N或O形成化合物的过渡层，厚度为10~120nm；
（4）沉积金属Al、Cu、Ag、Ni、Mo、W、Cr、不锈钢以及合金组成的红外反射层，厚度为30~300nm；
（5）沉积金属Al、Ti、Ni、Cr、Sn、不锈钢以及合金与N或O形成化合物的过渡层，厚度为10~120nm；
（6）沉积金属Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、Mo、W、不锈钢以及合金与N或O形成化合物和金属Al、Si、Ti、Mo、Ni、W、Cr、Sn、不锈钢以及合金掺杂成的金属陶瓷复合吸收层，厚度为50~500nm；
（7）沉积金属Al、Ti、Ni、Cr、Sn、不锈钢以及合金与N或O形成化合物的过渡层，厚度为10~120nm；
（8）沉积金属Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、Mo、W、不锈钢以及合金与N或O形成化合物的保护层，厚度为30~200nm。
7.根据权利要求6所述的基于不锈钢材料的高温选择性吸收涂层的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，基材表面精加工程度达到Ra≤200nm。
8.根据权利要求6所述的基于不锈钢材料的高温选择性吸收涂层的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，真空室获得真空时，真空度优于5.0E-3Pa。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012100872701A CN102534497A (zh) | 2012-03-29 | 2012-03-29 | 基于不锈钢材料的高温选择性吸收涂层及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2012100872701A CN102534497A (zh) | 2012-03-29 | 2012-03-29 | 基于不锈钢材料的高温选择性吸收涂层及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102534497A true CN102534497A (zh) | 2012-07-04 |
Family
ID=46342503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2012100872701A Pending CN102534497A (zh) | 2012-03-29 | 2012-03-29 | 基于不锈钢材料的高温选择性吸收涂层及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102534497A (zh) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103105011A (zh) * | 2013-01-31 | 2013-05-15 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 适于中高温热利用的太阳能选择性吸收膜系及其制备方法 |
| CN103383155A (zh) * | 2013-06-21 | 2013-11-06 | 中国科学院上海技术物理研究所 | Ti合金氮化物选择性吸收膜系及其制备方法 |
| CN103388918A (zh) * | 2013-07-24 | 2013-11-13 | 北京天普太阳能工业有限公司 | 选择性吸收涂层 |
| CN103528251A (zh) * | 2013-10-14 | 2014-01-22 | 常州深蓝涂层技术有限公司 | 耐高温金属陶瓷太阳能选择性吸收涂层及制备方法 |
| CN103695844A (zh) * | 2013-12-19 | 2014-04-02 | 重庆市硅酸盐研究所 | 生物搪瓷辐射板及其制备方法 |
| CN104048432A (zh) * | 2013-03-13 | 2014-09-17 | 亮源工业（以色列）有限公司 | 高温度辐射选择性涂层及相关设备 |
| CN105091377A (zh) * | 2015-09-01 | 2015-11-25 | 中国建筑材料科学研究总院 | 一种太阳能选择性吸收涂层及其制备方法 |
| CN105229392A (zh) * | 2013-05-07 | 2016-01-06 | 株式会社丰田自动织机 | 阳光-热转换部件、阳光-热转换层叠体、阳光-热转换装置及太阳热发电装置 |
| CN105274474A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-01-27 | 岭南师范学院 | 一种耐高温多层太阳能选择性吸收涂层及其制备方法 |
| CN107385409A (zh) * | 2017-08-03 | 2017-11-24 | 福建新越金属材料科技有限公司 | 选择性太阳能热吸收产品的镀膜方法和涂层膜系 |
| CN108613423A (zh) * | 2016-12-02 | 2018-10-02 | 北京有色金属研究总院 | 一种高温太阳光谱选择性吸收薄膜及其制备方法 |
| CN109341116A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-02-15 | 中国建筑材料科学研究总院有限公司 | 一种Cr-Si-N-O太阳能选择性吸收涂层及其制备方法 |
