一种增强光阱效应的织构表面光谱吸收涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种增强光阱效应的织构表面光谱吸收涂层及其制备方法。该方法通过高温退火与氧化反应，巧妙借用元素扩散，使得衬底中扩散系数较高的元素扩散至衬底表面，在平坦的衬底表面生长出凸起氧化物，形成天然织构表面，以延长扩散过程，改善涂层的光谱吸收性能与高温稳定性。再通过沉积氧化层/氮化层/氮氧化层，作为抗反射层、抗氧化层、元素扩散抑制保护层，进一步提高涂层高温抗氧化性能。所述涂层由织构表面与保护层相结合，同时解决了高温下涂层内原子扩散、表面氧化而导致的结构破坏问题，将高温热稳定性提高至800℃。本发明专利技术提供的方法设备门槛低，绿色环保，不产生次生危害，步骤简单、成本低、可控性强、可用于工业化大规模生产。模生产。模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种增强光阱效应的织构表面光谱吸收涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于涂层制备的
，具体涉及一种增强光阱效应的织构表面光谱吸收涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]聚光太阳能系统(Concentrating Solar Power，简称CSP)是最环保高效的太阳能开发技术，前景巨大，正向全球部署，预计 2030年产生7％的全球电力，2050年产生25％的全球电力。其关键部件是光热转换器上的光谱吸收表面，将光热转换成电能，决定着整个系统的工作效率。随着CSP系统的升级，太阳能场的工作温度将从400℃升高至500℃及以上，原先性能优良的Mo
‑
Si3N4、Mo
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Al2O3、 Pt
‑
Al2O3等吸收涂层已无法满足新的工作标准。
[0003]主要原因在于现有研究存在如下问题：
[0004]问题一：吸收子层(增透层、吸收层和红外反射镜)在高温下发生原子扩散，导致吸收涂层基本结构被破坏，使得太阳光谱波段内吸收率劣化；
[0005]问题二：室外高温环境下，吸收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种增强光阱效应的织构表面光谱吸收涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：准备洁净平坦的衬底：准备衬底，将其切割成合适的尺寸，经清洗以保证洁净；所述衬底包含多种元素且需含有高扩散系数元素，元素间扩散系数呈梯度变化，以便于高温下部分元素扩散至衬底表面；步骤2：高温退火处理生成织构表面：将衬底在氧气环境中高温退火，设置退火参数包括氧气含量、最高退火温度、温度上升速率和保温时间，完成织构表面制备；所述退火采用慢
‑
快
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慢三步升温法；步骤3：通过磁控溅射沉积氧化物：选择溅射靶材，在射频电源和混合气流作用下，在织构化的表面沉积一层保护层。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，高扩散系数元素包括Si、Mn，含量范围为0.5％
‑
5％，衬底的元素还包括低扩散系数元素，包括Fe、Cr、Ni，含量范围为95％
‑
95.5％。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述衬底的材料包括AISI304不锈钢和铬镍铁合金718。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，退火在马弗炉中或通有氧气的管式炉中进行，退火温度介于500
‑
1000℃，温度上升速率介于2℃/min
‑
5℃/min，保温时间介于30分钟
‑
10小时；方式一：在马弗炉中退火，炉内氧气含量等同于大气环境，无需额外输入氧气，
①
设置较低的温度上升速率，介于2℃/min
‑
3℃/min，使炉内温度从室温升高至300℃
‑
500℃低温；
②
设置较高的温度上升速率，介于3℃/min
‑
5℃/min，使炉内温度从300℃
‑
500℃低温升高至500℃
‑
700℃中高温；
③
降低温度上升速率，介于2℃/min
‑
3℃/min，使炉内温度从500℃
‑
700℃中高温升高至700℃
‑
1000℃高温；
④
维持炉内温度，保温时间介于30分钟
‑
10小时，使衬底中扩散系数较高的元素充分扩散至衬底表面，并与空气中氧气反应，形成凸起氧化物；方式二：在管式炉中退火，需要额外输入氧气，
①
通过真空泵组，使管内真空度达到10
‑4Pa量级；
②
设置较低的温度上升速率，介于2℃/min
‑
3℃/min，使炉内温度从室温升高至300℃
‑
500℃低温；
③
设置较高的温度上升速率，介于3℃/min
‑
5℃/min，使炉内温度从300℃
‑
500℃低...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾晓梅，瓦西里，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：