[发明专利]一种二硼化铪-二硼化锆基高温太阳能吸收涂层及其制备方法

说明书

本发明提供了一种二硼化铪‑二硼化锆基高温太阳能吸收涂层及其制备方法。所述的高温太阳能吸收涂层由两层膜构成，从基底表面向上依次包括吸收层和减反射层，吸收层由二硼化铪、二氧化铪、二硼化锆、二氧化锆的复合陶瓷薄膜组成，减反射层由氧化铝组成。本发明提供的涂层具有可见‑红外光谱高吸收率，红外光谱低发射率和良好的热稳定性能，且该涂层的制备工艺简便、操作方便、易于控制、缩短生产周期。

技术领域

本发明属于太阳能热发电和真空镀膜技术领域，具体涉及一种二硼化铪-二硼化锆基高温太阳能吸收涂层及其制备方法。

背景技术

太阳光谱选择性吸收涂层在可见-近红外波段具有高吸收率，在红外波段具有低发射率的功能薄膜，是用于太阳能集热器，提高光热转换效率的关键。随着太阳能热利用需求和技术的不断发展，太阳能集热管的应用范围从低温应用向中温应用和高温应用发展，以不断满足海水淡化、太阳能发电等中高温应用领域的使用要求。对于集热管使用的选择性吸收涂层也要具备高温热稳定性，适应中高温环境的服役条件。

过渡金属硼化物为硼(B)与过渡金属(M)形成的填充型离子键化合物，由于B-B 键的强共价性，硼化物一般具有高熔点；而M-B 金属键的存在，过渡金属硼化物具有高的电导率、热导率等金属材料的特性。过渡金属硼化物具有优异的抗氧化和抗腐蚀能力，可以在更高的温度和恶劣的环境气氛下工作，在高温结构应用方面具有极大的优势。

中国专利CN201310306881.5公布了一种吸收层由含硼化合物构成的太阳能中高温选择性吸收涂层及其制备方法。该专利利用物理气相沉积法制备含硼化合物用于选择性吸收涂层，引入氮元素和氧元素提高抗氧化性，提高硼化物的高温稳定性，设计制备多层渐变膜系，增加膜层的吸收率。

中国专利CN201610824620.6公布了一种基于难熔金属硼化物的高温光谱选择性吸收涂层及制备方法。该太阳能吸收涂层的特征在于所述的吸收层以具有本征光谱选择吸收特性和极为优异高温稳定性的难熔金属硼化物（如TaB₂、HfB₂和ZrB₂等）膜为光谱能量吸收主体、通过难熔金属硼化物与Al₂O₃或SiO₂陶瓷介质双向陶瓷协同增效，提高涂层热稳定性能；而双吸收层干涉型膜系结构设计，极大地提高了涂层的光谱选择吸收特性。

然而，上述两个专利所涉及的太阳能吸收涂层制备方法较为繁琐，不利于工业化生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的缺点而提供一种二硼化铪-二硼化锆基高温太阳能选择性吸收涂层。

本发明的另一目的是提供上述二硼化铪-二硼化锆基高温太阳能吸收涂层的制备方法。

一种二硼化铪-二硼化锆基高温太阳能吸收涂层，其特征在于：该涂层自基底表面向上依次为吸收层和减反射层，所述吸收层为二硼化铪HfB₂、二氧化铪HfO₂、二硼化锆ZrB₂和二氧化锆ZrO₂的复合陶瓷，所述复合陶瓷吸收层是由磁控溅射二硼化铪和二硼化锆所得，其中二硼化铪和二硼化锆部分氧化为二氧化铪和二氧化锆, 所述的减反射层为氧化铝Al₂O₃。

其特征在于所述复合陶瓷吸收层的厚度为40-120纳米。

所述减反射层的氧化铝为非晶态，其厚度为40-150纳米。

所述基底为不锈钢或镍基合金，所述基底的表面粗糙度为4-8纳米。

上述二硼化铪-二硼化锆基高温太阳能吸收涂层的制备方法，按照以下步骤进行：