CN113913748A - 光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料及其制备方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料及其制备方法和设备，高熵选择性吸收纳米复合涂层采用梯度层结构，由结合层、加硬层、吸收层和减反增透层构成，所述结合层为电弧离子镀方法制备的CrN涂层，所述加硬层为AlCrTaSiTiBN/CrN纳米多层涂层，所述吸收层为AlCrTaSiTiBON高熵氮氧化物纳米晶‑非晶复合膜，所述减反增透层为(AlCrTaSiTiB)Ox高熵氧化物涂层。本发明所制备高熵选择性吸收纳米复合涂层结构设计合理，涂层具有很好的耐温性、耐磨性和热吸收效率，能保证集热管的长期稳定工作，减少厂家的运行维护成本。
Description
技术领域
本发明属于薄膜材料技术领域，尤其涉及一种光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料及其制备方法和设备。
背景技术
太阳能是最丰富的可再生清洁能源。太阳辐射到地球表面的能量通量为1.7 ×1014kW/m2，比现有地球上储存的核能、地热能和引力能的总和都要大5000倍。地球每年接受到的太阳能总量为1×1018kW·h，相当于5×1014桶原油，是现在探明原油储量的近千倍，是全球年耗能量的一万多倍。目前，对太阳能的利用主要有光电、光伏和光热转换三种形式，其中太阳能光热转换利用最为广泛。以太阳能热发电为例，其相比于光伏发电，成本较低，且适合于大规模发电，是太阳能利用的重要发展方向，其转换过程主要是靠集热管上的选择性吸收涂层把能量密度低的太阳能转化为能量密度高的热能，产生的热使储热工质沸腾，从而产生过热高温蒸汽，来推动涡轮机发电，这种方式不仅可以大大减少传统能源的消耗，缓解能源危机，而且有利于环保，实现低碳发展。
在太阳能光热转换利用装置中，首先要使太阳辐射能转换成热能，能够实现这种功能的部件就是太阳能集热器，这是核心部件。而该部件中最核心的部分是太阳能光谱选择吸收涂层。这种涂层吸收太阳光谱紫外到近红外范围内的大部分光波，而在红外波段则是强反射。这样设计的目的是尽可能避免因涂层吸收红外线而带来高的热发射率，造成热能损失，尤其随涂层工作温度的升高，这部分热损失就越严重。因此，设计高温太阳能吸收涂层不仅要解决材料本身耐高温的问题，还要能有效地抑制热发射率。
此外，太阳能光谱选择吸收涂层的传统制备方法都存在不足之处：涂料法制备的涂层集热效率低，与基材结合力差，容易剥落且易老化；电化学法制备的涂层，在中高温条件下热稳定性差，仅限于低温条件使用，且制备工艺本身存在环境污染的问题；磁控溅射法成本过高，生产效率低，难以向大规模工业化生产推广。因此，需要综合考虑各方面的因素，寻求一种新的工艺与新的材料体系，设计稳定的涂层结构，研制一种能够大面积工业化生产，性能稳定，制备成本较低的光谱选择性吸收涂层，以适应大规模化应用，以期在太阳能中高温领域得到应用。多弧离子镀技术制备的涂层不仅结合力强，致密耐高温，制备过程对环境无污染，而且该技术相对磁控溅射技术成本低、沉积速率快，是较理想的制备技术。
2004年，中国台湾学者叶均蔚教授突破合金设计的传统观念，创新性地提出多主元高熵合金(high-entropy alloy，HEA)概念，被誉为近几十年来合金化理论的三大突破之一。在高熵合金中没有主要元素和次要元素的区别，最佳组成元素个数为5-13之间，每种元素的含量均介于5％-35％之间。根据玻尔兹曼假设，如果合金(固溶体)中有w种原子混合，则其摩尔混合熵ΔS＝Rlnw。当w越大时，混合熵就越高。根据吉布斯自由能与混合熵的关系ΔGmix＝ΔHmix-TΔSmix，熵的增加会大大降低吉布斯自由能，而吉布斯自由能更低的结构在凝固时将会优先形成。高熵合金中的高熵效应会导致系统自由能的降低，在凝固过程中将优先形成体心立方结构(BCC)和面心立方结构(FCC)等高熵固溶体，而不会形成脆性金属间化合物。合金材料按照混合熵可分为低熵合金、中熵合金以及高熵合金。由于高熵合金具有热力学上的高熵效应、结晶学方面的晶格畸变效应、动力学上的迟缓扩散效应以及性能上的鸡尾酒效应。因而使其具有高强度、高耐磨性、高耐腐蚀性等优异性能而受到国内外的广泛关注。
