Научная статья на тему 'СЕЛЕКТИВНО-ПОГЛОЩАЮЩИЕ ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ'

СЕЛЕКТИВНО-ПОГЛОЩАЮЩИЕ ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
77
11
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Science and innovation
Ключевые слова
Селективно-поглощающие покрытия / керметы / солнечный спектр / переходные тугоплавкие металлы / поглощение / излучательная способность / высокая температурная стабильность / оптические свойства / микроструктура / морфология / состав / адгезия / критерий тестирования срока службы и термической стабильности коллекторов / термоциклирование / степень деградации / теплотехнические характеристики и др. / Selective-absorbing coatings / cermets / solar spectrum / transition refractory metals / absorption / emissivity / high temperature stability / optical properties / microstructure / morphology / composition / adhesion / test criteria for service life and thermal stability of collectors / thermal cycling / degradation rate / thermal performance and etc.

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — J. Kamolov, S. Saidov

Для того, чтобы определить возможные высокотемпературные селективно-поглощающие покрытия, мы просмотрели в литературе среднеи высокотемпературные поглощающие покрытия. Особый интерес представляют работы, в которых приводятся результаты климатических испытаний селективно поглощающих покрытий. Проведено исследование влияния различных технологических режимов синтеза на солнечной печи на свойства получаемых керметов, а также влияние температуры и времени выдержки расплава.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SELECTIVE-ABSORBING COATINGS BASED ON METAL-CERAMIC MATERIALS

In order to determine possible high-temperature selective absorbing coatings, we have looked at mediumand high-temperature absorbing coatings in the literature. Of particular interest are the works in which the results of climatic tests of selectively absorbing coatings are presented. The influence of various technological modes of synthesis in a solar furnace on the properties of the resulting kermets, as well as the influence of temperature and melt holding time, has been studied.

Текст научной работы на тему «СЕЛЕКТИВНО-ПОГЛОЩАЮЩИЕ ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ»

INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL VOLUME 1 ISSUE 6 UIF-2022: 8.2 | ISSN: 2181-3337

СЕЛЕКТИВНО-ПОГЛОЩАЮЩИЕ ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ Камолов Журабек Жалол угли

асситент кафедры «Биофизика и информационно-инновационные технологии в медицине» Бухарского государственного медицинского института им. Абу Али ибн Сино, Бухара,

Саидов Сафо Олимович

кандидат химических наук, доцент кафедры «Физика» Бухарского государственного

университета https://doi org/10.5281/zenodo.7199403

Аннотация. Для того, чтобы определить возможные высокотемпературные селективно-поглощающие покрытия, мы просмотрели в литературе средне- и высокотемпературные поглощающие покрытия. Особый интерес представляют работы, в которых приводятся результаты климатических испытаний селективно поглощающих покрытий. Проведено исследование влияния различных технологических режимов синтеза на солнечной печи на свойства получаемых керметов, а также влияние температуры и времени выдержки расплава.

Ключевые слова. Селективно-поглощающие покрытия, керметы, солнечный спектр, переходные тугоплавкие металлы, поглощение, излучательная способность, высокая температурная стабильность, оптические свойства, микроструктура, морфология, состав, адгезия, критерий тестирования срока службы и термической стабильности коллекторов, термоциклирование, степень деградации, теплотехнические характеристики и др.

SELECTIVE-ABSORBING COATINGS BASED ON METAL-CERAMIC MATERIALS

Abstract. In order to determine possible high-temperature selective absorbing coatings, we have looked at medium- and high-temperature absorbing coatings in the literature. Of particular interest are the works in which the results of climatic tests of selectively absorbing coatings are presented. The influence of various technological modes of synthesis in a solar furnace on the properties of the resulting kermets, as well as the influence of temperature and melt holding time, has been studied.

Keywords. Selective-absorbing coatings, cermets, solar spectrum, transition refractory metals, absorption, emissivity, high temperature stability, optical properties, microstructure, morphology, composition, adhesion, test criteria for service life and thermal stability of collectors, thermal cycling, degradation rate, thermal performance and etc.

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время имеется большое количество работ, посвященных селективным поглощающим покрытиям. Среди них следует выделить наиболее часто цитируемые и, по нашему мнению, полные обзоры [1-4]. Анализ литературных данных показал, что существует большое количество материалов и технологий, которые дают возможность получить селективные покрытия [1-5]. Из литературы пока не ясно, какая технология является оптимальной и наиболее удовлетворяет требованиям селективно-поглощающего покрытия для солнечного спектра. Из этого следует, что необходимо проводить более глубокие исследования по селективно-поглощающим покрытиям.

INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL VOLUME 1 ISSUE 6 UIF-2022: 8.2 | ISSN: 2181-3337

Основные требования к селективно-поглощающим покрытиям состоят в следующем:

- покрытие должно максимально поглощать солнечное излучение, as > 0,95;

- покрытие должно максимально отражать инфракрасную часть области спектра, R > 0,95;

- покрытие должно иметь очень низкие значения теплового излучения s < 0,05;

- покрытие должно иметь высокие значения термостойкости в вакууме и на воздухе при Т > 4000С.

Для того, чтобы определить возможные высокотемпературные селективно-поглощающие покрытия, мы просмотрели в литературе средне- и высокотемпературные поглощающие покрытия [1]. Некоторые материалы имеют соответствующие оптические свойства и должны быть прочными при рабочих температурах выше 500 °С. Различные переходные металлы, особенно те, которые образуются из тугоплавких металлов групп IVA, VA и VIA и их бинарные и тройные соединения, были предложены для применения при высоких температурах из-за их высокой температуры плавления и химической инертности [6]. Бориды, карбиды, оксиды, нитриды и силициды титана, циркония, гафния имеют одни из самых высоких точек плавления в природе, HfC имеет самую высокую температуру плавления 33160С. Эти материалы также имеют высокую степень спектральной селективности, высокую твердость и улучшенный износ, стойкость к коррозии и окислению [7,8].

МЕТОД И МЕТОДОЛОГИЯ ИССЛЕДОВАНИЯ

Материалы для селективно-поглощающих покрытий должны иметь низкий коэффициент диффузии при высокой температуре и быть устойчивыми по отношению к химическим взаимодействиям с продуктами окисления, включая любые вторичные фазы. Лучший диффузионный барьер представляют нанокристаллические или аморфные материалы. Тем не менее, должен быть компромисс в микроструктуре между покрытием, стойким к окислению, и покрытием с высоким поглощением и низкой излучательной способностью. Высокая температурная стабильность определяется высокой температурой плавления, формированием одного соединения, а также отсутствием фазовых превращений при повышенной температуре. Например, металлы W, Mo, Ir, Os, и Та, с одной стороны, имеют высокую температуру плавления и могут применяться при высоких температурах, с другой стороны эти металлы имеют очень низкую стойкость к окислению.

Солнечные теплоприемники с покрытиями на основе металлокерамики демонстрируют высокий коэффициент поглощения солнечного спектра и низкий коэффициент теплового излучения. В работах [4,5] выполнены исследования для оптимизации теплоприемников с металлокерамическими покрытиями с целью достижения высокой производительности, исследуя разные металлокерамические материалы (металлокерамические композиты) и конфигурации пленки с помощью различных методов нанесения, таких как электроосаждение, распыление, импульсное лазерное осаждение и др. Эксперименты показали, что использование технологии вакуумно-термического напыления по сравнению с гальваническими технологиями, электроосаждением, осаждением из паровой фазы является стабильной и воспроизводимой. В этих статях рассмотрены металлокерамические покрытия с высоким

INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL VOLUME 1 ISSUE 6 UIF-2022: 8.2 | ISSN: 2181-3337

коэффициентом поглощения и низким тепловым излучением. В качестве слоев поглощения выбрана металлокерамика на основе Сг203, Л1203, ЛШ, 8Ю2, и ZrO2 с включениями металлических частиц Сг, N1, Со, Мо, Л§, W, Р1:, Л1, Си, Ли, 2г. Авторы считают, что представленная группа материалов является перспективной для создания селективно-поглощающих покрытий на основе металлокерамики с высокой термической стабильностью и высокой эффективностью преобразования солнечного света в тепло.

