一种太阳能集热管耐高温低发射选择性吸收涂层制造技术

本实用新型专利技术公开了一种太阳能集热管耐高温低发射选择性吸收涂层金属反射层均匀镀制在基体上，扩散阻拦层均匀镀制在金属反射层上，所述吸收层均匀镀制在所述扩散阻拦层上，减反层均匀镀制在吸收层上，金属反射层为两层结构依次为Ti金属反射层及Cu金属反射层，扩散阻拦层为Al扩散阻拦层，吸收层为两层结构依次为H‑Al2O₃:TiO2AlN吸收层及L‑Al2O₃:TiO2AlN吸收层，减反层为Al2O₃：AlN减反层。本实用新型专利技术采用三靶磁控溅射技术工艺，制备而成的吸收涂层，其耐高温、高吸收、低发射且耐麿性和耐腐蚀能力强，主要应用于太阳能的中高温领域，同时印染、热发电等工业中可采用此方式进行制热，市场前景广阔。

【技术实现步骤摘要】


本技术涉及太阳能利用
，尤其涉及一种太阳能集热管耐高温低发射选择性吸收涂层。

技术介绍

我国太阳能热利用主要是民用、商业用热，包括居民生活用热水和宾馆、学校、医院等企业事业单位用热水。在工业中高温领域的用热还是较少，由于目前国内没有太阳能热利用设备达到较高温度满足中高温领域的用热要求。中高温太阳能集热管有效的解决了在中高温应用中遇到的问题，但中高温太阳能集热管吸收涂层是解决该问题的关键，怎样能保证吸收涂层的耐高温、高吸收、低发射是非常困难的事情。
太阳能辐射光谱主要分布在300~2100nm之间，不同温度下的黑体辐射光谱图主要分布在2100~25000nm之间，太阳能辐射光谱与黑体辐射光谱是分立的，此分立的光谱特性为制备太阳能选择性吸收薄膜提供了理论上的可行性。为实现太阳能选择性吸收特性，最先使用的是黑镍、黑铬涂层，黑色表面可以极大地吸收太阳光，同时进行光热转换，加工成本低廉。但是光热转换效率低，耐腐蚀性和热稳定性差，高温抗热效应差。半导体中特有的能隙结构是实现选择性吸收的良好材料。如硅、锗、硫化铅等都可以实现选择性吸收，但其折射率真高，表面反射增强，造成光损较大，影响吸收。我国现阶段大多采用多层渐变的Al2O3-Al结构，该结构利用光学干涉原理，产生相消干涉，增强吸收。经过多年实验研究，成膜工艺，已经大量投入商业使用。由于层数太多，热损耗较大，只适用于25℃以下，并且耐麿性和耐腐蚀能力较差。
我公司针对该问题集中人力、物力进行研究。把中高温太阳能集热管耐高温、低发射选择性吸收涂层研究及制备作为主要研究项目，为未来太阳能热利用更好的在中高温领域的应用增加一份力量，也是企业发展占领中高温热利用市场重要举措。