对于高熵复合涂层，由于其具有高硬度和高耐磨性特点，目前研究较多的是将其应用于耐磨耐腐蚀领域，未见有人将其应用于选择性吸收涂层领域。而目前常规的选择性吸收涂层耐温有限，不能使集热管长期稳定的工作，为此急需开发新型的选择性吸收涂层材料。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料及其制备方法和设备。
为实现上述目的，本发明的采用以下技术方案：
一种光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料，高熵选择性吸收纳米复合涂层采用梯度层结构，由结合层、加硬层、吸收层和减反增透层构成，所述结合层为电弧离子镀方法制备的CrN涂层，所述加硬层为AlCrTaSiTiBN/CrN 纳米多层涂层，所述吸收层为AlCrTaSiTiBON高熵氮氧化物纳米晶-非晶复合膜，所述减反增透层为(AlCrTaSiTiB)Ox高熵氧化物涂层。
优选地，吸收层中AlCrTaSiTiB金属纳米晶的尺寸为3-10纳米； AlCrTaSiTiBON非晶氧化物的厚度为1-5纳米，吸收层涂层厚度为100-500纳米，涂层吸收率大于0.9，红外波段的发射率低于0.2。
优选地，减反增透层为(AlCrTaSiTiB)Ox高熵氧化物涂层，涂层为非晶结构，减反增透层涂层厚度为50-200纳米，涂层可见光范围的透过率大于80％。
优选地，加硬层为AlCrTaSiTiBN/CrN纳米多层，AlCrTaSiTiBN单层厚度为 4-10纳米，CrN涂层单层厚度为4-8纳米，调制周期为8-18纳米，加硬层涂层厚度为80-720纳米，纳米硬度为25-35GPa。
优选地，结合层为CrN涂层，其厚度为200-500纳米。
一种如上所述光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、准备电弧离子镀装置，将已经抛光好的不锈钢集热管放在电弧离子镀装置的真空室内的工件架上，在200-400℃条件下，对其采用离子刻蚀清洗，刻蚀气压控制在0.3-0.5Pa，偏压为50-100V，刻蚀时间控制在30-60分钟，使得不锈钢管表面达到镀膜的要求；
步骤2、通入氮气，开启Cr靶，在0.5-2Pa，偏压为50-150V，采用电弧离子镀技术在不锈钢集热管表面沉积200-500纳米CrN膜作为结合层；
步骤3、开启AlCrTaSiTiB靶，在1-2Pa，偏压为0-50V，当不锈钢集热管旋转到AlCrTaSiTiB靶前面时形成AlCrTaSiTiBN层，当其旋转到Cr靶前面时形成CrN层，集热管不停旋转则会形成AlCrTaSiTiBN/CrN纳米多层加硬涂层， AlCrTaSiTiBN单层厚度为4-10纳米，CrN涂层单层厚度为4-8纳米，调制周期为8-18纳米，加硬层涂层厚度为80-720纳米，纳米硬度为25-35GPa；
步骤4、关闭Cr靶，通入氧气，在氮气和氧气环境中，气压控制在1-2Pa，偏压为0-50V，在不锈钢集热管表面制备AlCrTaSiTiBON高熵氮氧化物纳米晶- 非晶复合膜，其中AlCrTaSiTiB纳米晶的尺寸为3-10纳米，AlCrTaSiTiBON非晶氧化物的厚度为1-5纳米，吸收层涂层厚度为100-500纳米，涂层吸收率大于 0.9，红外波段的发射率低于0.2。
步骤5、关闭氮气，在氧气环境中制备(AlCrTaSiTiB)Ox减反增透层，气压控制在1-3Pa，偏压为0-100V，涂层为非晶结构，减反增透层涂层厚度为50-200 纳米，涂层可见光范围的透过率大于80％。
制备结束后，获得一种光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料。
一种如上所述光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料的制备设备，包括真空室，真空室上设有抽真空口，抽真空机组通过抽真空口对真空室进行抽真空，真空室的两个上角设加热器，刻蚀用Cr靶、AlCrTaSiTiB靶和一个制备涂层用Cr靶分三列安装在炉壁上，真空室内设工件架，用以安设集热管。
优选地，真空室设有室门，辅助阳极布置在室门侧边。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