В работе [9] авторами были изготовлены градуированные слои Сг - Сг203 на Си подложках методом магнетронного распыления путем изменения потока кислорода. В этой системе получено значение интегрального коэффициента поглощения в диапазоне от 0,90 до 0,94 и тепловое излучение 0,04. Дальнейшую оптимизацию структуры металлокерамической пленки проводили Нуньес и др. [10]. Они предложили конфигурацию четырехслойного покрытия, состоящего из трех металлокерамических слоев и одного антиотражающего слоя поверх них, в которых содержание Сг уменьшается в направлении от подложки к поверхности. При Т = 820С были получены значения интегрального коэффициента поглощения 0,94 и теплового излучения 0,06. Ут и др. разработали еще одну структуру пленки с конфигурацией ЬНЬ (Ь - низкая объемная доля металла в металлокерамике, Н - высокая объемная доля металла в металлокерамике), изготовленную методом магнетронного распыления, изменяя величину тока магнетрона [11]. Поглощающее покрытие, осажденное на оптическое стекло, покрытое хромом толщиной 200 - 400 нм, имело значение интегрального коэффициента поглощения 0,92 -0,96 и тепловое излучение от 0,05 до 0,08 при Т = 100 0С. Устойчивость покрытий после отжига при Т = 170 0С в течение длительного времени (840 дней) показала, что оно пригодно для солнечных систем горячего водоснабжения. Спектры отражения после отжига при температуре 2000С, 3000С, 4000С и 5000С в вакууме в течение 1 часа показали, что покрытия термически стабильны до 300 - 4000С. Что касается подготовки в крупном масштабе, Graf и др. изготовили селективно-поглощающее покрытие на основе оксинитрида хрома на медных листах (~60 м ) методом магнетронного распыления [12]. Селективно-поглощающее покрытие показало хорошие оптические свойства с а > 0,93 и г < 0,07 при Т = 1000С.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В работе [13] авторы для создания селективно-поглощающих покрытий использовали слои NbTiSiN и NbTiSiON вместо и №ТЮК слоев, чтобы улучшить

термостойкость. Исследована термическая стабильность отдельных слоев и многослойных покрытий, легированных кремнием. Дифракция рентгеновских лучей показала, что включение Si в слой NbTiN (NbTiSiN) не меняет свою преимущественную ориентацию, и Бьлегированный NbTiON слой (NbTiSiON) остается в аморфной фазе. Введение Si в NbTiN и NbTiON слои вызывают значительное улучшение стойкости к окислению при 500°С

на воздухе. После нагревания на воздухе при 5000С в течение 2 ч коэффициенты селективности селективно-поглощающих покрытий Л1/№Т1Ж№ТЮ^8Ю2 и Л1/№Т181^№Т18Ю^8Ю2 при Т = 4000С изменяются от 0,934/0,13 до 0,538/0,14 и от 0,931/0,12 до 0,922/0,13 соответственно. Результаты атомно-силовой микроскопии показали, что шероховатость поверхности возрастает соответственно от 18,3 до 41,5 и от 7,9 до 14,7. Селективно-поглощающее покрытие Al/NbTiSiN/NbTiSiON/SiO2 имеет высокий коэффициент поглощения (0,91) и низкий коэффициент излучения (0,13) после

INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL VOLUME 1 ISSUE 6 UIF-2022: 8.2 | ISSN: 2181-3337

выдерживании при Т = 5500С в вакууме в течение 100 ч. Делается вывод, что легирование кремнием играет важную роль в улучшении термической стабильности. В работе [14] селективно-поглощающее покрытие на основе AlSiN/AlSiON наносилось на подложку из нержавеющей стали методом магнетронного распыления. Содержание алюминия и кремния при напылении варьировалось изменением парциального давления газов. Вольфрамовый слой был использован в качестве отражающего покрытия, а тонкие пленки А18Юу или SiOx были использованы в качестве просветляющих верхних слоев. Оптические свойства, микроструктуру, морфологию, состав и адгезию исследовали с помощью оптической спектроскопии, сканирующей электронной микроскопии, рентгеновской спектроскопии, рентгеновской дифракции и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Образцы подвергали отжигу на воздухе при 4000С и в вакууме при 580° С с целью определения степени их стойкости к окислению и термической стабильности в зависимости от соотношения А1 : Si. Оптимальные результаты были достигнуты для соотношения за А1 : Si = 2,3 : 1. Коэффициент поглощения и тепловое излучение оптимизированных многослойных селективно-поглощающих покрытий составляет при 4000С 0,93 - 0,94 и 0,07 - 0,1. В [15] многослойное селективно-поглощающее покрытие ^АШ, TiAlON и Si3N4 наносили методом магнетронного распыления на нержавеющую сталь. В качестве отражающего покрытия служила тонкая пленка молибдена толщиной 100 нм. Оптические постоянные слоев, нанесенных на кремниевые подложки, определялись с помощью спектральной эллипсометрии и по спектрам отражения каждого материала. Используя оптические постоянные слоев, методом матрицы переноса по измеренным спектрам отражения оптимизировалась структура селективно-поглощающих покрытий. Экспериментально установлено, что слои нанесенных селективно-поглощающих покрытий имели общую толщину 255 нм: Т1АШ -92 нм, TiA1ON - 78 нм, - 85 нм.

