[发明专利]一种高熵合金基高温太阳能吸收涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高熵合金基高温太阳能吸收涂层，该涂层由抛光不锈钢片构成的吸热体基底、W构成的红外反射层、AlCrWTaTiNbN构成的主吸收层、AlCrWTaTiNbNO构成的次吸收层和SiO₂构成的减反射层组成。主吸收层是指采用等摩尔比的金属Al、Cr、W、Ta、Ti、Nb通过熔炼法制备的AlCrWTaTiNb高熵合金的氮化物；次吸收层是指采用等摩尔比的金属Al、Cr、W、Ta、Ti、Nb通过熔炼法制备的AlCrWTaTiNb高熵合金的氮氧化物。本发明还公开了该涂层的制备方法。本发明制备工艺简单、成本较低，所制备的涂层在大气质量因子AM1.5条件下，吸收率≥0.93，发射率≤0.10；且该涂层在真空600℃具有良好的热稳定性能，可应用于太阳能光热发电领域。

技术领域

本发明涉及太阳能高温光热利用和真空镀膜技术领域，尤其涉及一种高熵合金基高温太阳能吸收涂层及其制备方法。

背景技术

太阳能光热发电的原理是，通过反射镜将太阳光汇聚到太阳能收集装置，利用太阳能加热收集装置内的传热介质（液体或气体），再加热水形成蒸汽带动或者直接带动发电机发电。高温太阳能吸收涂层是实现光热高效转换的核心材料，其一般要求具有高的吸收率、低的热发射率和优异的长期热稳定性能。近年来，金属-电介质体系在高温太阳能吸收涂层领域得到了广泛的研究。然而，该类涂层高温工况下易发生金属的氧化和扩散，最终导致光学性能的衰减。

高熵合金打破传统合金以一种或两种元素为主元的合金设计思路，以五种及五种以上元素为主元，具有热力学上的高熵效应、动力学上的缓慢扩散效应、结构上的严重晶格畸变效应及性能上的鸡尾酒效应等特性，合金具有简单的组织结构及优异的综合性能。高熵合金因其具有的高强度、高耐磨性、高耐腐蚀性和耐高温软化等优异性能已在航空航天、船舶、核能、汽车及电子等关键领域得到广泛关注。基于高熵合金优异的特性，将其应用于高温太阳能吸收涂层具有重要的学术价值和应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高熵合金基高温太阳能吸收涂层。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供该高熵合金基高温太阳能吸收涂层的制备方法。

为解决上述问题，本发明所述的一种高熵合金基高温太阳能吸收涂层，其特征在于：该涂层由抛光不锈钢片构成的吸热体基底、W构成的红外反射层、AlCrWTaTiNbN构成的主吸收层、AlCrWTaTiNbNO构成的次吸收层和SiO₂构成的减反射层组成；所述主吸收层是指采用等摩尔比的金属Al、Cr、W、Ta、Ti、Nb通过熔炼法制备的AlCrWTaTiNb高熵合金的氮化物；所述次吸收层是指采用等摩尔比的金属Al、Cr、W、Ta、Ti、Nb通过熔炼法制备的AlCrWTaTiNb高熵合金的氮氧化物。

所述吸热体基底的粗糙度值为0.5~3 nm。

所述红外反射层的厚度为30~60 nm。

所述主吸收层的厚度为25~60 nm。

所述次吸收层的厚度为35~75 nm。

所述减反射层的厚度为40~80nm。

所述AlCrWTaTiNb高熵合金是指将等摩尔比的金属Al、Cr、W、Ta、Ti、Nb放入石墨坩埚内，然后将其放入真空熔炼炉并抽真空至6×10^-6~9×10^-6 Torr，于3600~4100℃熔融后浇筑成型，经切割、打磨即得。

如上所述的一种高熵合金基高温太阳能吸收涂层的制备方法，包括以下步骤：

⑴对吸热体基底进行处理；