由上述技术方案可知本发明的目的在于提供一种光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料及其制备方法，该涂层结合高熵涂层和传统氮化物涂层的优势，具备较好的耐磨性能、耐温和吸收性能。本发明将AlCrTaSiTiB、 AlCrTaSiTiBON涂层和(AlCrTaSiTiB)Ox涂层结合获得以下良好的技术效果： AlCrTaSiTiBON具有良好的耐温性和选择性吸收性能，该性能对于集热器的长期稳定工作至关重要；AlCrTaSiTiBN具有高硬度，其多层膜可以避免集热器在清洗时出现磨损；(AlCrTaSiTiB)Ox由于具有高的可见光范围的透过率，可以提高选择性吸收涂层的吸热效率。
第一，与常规选择性吸收涂层相比，本发明是高熵合金涂层和传统氮化物涂层的结合；
第二，本发明充分利用纳米多层复合，梯度复合涂层技术，形成结构和成分渐变，涂层和基体为冶金结合，具有良好的附着力；
第三，本发明中(AlCrTaSiTiB)Ox高熵氧化物增透膜为高热稳定性的增透保护膜，不但可以提高热吸收的效率，同时还可以保护选择性吸收涂层不被氧化；
第四，AlCrTaSiTiBN/CrN纳米多层膜的使用抑制了柱状晶的生长，提高涂层的致密度，而且在吸收涂层和基体之间形成了良好的过渡，可以降低涂层的应力，同时耐磨性和耐温性也大幅度提高；
第五，本发明将CrN作为结合层，将会大幅度提高涂层和基体的结合力，降低基体和涂层的膨胀系数差别。
综上所述，本发明所制备高熵选择性吸收复合涂层结构设计合理，涂层具有很好的耐温性、耐磨性和热吸收效率，能保证集热管的长期稳定工作，减少厂家的运行维护成本。
附图说明
图1为本发明制备高熵纳米复合涂层用的电弧离子镀装置示意图；
图2为本发明的高熵纳米复合涂层结构示意图；
图3.为本发明的高熵纳米复合涂层的表面形貌；
图4为本发明高熵纳米复合涂层的截面形貌图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，为本发明光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料的制备设备——电弧离子镀装置，电弧离子镀装置的真空室由炉壁围成，真空室尺寸为500x500x500mm。真空室设有抽真空口6，抽真空机组通过抽真空口6 对真空室7进行抽真空。真空室的上边两个角是加热器5，加热功率10-30千瓦，提高加热效率。三个电弧靶分三列安装在炉壁上，分别是一个刻蚀用Cr靶1、一个AlCrTaSiTiB靶9和一个制备涂层用Cr靶4。集热管10固定在工件架8上。真空室门2可以开启进行设备维护。辅助阳极3布置在门边上方便清理。该布局使真空室中等离子体密度大幅度增加，工件完全浸没在等离子体中。使涂层沉积速率、硬度、附着力得到较大的提高。由于对靶结构进行了优化，磁场分布更均匀，使电弧在靶面上均匀燃烧，提高了涂层的均匀性。
如图2所示，其中：10为集热管，20为CrN结合层，30为 AlCrTaSiTiBN/CrN加硬层，40为AlCrTaSiTiBON吸收层，50为(AlCrTaSiTiB) Ox减反增透层，为本发明光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层结构示意图。所述高熵选择性吸收纳米复合涂层采用梯度层结构，由结合层、加硬层、吸收层和减反增透层构成，结合层为电弧离子镀方法制备的CrN涂层，所述加硬层为AlCrTaSiTiBN/CrN纳米多层涂层，吸收层为AlCrTaSiTiBON高熵氮氧化物纳米晶-非晶复合膜，减反增透层为(AlCrTaSiTiB)Ox高熵氧化物涂层。
具体的，吸收层为AlCrTaSiTiBON高熵氮氧化物纳米晶-非晶复合膜，其中AlCrTaSiTiB金属纳米晶的尺寸为3-10纳米，AlCrTaSiTiBON非晶氧化物的厚度为1-5纳米，吸收层涂层厚度为100-500纳米，涂层吸收率大于0.9，红外波段的发射率低于0.2。
具体的，加硬层为AlCrTaSiTiBN/CrN纳米多层，AlCrTaSiTiBN单层厚度为 4-10纳米，CrN涂层单层厚度为4-8纳米，调制周期为8-18纳米，加硬层涂层厚度为80-720纳米，纳米硬度为25-35GPa。
以下结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步说明：
