CN102719825A - 太阳能热发电耐腐蚀保护涂层 - Google Patents

太阳能热发电耐腐蚀保护涂层 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种太阳能热发电耐腐蚀保护涂层，涂覆在不锈钢金属基体表面，所述的保护涂层为由Ti、Al、Fe和Y形成的TiAlFeY涂层，其中Ti的含量为22.5-37.2wt%,Al的含量为12.5-18.5wt%,Y的含量为2.5-7.5wt%和余量的Fe。本发明的保护涂层与不锈钢基体之间具有良好的粘结性能，而且所述的保护涂层抗氧化抗热循环应力能力优异，有效地解决了金属基体与功能涂层界面之间的腐蚀和脱落问题，有助于提高太阳能功能涂层的使用寿命。

Description

太阳能热发电耐腐蚀保护涂层
技术领域
本发明属于太阳能发电的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种太阳能热发电耐腐蚀保护涂层。 
背景技术
太阳能热发电是大规模开发利用太阳能的一个重要技术途径，目前有塔式、槽式、碟式系统，其中以槽式和塔式系统商业应用较多，特别是槽式太阳能热发电，是迄今为止世界上唯一经过20年商业化运行的成熟技术，其造价远低于光伏发电。
槽式聚光热发电系统的储能系统可以实现24小时运行，随着规模的增加，发电成本也具有很强的竞争力。中高温集热管中，一般采用高倍聚光技术，聚光比可以高达80。光热转化效率是关键指标，往往一个百分点的提高都是尽力追求的。但在高温条件下，由于其红外发射率随温度上升明显升高，导致在金属基体（例如不锈钢）与太阳能功能涂层之间在不断的热冲击作用下，功能涂层表面都会产生裂缝，甚至涂层与基体之间脱离，从而使得功能涂层中的金属离子通过扩散或者浸渗到金属基体中，并发生反应。导致这种现象发生的主要原因是因为涂层材料与基体之间匹配性较差、特别是热膨胀系数之间的差异较大，涂层非常容易产生应力龟裂或剥落，难以满足基体的长寿命使用要求通常解决因热膨胀性能差异而导致涂层产生裂缝与剥落的问题，主要采用加喷热膨胀系数介于保护涂层与基体之间的缓冲过渡层的方法。
发明内容   
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种太阳能热发电耐腐蚀保护涂层，所述的保护涂层设置在金属基体（例如不锈钢）与太阳能功能涂层之间形成了防止金属离子渗入或者扩散的阻挡层，有效地解决了金属基体与功能涂层界面之间的腐蚀和脱落问题，有助于提高太阳能功能涂层的使用寿命。 
为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种太阳能热发电耐腐蚀保护涂层，涂覆在不锈钢金属基体表面，所述的保护涂层为由Ti、Al、Fe和Y形成的TiAlFeY涂层，其中Ti的含量为22.5-37.2wt%, Al的含量为12.5-18.5wt%, Y的含量为2.5-7.5wt%和余量的Fe。
其中，所述的Ti的含量优选为25-32.5 wt%。
其中，所述的Al的含量优选为13.5-16.5 wt%。
其中，所述的Y的含量优选为3.5-5.2 wt%。
其中，所述的保护涂层通过涂覆、热喷涂或者固渗方法制备得到。
其中，所述的保护涂层的厚度为5-150 μm。
其中，所述的保护涂层的厚度为15-50 μm。
本发明的保护涂层与不锈钢基体之间具有良好的粘结性能，而且所述的保护涂层抗氧化抗热循环应力能力优异，有效地解决了金属基体与功能涂层界面之间的腐蚀和脱落问题，有助于提高太阳能功能涂层的使用寿命。 
具体实施方式
在不锈钢基体上利用常规的火焰喷涂工艺喷涂形成50 μm的保护涂层。
实施例1
本实施例所述的太阳能热发电耐腐蚀保护涂层，涂覆在不锈钢金属基体表面，所述的保护涂层为由Ti、Al、Fe和Y形成的TiAlFeY涂层，其中Ti的含量为22.5wt%, Al的含量为12.5wt%, Y的含量为7.5wt%和余量的Fe。
实施例2
本实施例所述的太阳能热发电耐腐蚀保护涂层，涂覆在不锈钢金属基体表面，所述的保护涂层为由Ti、Al、Fe和Y形成的TiAlFeY涂层，其中Ti的含量为37.2wt%, Al的含量为18.5wt%, Y的含量为2.5wt%和余量的Fe。
实施例3
本实施例所述的太阳能热发电耐腐蚀保护涂层，涂覆在不锈钢金属基体表面，所述的保护涂层为由Ti、Al、Fe和Y形成的TiAlFeY涂层，其中Ti的含量为27.5wt%, Al的含量为15.5wt%, Y的含量为4.5wt%和余量的Fe。
实施例4
本实施例所述的太阳能热发电耐腐蚀保护涂层，涂覆在不锈钢金属基体表面，所述的保护涂层为由Ti、Al、Fe和Y形成的TiAlFeY涂层，其中Ti的含量为27.5wt%, Al的含量为15.5wt%, Y的含量为4.5wt%和余量的Fe。
实施例5
本实施例所述的太阳能热发电耐腐蚀保护涂层，涂覆在不锈钢金属基体表面，所述的保护涂层为由Ti、Al、Fe和Y形成的TiAlFeY涂层，其中Ti的含量为28.5wt%, Al的含量为16.5wt%, Y的含量为3.5wt%和余量的Fe。
实施例1-5得到的保护涂层进行热震实验。将所述的保护涂层加热到600℃，然后空冷至室温；重复此过程，直到涂层表面形成肉眼可见的裂纹，统计直到裂纹出现的次数，结果表明所述的保护涂层的最终热震次数可以达到300-500次。

Claims (7)

1.一种太阳能热发电耐腐蚀保护涂层，涂覆在不锈钢金属基体表面，所述的保护涂层为由Ti、Al、Fe和Y形成的TiAlFeY涂层，其中Ti的含量为22.5-37.2wt%, Al的含量为12.5-18.5wt%, Y的含量为2.5-7.5wt%和余量的Fe。
2.权利要求1所述的保护涂层，其特征在于所述的Ti的含量优选为25-32.5 wt%。
3.权利要求1所述的保护涂层，其特征在于所述的Al的含量优选为13.5-16.5 wt%。
4.权利要求1所述的保护涂层，其特征在于所述的Y的含量优选为3.5-5.2 wt%。
5.权利要求1所述的保护涂层，其特征在于所述的保护涂层通过涂覆、热喷涂或者固渗方法制备得到。
6.权利要求1所述的保护涂层，其特征在于所述的保护涂层的厚度为5-150 μm。
7.权利要求1所述的保护涂层，其特征在于所述的保护涂层的厚度为15-50 μm。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0241807A2 (de) * 1986-04-15 1987-10-21 Asea Brown Boveri Aktiengesellschaft Hochtemperatur-Schutzschicht
CN1433486A (zh) * 2000-06-08 2003-07-30 表面工程设计产品公司 高温不锈钢涂覆系统
CN1584080A (zh) * 2004-06-16 2005-02-23 哈尔滨工业大学 含有稀土Y的TiAl金属间化合物材料及其制备方法
CN1657653A (zh) * 2005-04-01 2005-08-24 中国航空工业第一集团公司北京航空材料研究院 高温合金表面热障涂层及其制备方法
CN102296289A (zh) * 2011-08-19 2011-12-28 九江学院 一种以金属间化合物为粘结相的金属陶瓷涂层的制备方法

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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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