В [16] изучались оптические и структурные свойства металлокерамического селективного поглотителя на основе А^Юх : W с различным объемным содержанием вольфрама. Было выполнено компьютерное моделирование спектральных характеристик четырехслойного композитного покрытия W/AlSiOx:W(H)/A1SiOx:W(L)/A1SiOx в зависимости от толщины пленок и объемного содержания W, а затем это покрытие было нанесено на подложки из нержавеющей стали методом магнетронного напыления. Химический анализ был выполнен с использованием рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии. Результаты анализа показали, что в металлокерамическом слое AlSiOx:W(H) с высоким содержанием вольфрама около 30 % атомов W находится в нейтральном состоянии W0, треть атомов в Wx+ окисления и последняя треть в состояниях окисления W4+, W5+ и W . Широкий пик рентгеновских дифрактограмм слоев AlSiOx:W указывает на то, что и W, и AlSiOx являются аморфными. Результаты оптических измерений указывают на то, что селективно поглощающее покрытие W/A1SiOx:W(H)/A1SiOx:W(L)/A1SiOx является спектрально селективным: а ~ 94 - 95,5 %, в ~ 8 - 9 % при 100 0С и ~10 -14 % при 400 0С. Образцы подвергали термическому отжигу при 450 0С на воздухе и при 580 0С в вакууме. Селективно-поглощающее покрытие термически стабильно и устойчиво к окислению.

INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL VOLUME 1 ISSUE 6 UIF-2022: 8.2 | ISSN: 2181-3337

Особый интерес представляют работы, в которых приводятся результаты климатических испытаний селективно поглощающих покрытий.

Авторы [17] исследовали влияние коррозии на оптические, тепловые и механические свойства селективно поглощающих покрытий ZrOx/ZrC-ZrN/Zr нанесенные на подложки из нержавеющей стали и меди. Были выполнены измерения электрохимических параметров покрытия, исследования поверхности и микроструктуры покрытий как исходных, так и после термоциклирования. Электрохимические измерения проводили в 3,5 мас.% растворе NaCl, которая соответствует коррозионной среде в условиях потенциодинамической поляризации. Установлена зависимость микроструктурных, механических и тепловых характеристик СПП от величины коррозии. Термически обработанные структуры ZrOx/ZrC-ZrN/Zr на подложках SS больше подвержены коррозии. Изменение модуля Юнга и твердости подтверждают коррозионную деградацию термически обработанных структур в условиях, как вакуума, так и воздуха. Коррозионная деградация проявляется и в изменении степени черноты: увеличивается с 0,28 до 0,42.

ОБСУЖДЕНИЕ

В [18] методом электрофоретического осаждения было изготовлено селективно-поглощающее покрытие, состоящее из слоев на основе углеродных нанотрубок (MWCNT). Оценка долговечности MWCNT проводилась с помощью метода ускоренного старения в соответствии с ISO 22975-3. Результаты измерений показали, что поглотитель MWCNT обладает высокой термической стабильностью, но не устойчив к влажности. Покрытие MWCNT пористое и вода, просачиваясь через поры, окисляет алюминиевую подложку. В качестве защитных слоев на поверхность покрытия были нанесены тонкие пленки SiO2, TiO2. По сравнению с исходным покрытием оптические свойства изменились. В тесте на термическую стабильность все поглотители MWCNT с защитным слоем проявляли сходные характеристики с образцами без покрытия и имели значение пренебрежимо малой или даже отрицательной производительности PC после 600-часового испытания. В испытании на конденсацию полученные значения PC составляли 0,002, 0,013 и 0,014 для диоксида кремния, 70/30 и 50/50 поглотителей MWCNT с покрытием из оксида кремния и оксида титана, соответственно. Все значения PC были ниже 0,015 после 600 часов испытаний на ускоренное старение, что подтвердило, что поглотители были квалифицированы в соответствии с ISO 22975-3.