实施例1：准备好电弧离子镀装置，将已经抛光好的不锈钢集热管放在电弧离子镀装置的真空室内的工件架上，在200℃条件下，对其采用离子刻蚀清洗，刻蚀气压控制在0.3Pa，偏压为50V，刻蚀时间控制在30分钟，使得不锈钢管表面达到镀膜的要求；通入氮气，开启Cr靶，在0.5Pa，偏压为50V，采用电弧离子镀技术在不锈钢集热管表面沉积200纳米CrN膜作为结合层；开启 AlCrTaSiTiB靶，在1Pa，偏压为0V，当不锈钢集热管旋转到AlCrTaSiTiB靶前面时形成AlCrTaSiTiBN层，当其旋转到Cr靶前面时形成CrN层，集热管不停旋转则会形成AlCrTaSiTiBN/CrN纳米多层加硬涂层，AlCrTaSiTiBN单层厚度为4 纳米，CrN涂层单层厚度为4纳米，调制周期为8纳米，加硬层涂层厚度为80 纳米，纳米硬度为25GPa；关闭Cr靶，通入氧气，在氮气和氧气环境中，气压控制在1-2Pa，偏压为0-50V，在不锈钢集热管表面制备AlCrTaSiTiBON高熵氮氧化物纳米晶-非晶复合膜，其中AlCrTaSiTiB纳米晶的尺寸为3纳米， AlCrTaSiTiBON非晶氧化物的厚度为1纳米，吸收层涂层厚度为100纳米，涂层吸收率大于0.9，红外波段的发射率低于0.2。关闭氮气，在氧气环境中制备(AlCrTaSiTiB)Ox减反增透膜，气压控制在1Pa，偏压为0V，涂层为非晶结构，减反增透层厚度为50-200纳米，涂层可见光范围的透过率大于80％。制备结束后，获得一种光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料。
实施例2：准备好电弧离子镀装置，将已经抛光好的不锈钢集热管放在电弧离子镀装置的真空室内的工件架上，在400℃条件下，对其采用离子刻蚀清洗，刻蚀气压控制在0.5Pa，偏压为100V，刻蚀时间控制在60分钟，使得不锈钢管表面达到镀膜的要求；通入氮气，开启Cr靶，在2Pa，偏压为150V，采用电弧离子镀技术在不锈钢集热管表面沉积500纳米CrN膜作为结合层；开启AlCrTaSiTiB靶，在2Pa，偏压为50V，当不锈钢集热管旋转到AlCrTaSiTiB靶前面时形成AlCrTaSiTiBN层，当其旋转到Cr靶前面时形成CrN层，集热管不停旋转则会形成AlCrTaSiTiBN/CrN纳米多层加硬涂层，AlCrTaSiTiBN单层厚度为 10纳米，CrN涂层单层厚度为8纳米，调制周期为18纳米，加硬层涂层厚度为 720纳米，纳米硬度为35GPa；关闭Cr靶，通入氧气，在氮气和氧气环境中，气压控制在2Pa，偏压为50V，在不锈钢集热管表面制备AlCrTaSiTiBON高熵氮氧化物纳米晶-非晶复合膜，其中AlCrTaSiTiB纳米晶的尺寸为10纳米， AlCrTaSiTiBON非晶氧化物的厚度为5纳米，吸收层涂层厚度为500纳米，涂层吸收率大于0.9，红外波段的发射率低于0.2。关闭氮气，在氧气环境中制备(AlCrTaSiTiB)Ox减反增透层，气压控制在1-3Pa，偏压为0-100V，涂层为非晶结构，减反增透层厚度为50-200纳米，涂层可见光范围的透过率大于80％。制备结束后，获得一种光热电站集热管用高熵选择性吸收复合涂层材料。
实施例3：准备好电弧离子镀装置，将已经抛光好的不锈钢集热管放在电弧离子镀装置的真空室内的工件架上，在300℃条件下，对其采用离子刻蚀清洗，刻蚀气压控制在0.4Pa，偏压为80V，刻蚀时间控制在50分钟，使得不锈钢管表面达到镀膜的要求；通入氮气，开启Cr靶，在1Pa，偏压为100V，采用电弧离子镀技术在不锈钢集热管表面沉积400纳米CrN膜作为结合层；开启 AlCrTaSiTiB靶，在1.5Pa，偏压为30V，当不锈钢集热管旋转到AlCrTaSiTiB 靶前面时形成AlCrTaSiTiBN层，当其旋转到Cr靶前面时形成CrN层，集热管不停旋转则会形成AlCrTaSiTiBN/CrN纳米多层加硬涂层，AlCrTaSiTiBN单层厚度为8纳米，CrN涂层单层厚度为6纳米，调制周期为14纳米，加硬层涂层厚度为280纳米，纳米硬度为30GPa；关闭Cr靶，通入氧气，在氮气和氧气环境中，气压控制在1.5Pa，偏压为30V，在不锈钢集热管表面制备AlCrTaSiTiBON高熵氮氧化物纳米晶-非晶复合层，其中AlCrTaSiTiB纳米晶的尺寸为8纳米， AlCrTaSiTiBON非晶氧化物的厚度为2纳米，吸收层涂层厚度为300纳米，涂层吸收率大于0.9，红外波段的发射率低于0.2。关闭氮气，在氧气环境中制备(AlCrTaSiTiB)Ox减反增透层，气压控制在2Pa，偏压为80V，涂层为非晶结构，减反增透涂层厚度为100纳米，涂层可见光范围的透过率大于80％。制备结束后，获得一种光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料。
