[发明专利]一种Y2O3/Al2O3/Cr2O3复合梯度阻氢涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Y₂O₃/Al₂O₃/Cr₂O₃复合梯度阻氢涂层及其制备方法，该涂层可应用于高温真空集热管的阻氢渗透。

背景技术

太阳能集热管中载热流体的老化会产生游离的氢，氢借助渗透作用穿过中央管，到达中央管和套管之间的真空环形空间，造成环形空间压强的升高，进而导致集热管热损失的增大。为保证管间环形隙的真空，必须采取相应的措施降低真空环形空间的氢气量。为此，研究人员提出了采用阻氢涂层阻止氢渗透，从而有效控制集热管真空环形空间的压强，减少集热管的热损耗。

最早出现的阻氢涂层是CN1971168公开的采用Y₂O₃作为阻氢材料，可以很大程度的阻止氢的渗透，使吸收管具有更少的热损失。但该类阻氢材料其热膨胀系数与基体存在较大失配，受到一定热冲击后，涂层与基体间产生较大热应力，导致涂层与基体分离，严重影响涂层的阻氢性能，为解决上述问题研究人员寻找其它与基体结合良好、热膨胀系数适配小的阻氢涂层作为过渡层。Al₂O₃由于其结构比较稳定，热膨胀系数与基体较为匹配，在制备过程中能够形成α-Al₂O₃，对涂层性能有很大帮助，其绝缘电阻率比较高，阻氢性能经验证也比较好，成为阻氢涂层中最常规的材料。而Cr₂O₃本身热膨胀系数与奥氏体不锈钢基体最为匹配，但其阻氢性能不如Al₂O₃。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一种与基体结合良好、制备工艺简单、成本低廉的复合梯度阻氢涂层材料。为了克服上述Y₂O₃、Al₂O₃、Cr₂O₃三种涂层自身的缺点，本发明采用氧化铬涂层作为过渡涂层，氧化铝和氧化钇涂层作为阻氢涂层，制备多层复合梯度阻氢涂层，从而提高阻氢性能。

一种多层Y₂O₃/Al₂O₃/Cr₂O₃复合梯度阻氢涂层，该复合梯度阻氢涂层由不锈钢管和施加在不锈钢管内表面的Y₂O₃/Al₂O₃/Cr₂O₃复合涂层构成。

优选的，Y₂O₃/Al₂O₃/Cr₂O₃复合涂层的材料为Y₂O₃、Al₂O₃和Cr₂O₃，由Y₂O₃涂层、Al₂O₃涂层和Cr₂O₃涂层组成，总层数3层。Y₂O₃/Al₂O₃/Cr₂O₃复合涂层结构中，最内层为Cr₂O₃涂层，中间层为Al₂O₃涂层，最外层为Y₂O₃涂层。

优选的，Y₂O₃/Al₂O₃/Cr₂O₃复合涂层的总厚度在0.1～20μm之间。其中，Cr₂O₃涂层厚度约为30nm～3μm；Al₂O₃涂层厚度约为50nm～12μm；Y₂O₃涂层厚度约为 20nm～5μm。

优选的，所述不锈钢管为奥氏体不锈钢或马氏体不锈钢。