Влияние морской атмосферы на деградацию металлических компонентов открытых солнечных тепловых коллекторов изучалось в [19] Измерения коррозии нелегированной углеродистой стали, цинка, меди и алюминия проводились в соответствии с ISO 9226/1992 и ISO 9223/2012 двумя методами: первый в открытой атмосфере, второй внутри коммерческого плоского теплового коллектора. Одновременно исследовалось влияние микроклиматических условий внутри теплового коллектора на прочность различных поверхностей поглотителя. Результаты показывают чрезвычайно высокие скорости коррозии в открытой атмосфере всех металлов в отличие от образцов металлов внутри теплового коллектора, где высокая коррозионная активность была обнаружена только для аморфных металлов. Результаты оптических измерений экспонированных образцов поглотителя показывают очень хорошую стабильность материалов. Результаты

INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL VOLUME 1 ISSUE 6 UIF-2022: 8.2 | ISSN: 2181-3337

исследования могут быть использованы для оптимизации испытаний на ускоренное старение поглощающих материалов в отношении агрессивной среды и содержания соли.

На основании обзора [14] и анализа рассмотренных статей, можно сделать вывод, что общим для многих работ является метод определения температурной зависимости излучательной способности. Как правило, в спектральной области [Л1, Л2] измеряется коэффициент отражения R(Л), а потом для заданной температуры по формуле (1) рассчитывается е(Т):

е(Т) =

12[ 1 - R(X)]B(Ä,T)dÄ ÖT3

(1)

B(A,T) =

Cl

1-2

Я5 [eш - 1 ]

(2)

где: В(Л,Т) - спектральное распределение излучения абсолютно черного тела, функция Планка; С1 = 2пке2 = 3,741832-10-16 Вт-м2- с2 = ^ = 0,01438786 м-0К; с - скорость света; к

- постоянная Планка; к - постоянная Больцмана; сг - постоянная Стефана-Больцмана. Очевидно, что расчет по формуле (1) может приводить к заниженному значению е(Т) и соответственно к завышенному значению коэффициента селективности. В этом легко

г 2жк4

убедиться, если вспомнить, что I В(Л, Т)1Л = Т4 =аТ4, откуда следует неравенство

о кс

Л

I В(Л, Т )с1Л

<аТ . Следует отметить, что критерий для тестирования срока службы и

Л

термической стабильности коллекторов не применим для высокотемпературных селективно-поглощающих покрытий. Действительно, в этой методике термостабильность определяется нагревом селективного покрытия в вакуумной печи или на воздухе в течение 100 часов, что очень мало по сравнению с желаемым сроком эксплуатации 5 - 30 лет. В общем случае термическая стабильность и долговечность селективно-поглощающих покрытий определяется тепловыми свойствами его компонентов, подложки, режимами температурной обработки, которые изменяются при высоких температурах. Деградация высокотемпературных селективно-поглощающих покрытий обусловлена увеличением е. Другими словами, е является чувствительным индикатором для контроля деградации селективно-поглощающих покрытий. Следует отметить, что е многих материалов после воздействия высоких температур не возвращается к исходному значению. Важно для каждого селективного покрытия проверить, что излучательная способность не меняется во время цикла нагрева. Очевидно, что по формулам (1), (2) этого сделать невозможно, т.к. при высокой температуре оптические параметры селективно-поглощающих покрытий также будут изменяться, что приведет к другим значения R(Л). Поэтому нами было принято решение создать методику измерения е(Т) по кривым остывания.

INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL VOLUME 1 ISSUE 6 UIF-2022: 8.2 | ISSN: 2181-3337

На покрытиях, которые имеют наименьшие значения степени черноты и наиболее высокие значения интегрального коэффициента поглощения, изучены теплофизические свойства после нагрева в вакууме при разных температурах. После нагрева в вакууме до температуры выше 650 °С резко возрастает значение степени черноты образцов от 2,8 -4,6 % до 14,3 - 27,7 % за счет небольшого напыления материала нагревательного элемента на поверхность селективно поглощающего покрытия. При температурах нагрева образцов «400°С поверхность покрытий остается без изменений, а значения теплового излучения s для системы TiO2 : NiO : C возрастают от 2,0 - 4,6 % до 3,7 - 7,8 %. Для системы TiO2 : CuO : C значение s возрастает от 4,12 до 5,0 %.