实施例4：准备好电弧离子镀装置，将已经抛光好的不锈钢集热管放在电弧离子镀装置的真空室内的工件架上，在250℃条件下，对其采用离子刻蚀清洗，刻蚀气压控制在0.4Pa，偏压为80V，刻蚀时间控制在40分钟，使得不锈钢管表面达到镀膜的要求；通入氮气，开启Cr靶，在1Pa，偏压为100V，采用电弧离子镀技术在不锈钢集热管表面沉积300纳米CrN膜作为结合层；开启 AlCrTaSiTiB靶，在2Pa，偏压为40V，当不锈钢集热管旋转到AlCrTaSiTiB靶前面时形成AlCrTaSiTiBN层，当其旋转到Cr靶前面时形成CrN层，集热管不停旋转则会形成AlCrTaSiTiBN/CrN纳米多层加硬层，AlCrTaSiTiBN单层厚度为5 纳米，CrN涂层单层厚度为5纳米，调制周期为10纳米，加硬层涂层厚度为600 纳米，纳米硬度为28GPa；关闭Cr靶，通入氧气，在氮气和氧气环境中，气压控制在1.5Pa，偏压为35V，在不锈钢集热管表面制备AlCrTaSiTiBON高熵氮氧化物纳米晶-非晶复合膜，其中AlCrTaSiTiB纳米晶的尺寸为5纳米， AlCrTaSiTiBON非晶氧化物的厚度为2纳米，吸收层涂层厚度为300纳米，涂层吸收率大于0.9，红外波段的发射率低于0.2。关闭氮气，在氧气环境中制备(AlCrTaSiTiB)Ox减反增透层，气压控制在1-3Pa，偏压为0-100V，涂层为非晶结构，减反增透层厚度为50-200纳米，涂层可见光范围的透过率大于80％。制备结束后，获得一种光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料。
实施例5：准备好电弧离子镀装置，将已经抛光好的不锈钢集热管放在电弧离子镀装置的真空室内的工件架上，在250℃条件下，对其采用离子刻蚀清洗，刻蚀气压控制在0.4Pa，偏压为80V，刻蚀时间控制在50分钟，使得不锈钢管表面达到镀膜的要求；通入氮气，开启Cr靶，在1Pa，偏压为100V，采用电弧离子镀技术在不锈钢集热管表面沉积400纳米CrN膜作为结合层；开启 AlCrTaSiTiB靶，在1Pa，偏压为20V，当不锈钢集热管旋转到AlCrTaSiTiB靶前面时形成AlCrTaSiTiBN层，当其旋转到Cr靶前面时形成CrN层，集热管不停旋转则会形成AlCrTaSiTiBN/CrN纳米多层加硬涂层，AlCrTaSiTiBN单层厚度为 7纳米，CrN涂层单层厚度为5纳米，调制周期为12纳米，加硬层涂层厚度为 480纳米，纳米硬度为30GPa；关闭Cr靶，通入氧气，在氮气和氧气环境中，气压控制在2Pa，偏压为40V，在不锈钢集热管表面制备AlCrTaSiTiBON高熵氮氧化物纳米晶-非晶复合层，其中AlCrTaSiTiB纳米晶的尺寸为10纳米，AlCrTaSiTiBON非晶氧化物的厚度为4纳米，吸收层涂层厚度为350纳米，涂层吸收率大于0.9，红外波段的发射率低于0.2。关闭氮气，在氧气环境中制备(AlCrTaSiTiB)Ox减反增透层，气压控制在1-3Pa，偏压为0-100V，涂层为非晶结构，减反增透层厚度为50-200纳米，涂层可见光范围的透过率大于80％。制备结束后，获得一种光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料。
图3为本发明制备的高熵选择性吸收纳米复合涂层的表面形图，从图中可以看出涂层表面颗粒较小，结构致密，无大的孔洞和裂纹。
图4为本发明制备的高熵选择性吸收纳米复合涂层的截面形貌图，从图中可以看出涂层和基体结合紧密，无明显的孔隙，结合力较好。
以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料，其特征在于，高熵选择性吸收纳米复合涂层采用梯度层结构，由结合层、加硬层、吸收层和减反增透层构成，所述结合层为电弧离子镀方法制备的CrN涂层，所述加硬层为AlCrTaSiTiBN/CrN纳米多层涂层，所述吸收层为AlCrTaSiTiBON高熵氮氧化物纳米晶-非晶复合膜，所述减反增透层为(AlCrTaSiTiB)Ox高熵氧化物涂层。