技术实现思路

本技术的目的在于提供一种太阳能集热管耐高温低发射选择性吸收涂层，以解决上述技术问题。
为实现上述目的本技术采用以下技术方案：
一种太阳能集热管耐高温低发射选择性吸收涂层，包括金属反射层、扩散阻拦层、吸收层及减反层，所述金属反射层均匀镀制在基体上，所述扩散阻拦层均匀镀制在金属反射层上，所述吸收层均匀镀制在所述扩散阻拦层上，所述减反层均匀镀制在吸收层上，金属反射层为两层结构依次为Ti金属反射层及Cu金属反射层，所述扩散阻拦层为Al扩散阻拦层，所述吸收层为两层结构依次为H-Al2O?:TiO2AlN吸收层及L-Al2O?:TiO2AlN吸收层，所述减反层为Al2O?：AlN减反层。
优选的，所述基体为经过表面处理的2米长不锈钢管。
优选的，所述Ti金属反射层的厚度为100-200nm。
优选的，所述Cu金属反射层的厚度为150-250nm。
优选的，所述扩散阻拦层的厚度为15-25nm。
一种太阳能集热管耐高温低发射选择性吸收涂层的制备方法，包括如下步骤：该涂层制备采用磁控溅射技术，在圆柱磁控溅射镀膜机真空室中，放入经过表面处理的2米长不锈钢管，待镀膜室抽真空达到10-3Pa时，充入氩气，启动Ti靶，经过一定时间内，使Ti靶膜达到一定厚度；启动Cu靶镀制反射层，达到理想厚度；启动Al靶镀制扩散阻拦层；随即调整真空室内压强，充入氮氧混合气体，氮氧混合气体的比例为Ox:Ny；启动Al靶、Ti靶镀制Al2O3与TiO2吸收层，此吸收层为高吸收层，达到吸收率后，调整氮氧混合气体，调整Al、Ti靶的电流，溅射低吸收层Al2O3/TiO2达到一定厚度后调整氮氧气体，关闭Ti靶，启动Al靶镀制减反层AlN/AL2O3，使涂层达到更好的干涉效应，经过450℃50小时的加温烘烤，即成，制备而成的涂层，吸收率≥94%，反射率≤%8。
与现有技术相比，本技术的优点在于：本技术采用三靶磁控溅射技术工艺，制备方法简单，易操作，制备而成的吸收涂层，其耐高温、高吸收、低发射（吸收率≥94%，发射率≤8%，耐高温≤450℃）且耐麿性和耐腐蚀能力强，主要应用于太阳能的中高温领域，同时印染、热发电等工业中的中高温热应用都可以采用太阳能的方式进行制热，市场前景广阔。
附图说明
图1为本技术吸收涂层结构示意图。
图中：1、Ti金属反射层，2、Cu金属反射层，3、扩散阻拦层，4、H-Al2O?:TiO2AlN吸收层，5、L-Al2O?:TiO2AlN吸收层，6、减反层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步详细阐述。
如图1所示，一种太阳能集热管耐高温低发射选择性吸收涂层，其特征在于，包括金属反射层、扩散阻拦层3、吸收层及减反层6，所述金属反射层均匀镀制在基体上，所述扩散阻拦层3均匀镀制在金属反射层上，所述吸收层均匀镀制在所述扩散阻拦层3上，所述减反层6均匀镀制在吸收层上，金属反射层为两层结构由下而上依次为Ti金属反射层1及Cu金属反射层2，所述Ti金属反射层1的厚度为100-200nm，所述Cu金属反射层2的厚度为150-250nm，所述扩散阻拦层3为Al扩散阻拦层，所述扩散阻拦层3的厚度为15-25nm，所述吸收层为两层结构由下而上依次为H-Al2O?:TiO2AlN吸收层4及L-Al2O?:TiO2AlN吸收层5，所述减反层6为Al2O?：AlN减反层，所述基体为经过表面处理的太阳能集热管，为2米长不锈钢管。
一种太阳能集热管耐高温低发射选择性吸收涂层的制备方法，包括如下步骤：该涂层制备采用磁控溅射技术，在圆柱磁控溅射镀膜机真空室中，放入经过表面处理的2米长不锈钢管，待镀膜室抽真空达到10-3Pa时，充入氩气，启动Ti靶，经过一定时间内，使Ti靶膜达到一定厚度；启动Cu靶镀制反射层，达到理想厚度；启动Al靶镀制扩散阻拦层；随即调整真空室内压强，充入氮氧混合气体，氮氧混合气体的比例为Ox:Ny；启动Al靶、Ti靶镀制Al2O3与TiO2吸收层，此吸收层为高吸收层，达到吸收率后，调整氮氧混合气体，调整Al、Ti靶的电流，溅射低吸收层Al2O3/TiO2达到一定厚度后调整氮氧气体，关闭Ti靶，启动Al靶镀制减反层AlN/AL2O3，使涂层达到更好的干涉效应，经过450℃50小时的加温烘烤，即成，制备而成的涂层，吸收率≥94%，反射率≤%8。
本技术采用三靶磁控溅射技术工艺，制备方法简单，易操作，制备而成的吸收涂层，其耐高温、高吸收、低发射（吸收率≥94%，发射率≤8%，耐高温≤450℃）且耐麿性和耐腐蚀能力强，主要应用于太阳能的中高温领域，同时印染、热发电等工业中的中高温热应用都可以采用太阳能的方式进行制热，市场前景广阔。
以上所述是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本技术的保护范围。
本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能集热管耐高温低发射选择性吸收涂层，其特征在于，包括金属反射层、扩散阻拦层、吸收层及减反层，所述金属反射层均匀镀制在基体上，所述扩散阻拦层均匀镀制在金属反射层上，所述吸收层均匀镀制在所述扩散阻拦层上，所述减反层均匀镀制在吸收层上，金属反射层为两层结构依次为Ti金属反射层及Cu金属反射层，所述扩散阻拦层为Al扩散阻拦层，所述吸收层为两层结构依次为H‑Al2O₃:TiO2AlN吸收层及L‑Al2O₃:TiO2AlN吸收层，所述减反层为Al2O₃：AlN减反层。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能集热管耐高温低发射选择性吸收涂层，其特征在于，包括金属反射层、扩散阻拦层、吸收层及减反层，所述金属反射层均匀镀制在基体上，所述扩散阻拦层均匀镀制在金属反射层上，所述吸收层均匀镀制在所述扩散阻拦层上，所述减反层均匀镀制在吸收层上，金属反射层为两层结构依次为Ti金属反射层及Cu金属反射层，所述扩散阻拦层为Al扩散阻拦层，所述吸收层为两层结构依次为H-Al2O?:TiO2AlN吸收层及L-Al2O?:TiO2AlN吸收层，所述减反层为Al2O?：AlN减反层。
2.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：闵庆喜，李志刚，闵华，张令洪，袁传波，
申请(专利权)人：山东光普太阳能工程有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37