| CN109457219A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-03-12 | 北京航玻新材料技术有限公司 | 一种中低温太阳光谱选择性吸收涂层及其制备方法 |
| CN109469986A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-03-15 | 北京航玻新材料技术有限公司 | 双过渡层复合吸收型太阳光谱选择性吸收涂层及其制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997000335A1 (en) * | 1995-06-19 | 1997-01-03 | The University Of Sydney | Solar selective surface coating |
| CN1414133A (zh) * | 2001-10-25 | 2003-04-30 | 北京华瑞能科技发展有限责任公司 | 金属陶瓷薄膜 |
| CN101294749A (zh) * | 2007-04-24 | 2008-10-29 | 梁美意 | 太阳能选择性吸收涂层的集热管及其制造方法 |
-
2012
- 2012-03-29 CN CN2012100872701A patent/CN102534497A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997000335A1 (en) * | 1995-06-19 | 1997-01-03 | The University Of Sydney | Solar selective surface coating |
| CN1414133A (zh) * | 2001-10-25 | 2003-04-30 | 北京华瑞能科技发展有限责任公司 | 金属陶瓷薄膜 |
| CN101294749A (zh) * | 2007-04-24 | 2008-10-29 | 梁美意 | 太阳能选择性吸收涂层的集热管及其制造方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 《太阳能》 20101231 李时润，等 "中高温太阳能选择性吸收涂层" 16-19 1-8 , 第3期 * |
| 《材料研究与应用》 20081231 廖伟初，等 "太阳能中高温光谱选择性涂层的研究进展和应用" 490-493 1-8 第2卷, 第4期 * |
| 廖伟初，等: ""太阳能中高温光谱选择性涂层的研究进展和应用"", 《材料研究与应用》, vol. 2, no. 4, 31 December 2008 (2008-12-31), pages 490 - 493 * |
| 李时润，等: ""中高温太阳能选择性吸收涂层"", 《太阳能》, no. 3, 31 December 2010 (2010-12-31), pages 16 - 19 * |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103105011A (zh) * | 2013-01-31 | 2013-05-15 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 适于中高温热利用的太阳能选择性吸收膜系及其制备方法 |
| CN103105011B (zh) * | 2013-01-31 | 2015-05-13 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 适于中高温热利用的太阳能选择性吸收膜系及其制备方法 |
| CN104048432A (zh) * | 2013-03-13 | 2014-09-17 | 亮源工业（以色列）有限公司 | 高温度辐射选择性涂层及相关设备 |
| CN105229392A (zh) * | 2013-05-07 | 2016-01-06 | 株式会社丰田自动织机 | 阳光-热转换部件、阳光-热转换层叠体、阳光-热转换装置及太阳热发电装置 |
| CN105229392B (zh) * | 2013-05-07 | 2018-01-30 | 株式会社丰田自动织机 | 阳光‑热转换部件、阳光‑热转换层叠体、阳光‑热转换装置及太阳热发电装置 |
| CN103383155A (zh) * | 2013-06-21 | 2013-11-06 | 中国科学院上海技术物理研究所 | Ti合金氮化物选择性吸收膜系及其制备方法 |
| CN103388918A (zh) * | 2013-07-24 | 2013-11-13 | 北京天普太阳能工业有限公司 | 选择性吸收涂层 |
| CN103528251A (zh) * | 2013-10-14 | 2014-01-22 | 常州深蓝涂层技术有限公司 | 耐高温金属陶瓷太阳能选择性吸收涂层及制备方法 |
| CN103528251B (zh) * | 2013-10-14 | 2015-10-28 | 常州深蓝涂层技术有限公司 | 耐高温金属陶瓷太阳能选择性吸收涂层及制备方法 |
| CN103695844B (zh) * | 2013-12-19 | 2015-12-02 | 重庆市硅酸盐研究所 | 生物搪瓷辐射板及其制备方法 |