2.如权利要求1所述的光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料，其特征在于，吸收层中AlCrTaSiTiB金属纳米晶的尺寸为3-10纳米；AlCrTaSiTiBON非晶氧化物的厚度为1-5纳米，吸收层涂层厚度为100-500纳米，涂层吸收率大于0.9，红外波段的发射率低于0.2。
3.如权利要求1所述的光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料，其特征在于：减反增透层为(AlCrTaSiTiB)Ox高熵氧化物涂层，涂层为非晶结构，减反增透层涂层厚度为50-200纳米，涂层可见光范围的透过率大于80％。
4.如权利要求1所述的光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料，其特征在于：加硬层为AlCrTaSiTiBN/CrN纳米多层，AlCrTaSiTiBN单层厚度为4-10纳米，CrN涂层单层厚度为4-8纳米，调制周期为8-18纳米，加硬层涂层厚度为80-720纳米，纳米硬度为25-35GPa。
5.如权利要求1所述的光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料，其特征在于：结合层为CrN涂层，其厚度为200-500纳米。
6.一种权利要求1至5任一所述光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、准备电弧离子镀装置，将已经抛光好的不锈钢集热管放在电弧离子镀装置的真空室内的工件架上，在200-400℃条件下，对其采用离子刻蚀清洗，刻蚀气压控制在0.3-0.5Pa，偏压为50-100V，刻蚀时间控制在30-60分钟，使得不锈钢管表面达到镀膜的要求；
步骤2、通入氮气，开启Cr靶，在0.5-2Pa，偏压为50-150V，采用电弧离子镀技术在不锈钢集热管表面沉积200-500纳米CrN膜作为结合层；
步骤3、开启AlCrTaSiTiB靶，在1-2Pa，偏压为0-50V，当不锈钢集热管旋转到AlCrTaSiTiB靶前面时形成AlCrTaSiTiBN层，当其旋转到Cr靶前面时形成CrN层，集热管不停旋转则会形成AlCrTaSiTiBN/CrN纳米多层加硬涂层，AlCrTaSiTiBN单层厚度为4-10纳米，CrN涂层单层厚度为4-8纳米，调制周期为8-18纳米，加硬层涂层厚度为80-720纳米，纳米硬度为25-35GPa；
步骤4、关闭Cr靶，通入氧气，在氮气和氧气环境中，气压控制在1-2Pa，偏压为0-50V，在不锈钢集热管表面制备AlCrTaSiTiBON高熵氮氧化物纳米晶-非晶复合膜，其中AlCrTaSiTiB纳米晶的尺寸为3-10纳米，AlCrTaSiTiBON非晶氧化物的厚度为1-5纳米，吸收层涂层厚度为100-500纳米，涂层吸收率大于0.9，红外波段的发射率低于0.2。
步骤5、关闭氮气，在氧气环境中制备(AlCrTaSiTiB)Ox减反增透层膜，气压控制在1-3Pa，偏压为0-100V，涂层为非晶结构，减反增透层涂层厚度为50-200纳米，涂层可见光范围的透过率大于80％。
制备结束后，获得一种光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料。
7.一种权利要求1至5任一所述光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料的制备设备，其特征在于，包括真空室，真空室上设有抽真空口，抽真空机组通过抽真空口对真空室进行抽真空，真空室的两个上角设加热器，刻蚀用Cr靶、AlCrTaSiTiB靶和一个制备涂层用Cr靶分三列安装在炉壁上，真空室内设工件架，用以安设集热管。
8.根据权利要求7所述光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料的制备设备，其特征在于，真空室设有室门，辅助阳极布置在室门侧边。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant |