一種防擴(kuò)散型高溫太陽(yáng)能選擇性吸收涂層及其制備方法
【專利摘要】一種防擴(kuò)散型高溫太陽(yáng)能選擇性吸收涂層及其制備方法，涂層包括金屬基底層，金屬基底層上依次設(shè)置有金屬基底層、紅外反射層、中間吸收層和表層減反射層，紅外反射層為Mo膜，表層減反層為SiO2膜，金屬基底層靠近紅外反射層的一面經(jīng)熱處理后形成一層致密的氧化防擴(kuò)散層，紅外反射層與中間吸收層之間設(shè)有SiO2防擴(kuò)散層。本發(fā)明通過熱處理后形成的致密氧化防擴(kuò)散層，有效阻擋金屬基底層和紅外發(fā)射層之間的相互擴(kuò)散，而且直接利用金屬基底層進(jìn)行熱處理氧化，形成致密氧化層，降低了制造防擴(kuò)散層工藝的復(fù)雜性，降低了生產(chǎn)成本；SiO2防擴(kuò)散層和中間吸收層采用相同材料SiO2制成，粘合性好，不需要另外制備復(fù)雜的防擴(kuò)散層，簡(jiǎn)化了制造工藝，降低了生產(chǎn)成本。
【專利說明】一種防擴(kuò)散型高溫太陽(yáng)能選擇性吸收涂層及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及槽式太陽(yáng)能高溫?zé)岚l(fā)電【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種防擴(kuò)散型高溫太陽(yáng)能選擇性吸收涂層及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)中的關(guān)鍵技術(shù)就是高溫選擇性吸收涂層，而現(xiàn)有的高溫選擇性吸收涂層主要從材料本身的高溫性能考慮，一般包括金屬基底層、紅外反射層、中間吸收層和表層減反射層，通過選擇能耐高溫的材料，紅外反射層采用Mo膜，表層減反層采用SiO2膜。但高溫環(huán)境下金屬原子之間的相互擴(kuò)散也是影響涂層高溫穩(wěn)定性能，影響涂層使用壽命主要的因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于此，有必要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)問題，提供一種防擴(kuò)散型高溫太陽(yáng)能選擇性吸收涂層及其制備方法，提高吸收涂層的高溫穩(wěn)定性能和使用壽命。
[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種防擴(kuò)散型高溫太陽(yáng)能選擇性吸收涂層，包括金屬基底層，所述金屬基底層上依次設(shè)置有紅外反射層、中間吸收層和表層減反射層，所述紅外反射層為Mo膜，所述表層減反層為SiO2膜，所述金屬基底層靠近所述紅外反射層的一面經(jīng)熱處理后形成一 層致密的氧化防擴(kuò)散層，所述紅外反射層與中間吸收層之間設(shè)有SiO2防擴(kuò)散層。
[0005]進(jìn)一步地，所述熱處理的溫度為500_600°C。
[0006]進(jìn)一步地，所述熱處理的處理時(shí)間為2~4小時(shí)。
[0007]進(jìn)一步地，所述金屬基底層由不銹鋼制成。
[0008]進(jìn)一步地，所述氧化防擴(kuò)散層為不銹鋼氧化層。
[0009]進(jìn)一步地，所述氧化防擴(kuò)散層的厚度為20~40nm。
[0010]進(jìn)一步地，所述氧化防擴(kuò)散層和SiO2防擴(kuò)散層的厚度均為30nm。
[0011]本發(fā)明還公開了一種防擴(kuò)散型高溫太陽(yáng)能選擇性吸收涂層的制備方法，其包括如下步驟:
[0012](I)對(duì)金屬基底層進(jìn)行表面清洗、拋光表面處理，然后經(jīng)過熱處理形成一層致密的氧化防擴(kuò)散層；
[0013](2)采用金屬M(fèi)o靶通過中頻磁控濺射或直流磁控在Ar氣中反應(yīng)濺射制備Mo膜，形成紅外發(fā)射層；
[0014](3)采用SiO2在上述紅外反射層上沉積一層SiO2防擴(kuò)散層；
[0015](4)采用共濺射方式，在對(duì)金屬M(fèi)o靶進(jìn)行濺射的同時(shí)，采用石英靶射頻磁控濺射方法濺射沉積SiO2，形成由Mo-SiO2膜組成的中間吸收層；
[0016](5)停止中頻或直流磁控濺射Mo膜，繼續(xù)射頻濺射SiO2膜，形成由SiO2膜組成的表層減反射層；[0017]進(jìn)一步地，所述熱處理的溫度為500-600°C，所述熱處理的處理時(shí)間為2~4小時(shí)。