Исследование композиционных покрытий на термическую стойкость на воздухе в интервале температур 250 ^ 25 °С и 500 ^25 °С и устойчивость к деградации при воздействии окружающей среды показало, что образцы с композиционными покрытиями не потрескались и не разрушились. Образцы выдержали 30 термоциклов. Композиционное покрытие на основе TiO2 - NiO выдержало термоциклирование на воздухе в интервале температур 250 ^ 25 °С, не изменив при этом свои спектрально-оптические свойства. Остальные образцы не выдержали термоциклирования на воздухе и изменили свои спектрально-оптические свойства. Покрытия деградируют за счет окисления металлической составляющей на воздухе при высокой температуре. Проведено исследование композиционных покрытий на термическую стойкость в вакуумной камере в интервале температур 500 ^ 30 °С при вакууме 4 ' 10-4 торр. Образцы из нержавеющей стали с композиционными покрытиями на основе TiO2 - NiO и TiO2 - CuO показали достаточно высокую стабильность. Значения интегрального коэффициента поглощения а и степени черноты s изменились незначительно. После напыления покрытие TiO2 - NiO имело значения а = 96,955 %, s = 3,48 %, als = 27,861. После термоциклирования в вакууме а = 94,595 %, s = 3,5 %, als = 27,0. TiO2 - CuO после напыления имело значения а = 92,414%, s = 4,82 %, а/s = 19,173. После термоциклирования в вакууме а = 91,23 %, s = 5,11 %, а/s = 17,85. Исследования по термоциклированию композиционных покрытий показали, что керметные покрытия обладают стабильными свойствами при высоких температурах в вакууме и могут быть использованы в высокотемпературных солнечных теплоприемниках. Для покрытия на основе композиционного материала TiO2 : CuO, синтезированного плавлением на воздухе при скорости охлаждения расплава ~105 - 106 °С/с, степень деградации в течение 1 месяца незначительная. При этом степень черноты покрытия изменилась от 4,82% до 5,11%, значение интегрального коэффициента поглощения а покрытия практически не изменилось, после напыления а = 92,414%, через 1 месяц а = 92,595 %. Коэффициент селективности а/s меняется от 19,173 до 18,12. Покрытие на основе композиционного материала TiO2 : NiO : C = 48 : 44,8 : 7,2, синтезированного плавлением на воздухе с перегревом расплава при скорости охлаждения расплава ~105 - 106 °С/с, не деградирует на воздухе и сохраняет свои спектрально-оптические свойства. После напыления покрытие имело значения s = 3,48 %, а = 96,955 %, а/s = 27,861. Через 3 месяца после напыления s = 3,5 %, а = 96,332 %, а/s = 27,521. Покрытия, полученные из композиционных материалов, синтезированных с перегревом расплава и охлажденных при скорости ~105 - 106 °С/с, обладают наилучшими свойствами и сохраняют их при воздействии окружающей среды с течением времени.

INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL VOLUME 1 ISSUE 6 UIF-2022: 8.2 | ISSN: 2181-3337

Исследованы фазовый состав композиционных покрытий TiO2 - NiO и TiO2 - CuO методом рентгеновской дифрактометрии и микроструктура сканирующим электронным микроскопом. При исследовании мы наблюдали изменение фазового состава покрытия за счет того, что напыление в условиях высокого вакуума и температуры приводит к взаимодействию испаряемого материала с подложкой.

ВЫВОД

Испытания лабораторных макетов элемента вакуумированного теплоприемника с алюминиевой, стеклянной и из нержавеющей стали трубками, на которые нанесены селективно поглощающие покрытия TiO2 - CuO и TiO2 - NiO показали, что лучшие теплотехнические характеристики получены на макете элемента вакуумированного теплоприемника, в котором при изготовлении была использована трубка из нержавеющей стали с нанесенным подслоем алюминия и селективно поглощающим покрытием TiO2 -NiO.

REFERENCES

1. С.О. Саидов, Ж. Камалов и др. Анализ влияния толщины прозрачного проводящего покрытия и температуры отжига на оптические и электрофизические свойства покрытия на примере Zn(Al)O (AZO). // Results of National Scientific Research Journal. May 2022. In Vol. 1. (24.05.2022).

