[发明专利]光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料及其制备方法和设备

权利要求书

1.一种光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料，其特征在于，高熵选择性吸收纳米复合涂层采用梯度层结构，由结合层、加硬层、吸收层和减反增透层构成，所述结合层为电弧离子镀方法制备的CrN涂层，所述加硬层为AlCrTaSiTiBN/CrN纳米多层涂层，所述吸收层为AlCrTaSiTiBON高熵氮氧化物纳米晶-非晶复合膜，所述减反增透层为(AlCrTaSiTiB)Ox高熵氧化物涂层。

2.如权利要求1所述的光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料，其特征在于，吸收层中AlCrTaSiTiB金属纳米晶的尺寸为3-10纳米；AlCrTaSiTiBON非晶氧化物的厚度为1-5纳米，吸收层涂层厚度为100-500纳米，涂层吸收率大于0.9，红外波段的发射率低于0.2。

3.如权利要求1所述的光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料，其特征在于：减反增透层为(AlCrTaSiTiB)Ox高熵氧化物涂层，涂层为非晶结构，减反增透层涂层厚度为50-200纳米，涂层可见光范围的透过率大于80％。

4.如权利要求1所述的光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料，其特征在于：加硬层为AlCrTaSiTiBN/CrN纳米多层，AlCrTaSiTiBN单层厚度为4-10纳米，CrN涂层单层厚度为4-8纳米，调制周期为8-18纳米，加硬层涂层厚度为80-720纳米，纳米硬度为25-35GPa。

5.如权利要求1所述的光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料，其特征在于：结合层为CrN涂层，其厚度为200-500纳米。

6.一种权利要求1至5任一所述光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、准备电弧离子镀装置，将已经抛光好的不锈钢集热管放在电弧离子镀装置的真空室内的工件架上，在200-400℃条件下，对其采用离子刻蚀清洗，刻蚀气压控制在0.3-0.5Pa，偏压为50-100V，刻蚀时间控制在30-60分钟，使得不锈钢管表面达到镀膜的要求；

步骤2、通入氮气，开启Cr靶，在0.5-2Pa，偏压为50-150V，采用电弧离子镀技术在不锈钢集热管表面沉积200-500纳米CrN膜作为结合层；

步骤3、开启AlCrTaSiTiB靶，在1-2Pa，偏压为0-50V，当不锈钢集热管旋转到AlCrTaSiTiB靶前面时形成AlCrTaSiTiBN层，当其旋转到Cr靶前面时形成CrN层，集热管不停旋转则会形成AlCrTaSiTiBN/CrN纳米多层加硬涂层，AlCrTaSiTiBN单层厚度为4-10纳米，CrN涂层单层厚度为4-8纳米，调制周期为8-18纳米，加硬层涂层厚度为80-720纳米，纳米硬度为25-35GPa；

步骤4、关闭Cr靶，通入氧气，在氮气和氧气环境中，气压控制在1-2Pa，偏压为0-50V，在不锈钢集热管表面制备AlCrTaSiTiBON高熵氮氧化物纳米晶-非晶复合膜，其中AlCrTaSiTiB纳米晶的尺寸为3-10纳米，AlCrTaSiTiBON非晶氧化物的厚度为1-5纳米，吸收层涂层厚度为100-500纳米，涂层吸收率大于0.9，红外波段的发射率低于0.2。

步骤5、关闭氮气，在氧气环境中制备(AlCrTaSiTiB)Ox减反增透层膜，气压控制在1-3Pa，偏压为0-100V，涂层为非晶结构，减反增透层涂层厚度为50-200纳米，涂层可见光范围的透过率大于80％。

制备结束后，获得一种光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料。

7.一种权利要求1至5任一所述光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料的制备设备，其特征在于，包括真空室，真空室上设有抽真空口，抽真空机组通过抽真空口对真空室进行抽真空，真空室的两个上角设加热器，刻蚀用Cr靶、AlCrTaSiTiB靶和一个制备涂层用Cr靶分三列安装在炉壁上，真空室内设工件架，用以安设集热管。

8.根据权利要求7所述光热电站集热管用高熵选择性吸收纳米复合涂层材料的制备设备，其特征在于，真空室设有室门，辅助阳极布置在室门侧边。