具有高热导率和低辐射率的高温吸光涂层及其使用方法技术

本文公开了用于日照接收表面的涂层，例如，使用于将太阳能转化成其他形式能量如热或电的发电厂或工业系统。涂层可以包括材料的平面粒子，所述材料具有至少每米每开氏度3瓦特的热导率。所公开的涂层在电磁波谱太阳光部分中具有高吸收率(例如，AM 1.5光谱)、黑体辐射的低辐射率、高耐热性和良好的导热性。本公开的涂层的其他特性包括对于所施涂金属基底的良好附着性、机械耐久性和环境耐久性、以及对金属基底和涂层本身的腐蚀防护性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开大体涉及涂层的配方，更具体的，涉及在太阳塔系统的部件中使用的可吸收太阳辐射的耐热性导热涂层。
技术介绍
无。
技术实现思路
用于日照接收表面的涂层，尤其是用于发电厂或将太阳能转化成其他能量形式(例如，热或电)的工业系统中的涂层，如果涂层具有一种或多种理想特性可以特别有用，例如，电磁波谱太阳光部分中的高吸收率(例如，AM 1.5光谱)、黑体辐射的低辐射率、高耐热性(例如，在空气中，在高温如550摄氏度或者高于650摄氏度或者高于750摄氏度下长时间例如1000小时、2000小时、甚至长于2000小时保持固态和化学稳定性)，以及良好的导热性。其他的理想特性可包括对于所施涂的金属基底的良好附着性、机械耐久性和环境耐久性、以及对金属基底和涂层本身腐蚀的防护。在一个或多个实施方案中，用于日照接收金属表面的涂层可包括粘合剂、有机溶剂和填料，所述填料的特征在于包括大体似片状的或平面状的颗粒形式的粒子，所述粒子具有至少每米每开氏度3瓦特的热导率。涂层可具有小于80％或小于70％的辐射率。在一些实施方案中，平面粒子可包括金属、金属合金、或者具有金属添加剂或涂层的陶瓷材料，并且可具有高于550摄氏度、或高于650摄氏度、或高于750摄氏度的熔点或软化点。平面粒子可包括合金或选自但不局限于以下各项的金属的合金：铁、镍、钴、铬、银和金。为了清晰起见，本文中所使用的术语“大体为平面的”是指粒子的一个维度小于其他两个维度中的任意一个至少50％、或者至少85％、或者至少95％，即粒子的厚度(即使是变化的)是最小的维度，并且小于该粒子的最大宽度和广度至少50％、或者至少85％、或者至少95％，但是粒子在形状上不必是统一的或者规则的。在一些实施方案中，涂层还包括氧化物基颜料或其前体。涂层还可包括至少一种选自以下各项的添加剂：润湿剂、分散剂、增稠剂、消泡剂、流变添加剂、用于提高静电喷雾或其他形式喷雾的制剂、以及用于防止沉淀的制剂。如果在施涂或固化后，平面粒子在一个或两个维度上大于一层或多层涂层中每一层的厚度是有益的。这样会“鼓励”粒子在重叠基层上“躺下”，所述重叠基层平行于金属基底或者平行度在10度、20度、或30度以内，因此增强了基底和/或涂层本身的抗磨损性、抗腐蚀性以及高温氧化防护性，同时降低了被施涂物体的辐射率，并且增大涂层的热导率。在实施方案中，一层涂层的厚度在施涂后或固化后可在30微米至200微米之间。在一些实施方案中，至少95％的平面粒子在至少一个维度上大于30微米。另外、或者可选的，至少50％的平面粒子在至少一个维度上大于150微米或大于200微米。在一些实施方案中，至少95％的平面粒子在两个维度中的每一个维度上都大于30微米。另外，或者可选的，至少50％的平面粒子在两个维度中的每一个维度上都大于150微米或者大于200微米。关于平面粒子的厚度，在一些实施方案中，至少95％的平面粒子中所有粒子的最小尺寸(通常为厚度)在0.5微米至20微米之间，包括0.5微米和20微米。另外，或者可选的，至少50％的平面粒子中所有粒子的最小尺寸在1微米至10微米之间，包括1微米和10微米。可提供足够的填料，以使平面粒子之间在其大致平行于金属基底“躺下”时有部分重叠。