[0018]綜上所述，本發(fā)明通過在金屬基底層靠近紅外反射層的一面經(jīng)熱處理后形成一層致密的氧化防擴(kuò)散層，能有效地阻擋金屬基底層和紅外發(fā)射層之間的相互擴(kuò)散，而且直接利用金屬基底層進(jìn)行熱處理氧化，形成致密氧化層，降低了制造防擴(kuò)散層工藝的復(fù)雜性，降低了生產(chǎn)成本；紅外反射層與中間吸收層之間設(shè)有SiO2防擴(kuò)散層，SiO2防擴(kuò)散層和中間吸收層采用相同材料SiO2制成，粘合性好，不需要另外制備復(fù)雜的防擴(kuò)散層，簡(jiǎn)化了制造工藝，降低了生產(chǎn)成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明防擴(kuò)散型高溫太陽(yáng)能選擇性吸收涂層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]附圖標(biāo)記說明如下:
[0021]10、金屬基底層,20、紅外反射層,30、中間吸收層,31、第一亞層,32、第二亞層,40、表層減反射層，50、氧化防擴(kuò)散層,60、SiO2防擴(kuò)散層。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征、技術(shù)手段以及所達(dá)到的具體目的、功能，下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0023]請(qǐng)參閱圖1，一種防擴(kuò)散型高溫太陽(yáng)能選擇性吸收涂層，包括金屬基底層10，所述金屬基底層10上依次設(shè)置有紅外反射層20、中間吸收層30和表層減反射層40。所述紅外反射層20為Mo膜，所述表層減反層為SiO2膜。所述金屬基底層10靠近所述紅外反射層20的一面經(jīng)熱處理后形成一層致密的氧化防擴(kuò)散層50，所述紅外反射層20與中間吸收層30之間設(shè)有Si02防擴(kuò)散層60。
[0024]其中，中間吸收層30包括第一亞層31和第二亞層32，均為Mo+Si02膜，厚度均為30-150nm，且貼近于底層紅外反射層20的第一亞層31中Mo的體積百分比大于第二亞層32中Mo的體積百分比；所述表層減反層為SiO2膜，厚度為30-100nm。優(yōu)選地，第一亞層31Mo的體積百分比為40%-60%，第二亞層32中Mo的體積百分比為10%-30%。
[0025]一種防擴(kuò)散型高溫太陽(yáng)能選擇性吸收涂層的制備方法，其包括如下步驟:
[0026](I)對(duì)金屬基底層10進(jìn)行預(yù)處理，金屬基底層10表面熱處理形成氧化防擴(kuò)散層50 ；
[0027]對(duì)金屬基底層10進(jìn)行一系列表面清洗，將不銹鋼基底表面拋光處理，然后分別在丙酮和酒精中超聲波清洗20-30min，然后再用去離子水超聲波清洗5_10min，接著進(jìn)行烘干處理，然后在500-600°C空氣中熱處理2~4小時(shí),形成一層致密的氧化防擴(kuò)散層50,該氧化防擴(kuò)散層50的厚度為20~40nm，本實(shí)施例中氧化防擴(kuò)散層50的厚度優(yōu)選為30nm。氧化防擴(kuò)散層50能有效地阻擋金屬基底層10和紅外發(fā)射層之間的相互擴(kuò)散，而且直接利用金屬基底層10進(jìn)行熱處理氧化，形成致密氧化層，降低了制造防擴(kuò)散層工藝的復(fù)雜性，降低了生產(chǎn)成本；
[0028](2)在氧化防擴(kuò)散層50上沉積紅外發(fā)射層；
[0029]選用純度99.99%的金屬M(fèi)o靶，在清洗完基底之后，調(diào)整濺射氣壓為3X 10—1~SXKT1Pa,開啟Mo靶電源。如果是中頻磁控濺射，調(diào)整中頻電源電流為8-10A ;如果是直流磁控濺射，調(diào)整直流電源電壓為370-450V ;制備涂層厚度在50-200nm，該層對(duì)紅外波段光譜具有高反射特性。如此通過中頻磁控濺射或直流磁控在Ar氣中反應(yīng)濺射制備Mo膜，形成紅外發(fā)射層；
[0030](3)在紅外發(fā)射層上沉積Si02防擴(kuò)散層60 ；
[0031]采用SiO2射頻濺射方法在上述紅外反射層20上沉積一層Si02防擴(kuò)散層60，采用純二氧化硅作為防擴(kuò)散層，直接利用表層減反射層40的材料，且Si02防擴(kuò)散層60和中間吸收層30采用相同材料SiO2制成，粘合性好，不需要另外制備復(fù)雜的防擴(kuò)散層，簡(jiǎn)化了制造工藝，降低了生產(chǎn)成本；
[0032](4)在Si02防擴(kuò)散層60上沉積中間吸收層30 ；
[0033]選用純度為99.99%的石英靶(SiO2靶)，采用共濺射方式，在對(duì)金屬M(fèi)o靶進(jìn)行濺射的同時(shí)，采用石英靶射頻磁控濺射方法濺射沉積SiO2，形成由Mo-SiO2膜組成的中間吸收層30 ；
[0034](5)在中間吸收層30上沉積表層減反射層40 ；
[0035]停止中頻或直流磁控濺射Mo膜，繼續(xù)射頻濺射SiO2膜，形成由SiO2膜組成的表層減反射層40。
[0036]綜上所述，本發(fā)明通過在金屬基底層10靠近紅外反射層20的一面經(jīng)熱處理后形成一層致密的氧化防擴(kuò)散層50，能有效地阻擋金屬基底層10和紅外發(fā)射層之間的相互擴(kuò)散，而且直接利用金屬基底層10進(jìn)行熱處理氧化，形成致密氧化層，降低了制造防擴(kuò)散層工藝的復(fù)雜性，降低了生產(chǎn)成本；紅外反射層20與中間吸收層30之間設(shè)有Si02防擴(kuò)散層60，Si02防擴(kuò)散層60和中間吸收層30采用相同材料SiO2制成，粘合性好，不需要另外制備復(fù)雜的防擴(kuò)散層，簡(jiǎn)化了制造工藝，降低了生產(chǎn)成本。
[0037]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離 本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種防擴(kuò)散型高溫太陽(yáng)能選擇性吸收涂層，包括金屬基底層，所述金屬基底層上依次設(shè)置有紅外反射層、中間吸收層和表層減反射層，所述紅外反射層為Mo膜，所述表層減反層為SiO2膜，其特征在于:所述金屬基底層靠近所述紅外反射層的一面經(jīng)熱處理后形成一層致密的氧化防擴(kuò)散層，所述紅外反射層與中間吸收層之間設(shè)有SiO2防擴(kuò)散層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防擴(kuò)散型高溫太陽(yáng)能選擇性吸收涂層，其特征在于:所述熱處理的溫度為500-600°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防擴(kuò)散型高溫太陽(yáng)能選擇性吸收涂層，其特征在于:所述熱處理的處理時(shí)間為2~4小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防擴(kuò)散型高溫太陽(yáng)能選擇性吸收涂層，其特征在于:所述金屬基底層由不銹鋼制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防擴(kuò)散型高溫太陽(yáng)能選擇性吸收涂層，其特征在于:所述氧化防擴(kuò)散層為不銹鋼氧化層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防擴(kuò)散型高溫太陽(yáng)能選擇性吸收涂層，其特征在于:所述氧化防擴(kuò)散層和SiO2防擴(kuò)散層的厚度均為20~40nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的防擴(kuò)散型高溫太陽(yáng)能選擇性吸收涂層，其特征在于:所述氧化防擴(kuò)散層和SiO2防擴(kuò)散層的厚度均為30nm。
8.一種制備權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述防擴(kuò)散型高溫太陽(yáng)能選擇性吸收涂層的方法，其特征在于，其包括如下步驟: (1)對(duì)金屬基底層進(jìn)行表面清洗、拋光表面處理，然后經(jīng)過熱處理形成一層致密的氧化防擴(kuò)散層； (2)采用金屬M(fèi)o祀通過中頻磁控派射或直流磁控在Ar氣中反應(yīng)派射制備Mo膜,形成紅外發(fā)射層； (3)采用SiO2在上述紅外反射層上沉積一層SiO2防擴(kuò)散層； (4)采用共濺射方式，在對(duì)金屬M(fèi)o靶進(jìn)行濺射的同時(shí)，采用石英靶射頻磁控濺射方法濺射沉積SiO2，形成由Mo-SiO2膜組成的中間吸收層； (5)停止中頻或直流磁控濺射Mo膜，繼續(xù)射頻濺射SiO2膜，形成由SiO2膜組成的表層減反射層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的防擴(kuò)散型高溫太陽(yáng)能選擇性吸收涂層的制備方法，其特征在于:所述熱處理的溫度為500-600°C，所述熱處理的處理時(shí)間為2~4小時(shí)。
【文檔編號(hào)】C23C14/16GK103741095SQ201410046924
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年2月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月10日
【發(fā)明者】鄭禮清, 沈劍山, 周壯大, 譚卓鵬, 周福云 申請(qǐng)人:康達(dá)新能源設(shè)備股份有限公司