2. Файзиэв Ш. Ш. и др. Композицион копламаларнинг акс эттириш спектрларини улчаш, селективлик коэффициентини аниклаш //Science and Education. - 2022. - Т. 3. - №. 4. - С. 401-404.

3. Olimovich S. S., Ugli K. Z. J. To Secure Your Paper As Per UGC Guidelines We Are Providing A Electronic Bar Code

4. Саидов С. О. и др. Механизм электропроводности собственного полупроводника с точки зрения зонной теории //PEDAGOGS jurnali. - 2022. - Т. 6. - №. 1. - С. 409-414.

5. S. Esposito, A. Antonaia, M.L. Addonizio, S. Aprea . Fabrication and optimisation of highly efficient cermet-based spectrally selective coatings for high operating temperature // Thin Solid Films. 2009. V. 517. P. 6000 - 6006.

6. C.E. Kennedy. "Review of Mid- to High-Temperature Solar Selective Absorber Materials". // NREL/TP - 520-31267. 2002. Golden, CO: National Renewable Energy Laboratory.

7. Сулейманов С.Х., Дыскин В.Г., Джанклич М.У., Дудко О.А., Кулагина Н.А., Бугаков А.Г., Кулагин А.А. "Селективно поглощающие покрытия на основе оксидных и керметных композиций для солнечных теплоприемников" // Доклад на Международной конференции «Фундаментальные и прикладные вопросы физики». Ташкент. 5 - 6 ноября 2015 г. С. 448 - 451.

8. V. Teixeira, E. Sousa, M. F. Costa, C. Nunes, L. Rosa, M. J. Carvalho, M. Collares-Pereira, E. Roman and J. Gago. "Spectrally selective composite coatings of Cr-Cr2O3 and Mo-Al2O3 for solar energy applications". // Thin Solid Films. 2001 г., Т. 392. P. 320 - 326.

9. C. Nunes, V. Teixeira, M. L. Prates, N. P. Barradas and A. D. Sequeira. "Graded selective coatings based on chromium and titanium oxynitride". // Thin Solid Films. 2003 г., Т. 442. P. 173 - 178.

INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL VOLUME 1 ISSUE 6 UIF-2022: 8.2 | ISSN: 2181-3337

10. Y. Yin, Y. Pan, L. X. Hang, D. R. McKenzie and M. M. M. Bilek. "Direct current reactive sputtering Cr-Cr2O3 cermet solar selective surfaces for solar hot water applications". // Thin Solid Films. 2009 r., T. 517. P. 1601 - 1606.

11. W. Graf, F. Brucker, M. K'ohl, T. Tr'oscher, V. Wittwer and L. Herlitze, J. "Development of large area sputtered solar absorber coatings". // Non-Cryst. Solids. 1997 r., T. 218. P. 380 -387.

12. Y. Wu, C. Wang, Y. Sun, Y. Ning at. al. "Study on the thermal stability of Al/NbTiSiN/NbTiSiON/SiO2 solar selective absorbing coating" . // Solar Energy. September, 2015 r., T. 119. P. 18 - 28.

13. L. Rebouta, A. Sousa, M. Andritschky, F. Cerqueira, C.J. Tavares, P. Santilli, K. Pischow. "Solar selective absorbing coatings based on AlSiN/AlSiON/AlSiOy layers". // Applied Surface Science. 30 November. 2015 r., T. 356. P. 203 - 212.

14. Atoyevich T. A. et al. Diod rejimida ulangan maydon tranzistoriga yorug'lik ta'sirini o'rganish //Results of National Scientific Research. - 2022. - T. 1. - №. 2. - C. 106-110.

15. L. An, S. Talat Ali, T. Sandergaard at. al . "Optimization of TiAlN/TiAlON/Si3N4 solar absorber coatings". // Solar Energy. August. 2015 r., T. 118. P. 410 - 418.

16. B. Usmani, A. Dixit . "Impact of corrosion on microstructure and mechanical properties of ZrOx/ZrC-ZrN/Zr absorber-reflector tandem solar selective structures" // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2016. Vol. 157. P 733 - 741.

17. K.Slamova, I. Duerr, T.Kaltenbach, M. Koehl . "Degradation effects of maritime atmosphere on metallic components of solar collectors" // Solar Energy Materials and Solar Cells. 2016. Vol. 147. P. 246 - 254.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.