为清晰起见，规定“部分重叠”和“重叠”在本文中应理解为是同义的，重叠或部分重叠(或部分重叠地、或至少部分重叠地)是指一个粒子的至少百分之一、或至少百分之十、或至少百分之五十、或者甚至全部在x-y平面延伸，以“覆盖”至少一个其他粒子的对应部分，该粒子从远离所施涂的涂层的最外层表面一定距离的角度看更靠近基底。优选的，有足够的填料，将填料分布得足够均匀，以在将涂层施涂到金属基底时使平面粒子形成重叠基层。例如，将涂层施涂到金属表面上时，各个平面粒子的一个面的合并表面面积(或一个面在平行于基底的x-y平面上的投影)可大于或等于被施涂的金属表面的表面面积。在一些实施方案中，涂层为液体形式，可至少包括分散体和溶液中的一种。在一些实施方案中，具有日照接收表面的传热构件包括金属基底和涂层，所述涂层包括大体为平面的粒子的重叠基层，其增大了涂层的热导率并降低了涂层的辐射率。这种涂层可由单层构成，此外，还包括氧化物基颜料。可选的，这种涂层可由至少两层构成，此时，至少距离金属基底最远的那层包括氧化物基颜料，最少最靠近基底的那层包括平面粒子的至少部分重叠的基层，其增大了涂层的热导率并降低了涂层的辐射率。当涂层由至少两层构成时，最靠近日照接收金属表面的一层可作为打底层，其可增强基底和/或涂层本身的附着性、抗磨损性和/或热氧化防护性。在施涂时，传热构件可具有电磁波谱太阳光部分中的高吸收率，例如在AM1.5光谱中测得的吸收率。这种高吸收率可以是至少90％或者至少95％。根据实施方案，所施涂的传热构件的辐射率小于80％，在一些实施方案中，所施涂的传热构件的辐射率小于70％。辐射率可在20摄氏度下测得。可选的，辐射率可在更高温度下测得，例如超过200摄氏度、300摄氏度、400摄氏度、500摄氏度、600摄氏度或700摄氏度。在一些实施方案中，传热构件的金属基底可包括选自以下各项的金属合金：钢、合金钢和镍超级合金。传热构件可具有内体积，所述内体积包括流体管道。例如，内体积可以是管子或管状物或通道的内部。在一些实施方案中，传热构件的涂层中的平面粒子包括金属粒子，在一些实施方案中包括含陶瓷粒子，其具有至少每米每开氏度3瓦特的热导率，例如，具有金属(例如金合金)涂层的滑石。金属粒子可以包括合金或选自以下各项的金属的超级合金：铁、镍、钴、铬、银和金。金属粒子可包括金属或金属合金，并且具有高于550摄氏度、或高于650摄氏度、或高于750摄氏度的熔点或软化点。在一些实施方案中，传热构件的涂层具有至少每米每开氏度0.5瓦特、或至少每米每开氏度1.0瓦特的热导率。涂层可配制成在传热构件上施涂和固化后，在空气中在至少650摄氏度或至少750摄氏度下在持续时间例如1000小时或多于2000小时内保持化学稳定性。在一些实施方案中，平面粒子的重叠基层覆盖施涂了涂层的传热构件的金属基底至少90％、或至少95％、或至少99％的表面面积。对基底的覆盖有助于降低辐射率、或减少腐蚀、或增强抗腐蚀性、或减少高温氧化，或者以上四者的组合。至少50％、或至少75％、或至少95％的平面粒子在至少一个维度上大于含有这些粒子的各涂料层的厚度。另外，或者可选的，至少50％、或至少75％、或至少95％的平面粒子在两个维度上大于含有这些粒子的各涂料层的厚度。在一些实施方案中，提供了用于收集流体中太阳能的方法，所述方法包括在具有金属表面的传热构件的日照接收表面上反射高强度日照，例如100太阳常数，所述金属表面已施涂了涂层，涂层的AM 1.5光谱吸收率为至少90％，辐射率小于80％。辐射率可在20摄氏度或更高温度下测得。在一些实施方案中，吸收率为至少95％。在一些实施方案中，辐射率小于75％或小于70％。传热构件可包括选自以下各项的金属合金：钢、合金钢和镍超级合金。所述方法还可包括输送流体通过传热构件的内体积。