Mo/WC中高温太阳能选择性吸收涂层的优化设计及性能评价
发布时间：2021-01-08 19:15
目的在保证WC基热喷涂涂层在高温自然环境中性能稳定的情况下,研究改进其选择性吸收性能。方法通过Mo来提高WC基涂层的选择性吸收性能,重点评价优化的Mo/WC涂层显微结构、选择性吸收性能和耐候性能等。结果金属粒子Mo填充在WC陶瓷中的结构特征,使涂层相结构和高温性能较为稳定,吸收率高达0.8360.890,但发射率也上升至0.4930.594,选择性吸收性能不佳。经Al2O3-SnO2减反层处理后,Mo/WC涂层的吸收率仍可稳定在0.770.78,而发射率随着热处理温度的上升呈现先降低后升高的趋势。500℃热处理条件下,吸收效果达到最佳,此时发射率最小,低至0.168。Mo/WC涂层抗热震及耐盐雾腐蚀性能也有效提高。结论 Mo/WC涂层选择性吸收性能及自然环境适应性得到有效提高,并兼具了生产成本和施工便利性等优势,有利于太阳能清洁能源利用的发展。
【文章来源】：表面技术. 2017,46(10)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图12号粉末制备的涂层表面SEM图
·196·表面技术2017年10月明显变形，各颗粒相互搭接在一起，未熔融变形的颗粒造成涂层表面凸凹不平，涂层整体呈层状堆叠结构。其中，2号粉末制得涂层的层状结构明显，颗粒铺展较好，且相互搭接，涂层致密度高。而3号粉末制得涂层的孔洞较多，表面有网状裂纹和较大凸起。原因是2号粉末制得涂层的Mo含量较高，Mo的热导率较高，达到138W/(m·K)，而且Mo的塑性较好，其颗粒在喷涂过程中易熔融，能够在基体上展开形成表面致密的涂层。而3号粉末制得涂层的WC含量较高，WC硬度很高，难以在基体表面相互堆叠铺展，并且在快速冷却过程中，由于内应力过大及其自身脆性，会产生如图2b所示的网状裂纹和孔洞。图12号粉末制备的涂层表面SEM图Fig.1SEMimagesofcoatingsurfacemadefrom2#powder:a)lowmagnification,b)highmagnification图23号粉末制备的涂层表面SEM图Fig.2SEMimagesofcoatingsurfacemadefrom3#powdera)lowmagnification,b)highmagnification图3为2号粉末制得Mo/WC涂层的断面SEM图。从图中可以看出，涂层呈明显的层状结构，层与层之间结合非常致密，孔洞较少，但每一层内部的孔洞相对较多。这类内部的孔洞一方面可以起到减缓热应力的作用，提升涂层热震性能，但其也会加速腐蚀液的渗入，导致涂层的耐腐蚀性能降低。结合图3的局部能谱图，可知图谱所处位置为金属Mo颗粒，周围的组织为WC，各组分含量符合原始粉末的质量比。采用超音速喷涂技术制备的涂层，其涂层存在的孔隙主要有深入到基体的通孔和在涂层内部或表面图32号涂层的断面SEM及局部能谱图Fig.3SEMimage(a)andpartialEDS(b)of2#coatingcross-section
·196·表面技术2017年10月明显变形，各颗粒相互搭接在一起，未熔融变形的颗粒造成涂层表面凸凹不平，涂层整体呈层状堆叠结构。其中，2号粉末制得涂层的层状结构明显，颗粒铺展较好，且相互搭接，涂层致密度高。而3号粉末制得涂层的孔洞较多，表面有网状裂纹和较大凸起。原因是2号粉末制得涂层的Mo含量较高，Mo的热导率较高，达到138W/(m·K)，而且Mo的塑性较好，其颗粒在喷涂过程中易熔融，能够在基体上展开形成表面致密的涂层。而3号粉末制得涂层的WC含量较高，WC硬度很高，难以在基体表面相互堆叠铺展，并且在快速冷却过程中，由于内应力过大及其自身脆性，会产生如图2b所示的网状裂纹和孔洞。图12号粉末制备的涂层表面SEM图Fig.1SEMimagesofcoatingsurfacemadefrom2#powder:a)lowmagnification,b)highmagnification图23号粉末制备的涂层表面SEM图Fig.2SEMimagesofcoatingsurfacemadefrom3#powdera)lowmagnification,b)highmagnification图3为2号粉末制得Mo/WC涂层的断面SEM图。从图中可以看出，涂层呈明显的层状结构，层与层之间结合非常致密，孔洞较少，但每一层内部的孔洞相对较多。这类内部的孔洞一方面可以起到减缓热应力的作用，提升涂层热震性能，但其也会加速腐蚀液的渗入，导致涂层的耐腐蚀性能降低。结合图3的局部能谱图，可知图谱所处位置为金属Mo颗粒，周围的组织为WC，各组分含量符合原始粉末的质量比。采用超音速喷涂技术制备的涂层，其涂层存在的孔隙主要有深入到基体的通孔和在涂层内部或表面图32号涂层的断面SEM及局部能谱图Fig.3SEMimage(a)andpartialEDS(b)of2#coatingcross-section
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能光热转化选择性吸收涂层研究进展[J]. 熊德华,陈炜,李宏. 科技导报. 2014(09)
[2]Synthesis of Cr-Al2O3 Cermet Selective Surfaces Coated by SnO2 Thin Film by Air Plasma Spraying[J]. Zhu Zhenqi,Cheng Xudong,Li Guanglei School of Materials Science and Technology,Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,China. 稀有金属材料与工程. 2012(S1)
[3]The Impact of Annealing Temperature on the Optical Performance of Cr-Cr2O3 Produced by Plasma Spraying as Solar Energy Selective Absorber Coating[J]. Gong Dianqing,Cheng Xudong,Wang Ke State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing,Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,China. 稀有金属材料与工程. 2012(S1)
[4]等离子喷涂与溶胶-凝胶法组合制备中高温太阳能选择性吸收复合涂层[J]. 程旭东,李光磊,闵捷,祝振奇,黄伟,王珂. 材料保护. 2011(07)
[5]HVOF制备WC-12Co太阳能选择性吸收涂层性能的研究[J]. 陈伟,丁彰雄,高荣义,程旭东. 热喷涂技术. 2011(02)
[6]溶胶-凝胶法制备SnO2:Sb光学薄膜[J]. 黄伟胜. 中国陶瓷工业. 2011(03)
[7]Ni-Mo太阳光谱选择性吸收涂层的制备与性能研究[J]. 王辉,程旭东,万倩,马涛,王涛. 表面技术. 2011(02)
[8]超音速火焰喷涂参数对WC-Co涂层性能的影响[J]. 丁坤英,韩永梅,李娜,贾鹏. 焊接技术. 2007(06)
[9]SnO2∶（Sb,In）透明导电薄膜的制备及其性能研究[J]. 闫军锋,张志勇,邓周虎,赵武,王雪文. 华中科技大学学报(自然科学版). 2007(S1)
[10]超音速火焰喷涂理论与技术的研究进展[J]. 王志健,田欣利,胡仲翔,谢风宽. 兵器材料科学与工程. 2002(03)
硕士论文
[1]HVOF与APS制备Ni-Mo基非真空中高温太阳能选择性吸收涂层[D]. 罗干.武汉理工大学 2014
[2]等离子喷涂法与Sol-Gel法复合制备中高温太阳能选择性吸收涂层的研究[D]. 李光磊.武汉理工大学 2011
本文编号：2965148
【文章来源】：表面技术. 2017,46(10)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图12号粉末制备的涂层表面SEM图
·196·表面技术2017年10月明显变形，各颗粒相互搭接在一起，未熔融变形的颗粒造成涂层表面凸凹不平，涂层整体呈层状堆叠结构。其中，2号粉末制得涂层的层状结构明显，颗粒铺展较好，且相互搭接，涂层致密度高。而3号粉末制得涂层的孔洞较多，表面有网状裂纹和较大凸起。原因是2号粉末制得涂层的Mo含量较高，Mo的热导率较高，达到138W/(m·K)，而且Mo的塑性较好，其颗粒在喷涂过程中易熔融，能够在基体上展开形成表面致密的涂层。而3号粉末制得涂层的WC含量较高，WC硬度很高，难以在基体表面相互堆叠铺展，并且在快速冷却过程中，由于内应力过大及其自身脆性，会产生如图2b所示的网状裂纹和孔洞。图12号粉末制备的涂层表面SEM图Fig.1SEMimagesofcoatingsurfacemadefrom2#powder:a)lowmagnification,b)highmagnification图23号粉末制备的涂层表面SEM图Fig.2SEMimagesofcoatingsurfacemadefrom3#powdera)lowmagnification,b)highmagnification图3为2号粉末制得Mo/WC涂层的断面SEM图。从图中可以看出，涂层呈明显的层状结构，层与层之间结合非常致密，孔洞较少，但每一层内部的孔洞相对较多。这类内部的孔洞一方面可以起到减缓热应力的作用，提升涂层热震性能，但其也会加速腐蚀液的渗入，导致涂层的耐腐蚀性能降低。结合图3的局部能谱图，可知图谱所处位置为金属Mo颗粒，周围的组织为WC，各组分含量符合原始粉末的质量比。采用超音速喷涂技术制备的涂层，其涂层存在的孔隙主要有深入到基体的通孔和在涂层内部或表面图32号涂层的断面SEM及局部能谱图Fig.3SEMimage(a)andpartialEDS(b)of2#coatingcross-section
·196·表面技术2017年10月明显变形，各颗粒相互搭接在一起，未熔融变形的颗粒造成涂层表面凸凹不平，涂层整体呈层状堆叠结构。其中，2号粉末制得涂层的层状结构明显，颗粒铺展较好，且相互搭接，涂层致密度高。而3号粉末制得涂层的孔洞较多，表面有网状裂纹和较大凸起。原因是2号粉末制得涂层的Mo含量较高，Mo的热导率较高，达到138W/(m·K)，而且Mo的塑性较好，其颗粒在喷涂过程中易熔融，能够在基体上展开形成表面致密的涂层。而3号粉末制得涂层的WC含量较高，WC硬度很高，难以在基体表面相互堆叠铺展，并且在快速冷却过程中，由于内应力过大及其自身脆性，会产生如图2b所示的网状裂纹和孔洞。图12号粉末制备的涂层表面SEM图Fig.1SEMimagesofcoatingsurfacemadefrom2#powder:a)lowmagnification,b)highmagnification图23号粉末制备的涂层表面SEM图Fig.2SEMimagesofcoatingsurfacemadefrom3#powdera)lowmagnification,b)highmagnification图3为2号粉末制得Mo/WC涂层的断面SEM图。从图中可以看出，涂层呈明显的层状结构，层与层之间结合非常致密，孔洞较少，但每一层内部的孔洞相对较多。这类内部的孔洞一方面可以起到减缓热应力的作用，提升涂层热震性能，但其也会加速腐蚀液的渗入，导致涂层的耐腐蚀性能降低。结合图3的局部能谱图，可知图谱所处位置为金属Mo颗粒，周围的组织为WC，各组分含量符合原始粉末的质量比。采用超音速喷涂技术制备的涂层，其涂层存在的孔隙主要有深入到基体的通孔和在涂层内部或表面图32号涂层的断面SEM及局部能谱图Fig.3SEMimage(a)andpartialEDS(b)of2#coatingcross-section
【参考文献】：
期刊论文
[1]太阳能光热转化选择性吸收涂层研究进展[J]. 熊德华,陈炜,李宏. 科技导报. 2014(09)
[2]Synthesis of Cr-Al2O3 Cermet Selective Surfaces Coated by SnO2 Thin Film by Air Plasma Spraying[J]. Zhu Zhenqi,Cheng Xudong,Li Guanglei School of Materials Science and Technology,Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,China. 稀有金属材料与工程. 2012(S1)
[3]The Impact of Annealing Temperature on the Optical Performance of Cr-Cr2O3 Produced by Plasma Spraying as Solar Energy Selective Absorber Coating[J]. Gong Dianqing,Cheng Xudong,Wang Ke State Key Laboratory of Advanced Technology for Materials Synthesis and Processing,Wuhan University of Technology,Wuhan 430070,China. 稀有金属材料与工程. 2012(S1)
[4]等离子喷涂与溶胶-凝胶法组合制备中高温太阳能选择性吸收复合涂层[J]. 程旭东,李光磊,闵捷,祝振奇,黄伟,王珂. 材料保护. 2011(07)
[5]HVOF制备WC-12Co太阳能选择性吸收涂层性能的研究[J]. 陈伟,丁彰雄,高荣义,程旭东. 热喷涂技术. 2011(02)
[6]溶胶-凝胶法制备SnO2:Sb光学薄膜[J]. 黄伟胜. 中国陶瓷工业. 2011(03)
[7]Ni-Mo太阳光谱选择性吸收涂层的制备与性能研究[J]. 王辉,程旭东,万倩,马涛,王涛. 表面技术. 2011(02)
[8]超音速火焰喷涂参数对WC-Co涂层性能的影响[J]. 丁坤英,韩永梅,李娜,贾鹏. 焊接技术. 2007(06)
[9]SnO2∶（Sb,In）透明导电薄膜的制备及其性能研究[J]. 闫军锋,张志勇,邓周虎,赵武,王雪文. 华中科技大学学报(自然科学版). 2007(S1)
[10]超音速火焰喷涂理论与技术的研究进展[J]. 王志健,田欣利,胡仲翔,谢风宽. 兵器材料科学与工程. 2002(03)
硕士论文
[1]HVOF与APS制备Ni-Mo基非真空中高温太阳能选择性吸收涂层[D]. 罗干.武汉理工大学 2014
[2]等离子喷涂法与Sol-Gel法复合制备中高温太阳能选择性吸收涂层的研究[D]. 李光磊.武汉理工大学 2011
本文编号：2965148
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