| CN103695844A (zh) * | 2013-12-19 | 2014-04-02 | 重庆市硅酸盐研究所 | 生物搪瓷辐射板及其制备方法 |
| CN105091377A (zh) * | 2015-09-01 | 2015-11-25 | 中国建筑材料科学研究总院 | 一种太阳能选择性吸收涂层及其制备方法 |
| CN105274474A (zh) * | 2015-11-27 | 2016-01-27 | 岭南师范学院 | 一种耐高温多层太阳能选择性吸收涂层及其制备方法 |
| CN108613423A (zh) * | 2016-12-02 | 2018-10-02 | 北京有色金属研究总院 | 一种高温太阳光谱选择性吸收薄膜及其制备方法 |
| CN107385409A (zh) * | 2017-08-03 | 2017-11-24 | 福建新越金属材料科技有限公司 | 选择性太阳能热吸收产品的镀膜方法和涂层膜系 |
| CN109341116A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-02-15 | 中国建筑材料科学研究总院有限公司 | 一种Cr-Si-N-O太阳能选择性吸收涂层及其制备方法 |
| CN109341116B (zh) * | 2018-09-17 | 2024-02-13 | 中国建筑材料科学研究总院有限公司 | 一种Cr-Si-N-O太阳能选择性吸收涂层及其制备方法 |
| CN109457219A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-03-12 | 北京航玻新材料技术有限公司 | 一种中低温太阳光谱选择性吸收涂层及其制备方法 |
| CN109457219B (zh) * | 2018-11-20 | 2024-04-09 | 北京航玻新材料技术有限公司 | 一种中低温太阳光谱选择性吸收涂层及其制备方法 |
| CN109469986A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-03-15 | 北京航玻新材料技术有限公司 | 双过渡层复合吸收型太阳光谱选择性吸收涂层及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102534497A (zh) | 基于不锈钢材料的高温选择性吸收涂层及其制备方法 | |
| CN100543499C (zh) | 一种新型太阳选择性吸收涂层 | |
| CN103388917B (zh) | 一种太阳能选择性吸收涂层及其制备方法 | |
| CN106152576A (zh) | 基于难熔金属硼化物的高温光谱选择性吸收涂层及制备方法 | |
| CN106350849B (zh) | 铝表面高吸收与低发射太阳光谱的氧化膜电沉积制备方法 | |
| CN102501459B (zh) | 一种中高温太阳能选择性吸收涂层的制备方法 | |
| EP2245208A2 (en) | Method for producing a cermet-based spectrally selective coating and material thus obtained | |
| Ding et al. | Spectrally selective absorption coatings and their applications: A review | |
| CN103105011B (zh) | 适于中高温热利用的太阳能选择性吸收膜系及其制备方法 | |
| CN102442024B (zh) | 基于铝材的高耐候选择性吸收涂层及其制备方法 | |
| CN102394258B (zh) | 薄膜太阳电池高导电性前电极的制备方法 | |
| CN112687753B (zh) | Hjt太阳能电池tco薄膜、其制备方法及包含该薄膜的电池片 | |
| CN202766609U (zh) | 基于不锈钢材料的高温选择性吸收涂层 | |
| CN103017384B (zh) | 一种碳膜辅助的太阳能选择性吸收膜系及其制备方法 | |
| CN105568238A (zh) | 具有太阳能选择性吸收薄膜膜系的制备方法 | |
| CN103234292B (zh) | 一种太阳能光热转换薄膜的膜系结构的制备方法 | |
| CN201344668Y (zh) | 一种选择性太阳能光热吸收复合涂层 | |
| CN202254444U (zh) | 基于铝材的高耐候选择性吸收涂层 | |
| CN102954611B (zh) | 中高温光谱选择性吸收涂层 | |
| CN104766905A (zh) | 一种硅薄膜光热吸收体的制备方法 | |
| CN203249419U (zh) | 一种适于中高温热利用的太阳能选择性吸收膜系 | |
| CN105448707A (zh) | 一种利用陶瓷衬底制备多晶硅薄膜的方法 | |
| CN202133166U (zh) | 用于聚光太阳能热发电集热管内管的高温抗氧化选择性吸收膜的膜系结构 | |
| CN114686882B (zh) | 一种选择性吸收太阳光热除冰涂层及其制备方法 | |
| CN201373598Y (zh) | 太阳能纳米集热吸收管 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20120704 |