[发明专利]一种多尺度金属陶瓷太阳能选择性吸收涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种多尺度金属陶瓷太阳能选择性吸收涂层的制备方法，包括如下步骤：造粉→喷涂→激光熔敷→退火→机械抛光，该方法利用以多尺度金属陶瓷涂层作为高温大气环境中长期服役的太阳能选择性吸收涂层，并利用激光熔敷技术及机械抛光技术减少表面孔洞，提高涂层致密性并降低涂层表面粗糙度，从而获得吸收率高，红外发射率低的太阳能选择性吸收涂层。本发明具有成本低廉，操作简单，所制成得涂层选择性吸收性能高，涂层稳定，抗热冲击能力强等优点。

技术领域

本发明涉及涂层制备技术领域，特别是涉及制备应用于大气环境下的高温太阳能选 择性吸收涂层，具体是一种制备太阳能选择性吸收涂层的新工艺。

背景技术

太阳能是储量巨大且无污染的清洁能源，太阳能热利用技术在低温领域已得到广泛 应用，如太阳能热水器；在中高温领域，国内与国外存在较大差距，国内的光热发电 技术起步较晚且商业化运作缓慢，现有的太阳能选择性吸收涂层的制备方法很多如电 镀、溶胶凝胶法、磁控溅射等各有优势，但也存在各自的不足，如成本昂贵、工艺要求 高、污染环境、高温稳定性差等。目前制备涂层的工艺中，电镀法对环境污染大；溶 胶凝胶法制备的涂层结合强度低，耐腐蚀性较差；作为目前主流制备方法的磁控溅射 制备的涂层虽然具有良好的选择吸收性能，但是其生产成本高，生产效率低，限制了 其在高温热发电中的应用。因此在这些技术中只有少数能投入实际生产应用。采用激 光熔敷工艺制备的中高温太阳能选择性吸收涂层具有操作简单、环保、耐候性能好、成 本低且可实现大批量生产等优势，能够推动商业化生产。利用该方法制备涂层具有高热 稳定性、、生产成本低、非真空使用性好等优点，使其具有较大的优势。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种可应用于大气环境下中高温太阳能选择性吸收涂层 的新型制备工艺，利用以多尺度金属陶瓷涂层作为高温大气环境中长期服役的太阳能选 择性吸收涂层，并利用激光熔敷技术及机械抛光技术减少表面孔洞，提高涂层致密性并降低涂层表面粗糙度，从而获得吸收率高，红外发射率低的太阳能选择性吸收涂层。该 工艺具有成本低廉，操作简单，所制成得涂层选择性吸收性能高，涂层稳定，抗热冲击 能力强等优点。

本发明采用的技术方案为：一种多尺度金属陶瓷太阳能选择性吸收涂层的制备方法，包括以下步骤：

1)将所采用的基体材料经过表面均匀粗化处理；

2)造粉

所述造粉步骤采用喷雾干燥法制备复合粉末，原材料为微米级和纳米级金属粉末和 TiC粉末的混合物，干燥塔内温度要维持在280-300℃之间，造粉完成后复合粉末呈均匀实心球状，纳米金属粒径50-80nm，微米粉的粒径平均大小在400目到600目之间；

3)喷涂

对基体材料进行喷涂，制得的涂层厚度控制在10-30μm范围；

4)激光熔敷

当喷涂完成后，将涂层缓慢冷却至室温，进行激光表面处理步骤；选用波长在可见-近红外波段的固体或半导体脉冲激光对涂层进行表面处理，激光功率为800-1300W， 脉宽为2ms，扫描速度为4-5mm/s；

5)退火

在激光表面处理后进行600℃，200h的退火处理；

6)机械抛光

最后进行机械抛光，得到用于大气环境下高温太阳能选择性吸收涂层。

作为优选，所述步骤1)中基体材料选用精抛不锈钢，利用压力为0.3～0.4MPa的纯净压缩空气将120目的棕刚玉砂以70～80°攻角高速喷射到不锈钢表面，使其表面均匀 粗化。

作为优选，所述步骤2)中金属粉末包括Ni粉和Mo粉，所述Ni粉、Mo粉和TiC 粉的质量百分含量分别为30％，10％，60％。