涂层可以包括一层或多于一层，至少最靠近金属基底的一层包括粘合剂、有机溶剂和平面粒子重叠基层，该重叠基层提高了涂层的热导率并降低了涂层的辐射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于接收日照的金属表面的涂层，所述涂层包括：具有至少每米每开氏度3瓦特热导率的材料的平面粒子，其中，所述涂层在所述金属表面施涂和固化后的辐射率小于80％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.23 US US62/0678371.一种用于接收日照的金属表面的涂层，所述涂层包括：具有至少每米每开氏度3瓦特热导率的材料的平面粒子，其中，所述涂层在所述金属表面施涂和固化后的辐射率小于80％。2.根据权利要求1所述的涂层，其中，所述涂层在所述金属表面施涂和固化后的辐射率小于70％。3.根据权利要求1所述的涂层，其中，所述平面粒子包括金属或金属合金，并且具有大于650摄氏度或大于750摄氏度的熔点。4.根据权利要求1所述的涂层，其中，至少95％的所述平面粒子在至少一个维度上大于30微米。5.根据权利要求1所述的涂层，其中，至少50％的所述平面粒子在至少一个维度上大于150微米。6.根据权利要求1所述的涂层，其中，至少95％的所述平面粒子在两个维度中的每一个维度上都大于30微米。7.根据权利要求1所述的涂层，其中，至少50％的所述平面粒子在两个维度中的每一个维度上都大于150微米。8.根据权利要求1所述的涂层，其中，至少95％的所述平面粒子中的每一个的最小尺寸在0.5微米至20微米之间，包括0.5微米和20微米。9.根据权利要求1所述的涂层，其中，至少50％的所述平面粒子中的每一个的最小尺寸在1微米至10微米之间，包括1微米和10微米。10.根据权利要求1所述的涂层，其中，当所述涂层被施涂到所述金属基底上时，所述平面粒子形成重叠基层。11.根据权利要求1所述的涂层，其中，所述平面粒子的浓度在1％(wt/wt)至60％(wt/wt)之间。12.根据权利要求1所述的涂层，其中，所述平面粒子包括金属或金属合金。13.根据权利要求1所述的涂层，其中，所述平面粒子包括具有金属添加剂或涂层的陶瓷材料。14.根据权利要求1所述的涂层，其中，所述平面粒子包括具有金属涂层的滑石。15.根据权利要求1所述的涂层，其中，所述平面粒子包括合金或选自以下各项的金属的超级合金：铁、镍、钴、铬、银和金。16.一种具有接收日照的表面的传热构件，所述传热构件包括：金属基底；以及涂层，其至少覆盖所述日照接收表面的一部分，并且包括至少一层，其中，所述涂层包括平面粒子的重叠基层，其增大了所述涂层的热导率并降低了所述涂层的辐射率。17.根据权利要求16所述的传热构件，其中，所述涂层由单层构成，以及所述涂层还包括氧化物基颜料。18.根据权利要求16所述的传热构件，其中，所述涂层由至少两层构成，至少距离所述金属基底最远的那层包括氧化物基颜料，以及至少距离所述金属基底最近的那层包括平面粒子的重叠基层，其增大了所述涂层的热导率并降低了所述涂层的辐射率。19.根据权利要求16－18中任意一项所述的传热构件，其中，所述平面粒子选自以下各项：含陶瓷粒子和金属粒子，所述含陶瓷粒子具有至少每米每开氏度3瓦特的热导率。20.根据权利要求16－18中任意一项权利要求所述的传热构件，其中，所述涂层中的所述平面粒子的浓度在1％(wt/wt)至60％(wt/wt)之间。21.根据权利要求16－18中任意一项所述的传热构件，其中，所述平面粒子包括金属或金属合金。22.根据权利要求16－18中任意一项所述的传热构件，其中，所述平面粒子包括具有金属添加剂或涂层的陶瓷材料。23.根据权利要求16－18中任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：雅尼夫·宾雅明，牧宾·巴都希，安娜·尼伦伯格，阿维·肯尼斯伯格，
申请(专利权)人：亮源产业以色列有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL