[发明专利]一种TiB2

说明书

本发明公开了一种TiB₂基金属陶瓷太阳能选择性吸收涂层及其制备方法，涉及金属/陶瓷复合材料制备技术领域，包括以下步骤：按比例称取粉末状Ti、B、Co和Cr并进行混合球磨，得到Ti‑B‑Co‑Cr复合粉末；在Ti‑B‑Co‑Cr复合粉中加入粘结剂并进行磁力搅拌至混合均匀，然后进行烘干、粉碎、过筛；筛分后的Ti‑B‑Co‑Cr复合粉采用超音速火焰喷涂技术喷涂于基体材料表面获得TiB₂‑CoCr金属陶瓷涂层。本发明通过超音速火焰喷涂原位反应获得TiB₂‑CoCr金属陶瓷涂层，有利于提高涂层的粒子间及各相层间结合，可提高涂层的耐磨损性能。

技术领域

本发明涉及金属/陶瓷复合材料制备技术领域，具体涉及一种TiB₂基金属陶瓷太阳能选择性吸收涂层及其制备方法。

背景技术

太阳能是环境友好型能源，不会对环境造成污染，有毒有害气体零排放，它是目前理想的清洁能源之一。太阳能光谱选择性吸收涂层是太阳能光热转化的核心部件。但是，目前制约太阳能选择性吸收涂层发展有以下几个主要因素：一、阳能光谱选择性吸收涂层的各个亚层间的元素扩散和氧化会导致涂层的成分分布发生变化，尤其是在高温下Cu、Al、Fe等金属基底的元素和吸收层的元素之间的扩散以及氧化形成的新物相；二、太阳能光谱选择性吸收涂层的微观结构发生变化，如非晶、纳米晶组织在高温下发生的晶化或晶粒发生再结晶等现象使得晶粒尺寸发生变化；三、太阳能光谱选择性吸收涂层与基底材料存在热膨胀系数的差异导致升温过程涂层内应力变化，严重情况下发生膜层分层或开裂、剥落等现象，而这些孔洞、微裂纹会成为元素扩散的快速通道，大大地促进元素之间扩散和氧化。例如，WC-Co金属陶瓷因具有良好的综合性能而被选择用在太阳能选择性吸收涂层，然而由于WC陶瓷相耐高温稳定性能较低（≤450℃），在高温环境下容易分解脱碳形成W或W₂C相，从而降低涂层的太阳能吸收性能。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种TiB₂基金属陶瓷太阳能选择性吸收涂层及其制备方法，该方法以Ti、B、Co和Cr为原料制备复合涂层，并采用超音速火焰喷涂技术将其喷涂于基体材料表面，本发明的涂层制备方法可实现原位反应获得TiB₂硼化物，有利于提高粒子间的结合力；同时，所制备的TiB₂基金属陶瓷太阳能选择性吸收涂层光学吸收性和高温热稳定性良好，工艺操作简单、成本较低，特别适用于工业应用推广。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种TiB₂基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：

S1：按比例称取粉末状Ti、B、Co和Cr并进行混合球磨，得到Ti-B-Co-Cr复合粉末；

S2：在Ti-B-Co-Cr复合粉中加入粘结剂并进行磁力搅拌至混合均匀，然后进行烘干、粉碎、过筛；

S3：将步骤S2中筛分后的Ti-B-Co-Cr复合粉采用超音速火焰喷涂技术喷涂于基体材料表面获得TiB₂-CoCr金属陶瓷涂层。

进一步地，所述粉末状Ti、Co和Cr的粒径均为15μm-45μm，B的粒径为1μm-5μm。

更进一步地，所述筛分后的Ti-B-Co-Cr复合粉末的粒径为15μm-45μm。

更进一步地，所述粘结剂为聚乙烯醇，添加量为5wt%。

更进一步地，所述m_Ti+B与m_Co+Cr为1-3:1，其中Ti与B的原子比为1:2，Co与Cr的原子比为1:1。

更进一步地，所述基体材料为316L不锈钢。

更进一步地，所述方法还包括对基体材料进行喷砂粗化预处理过程。