涂層原地沉積方法及使用該方法制成的物品技術(shù)

用于在金屬表面上沉積涂層的方法，可包含：加熱金屬表面至不高于其熔點(diǎn)的溫度；在加熱該金屬表面時(shí)，對(duì)其施加真空；以及在加熱該金屬表面時(shí)，釋放真空并回填第一吹掃氣體，其中該第一吹掃氣體與該加熱金屬表面反應(yīng)，以于該加熱金屬表面上沉積至少一層的涂層。本發(fā)明專利技術(shù)的方法可用于在太陽能接收器制造期間原位沉積涂層，其中該太陽能接收器含有環(huán)孔，該環(huán)孔由金屬管限定作為內(nèi)表面，并由一種對(duì)太陽能輻射至少部分透明的材料作為外表面。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】涂層原地沉積方法及使用該方法制成的物品相關(guān)申請(qǐng)案交互參照本專利技術(shù)基于法條35U.S.C.§ 119主張?jiān)?010年9月23日所申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案第61/385,899號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其藉由引用形式而整體并入本文。關(guān)于聯(lián)邦資助研究或發(fā)展的聲明不適用。本專利技術(shù)的領(lǐng)域本專利技術(shù)涉及涂層，且更具體的涉及制造涂層的方法。背景涂層頻繁地用于各 種應(yīng)用中，以保護(hù)涂層下方的材料免于環(huán)境暴露和/或改質(zhì)涂層下方材料的物理性質(zhì)。可通過涂層進(jìn)行調(diào)整的物理性質(zhì)包含，但不限于光學(xué)性質(zhì)、熱性質(zhì)與機(jī)械性質(zhì)。更具體而言，物品的熱與電磁吸收及放射性質(zhì)會(huì)深受沉積于其上的涂層薄層的存在影響。已經(jīng)發(fā)展出數(shù)種不同技術(shù)來沉積薄層涂層。這些技術(shù)可包含:例如濺鍍、蒸鍍沉積、脈沖式雷射吸附、電解電鍍、無電解電鍍、化學(xué)氣相沉積等。在物品的制造中，這些涂層技術(shù)大部分都需要獨(dú)立于用以制造物品的其它制造步驟而進(jìn)行。此外，許多的這些沉積技術(shù)都需要專用設(shè)備，這會(huì)增加含有涂層的物品的制造所需時(shí)間及花費(fèi)。鑒于前述，在該領(lǐng)域中用于制造涂層(特別是在制造物品期間)的簡(jiǎn)單、低成本技術(shù)會(huì)是實(shí)質(zhì)有利的。本專利技術(shù)即滿足了此需求并可同時(shí)提供相關(guān)優(yōu)點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)本專利技術(shù)的具體實(shí)施例，本文說明了用于在金屬表面上沉積涂層的方法。這些方法包含加熱金屬表面至不大于其熔點(diǎn)的溫度；當(dāng)正在加熱該金屬表面時(shí)，對(duì)其施加真空；且在正加熱該金屬表面時(shí)，釋放真空并回填第一吹掃氣體。該第一吹掃氣體與該加熱金屬表面反應(yīng)，以于該加熱金屬表面上沉積至少一層的涂層。根據(jù)本專利技術(shù)的具體實(shí)施例，本文說明了用于在太陽能接收器上沉積涂層的方法。這些方法包含對(duì)具有外表面與內(nèi)表面的環(huán)孔施加真空，該外表面是由一種對(duì)太陽能輻射至少部分透明的材料所限定，而該內(nèi)表面是由金屬管所限定；在正在施加真空時(shí)加熱該金屬管至不高于其熔點(diǎn)的溫度；以及在正在加熱該金屬管時(shí)，釋放真空并且回填第一吹掃氣體，其中該第一吹掃氣體會(huì)與該加熱金屬管反應(yīng)，以于該金屬管上沉積至少一層的涂層。根據(jù)本專利技術(shù)一些具體實(shí)施例，通過方法來制備太陽能接收器，該方法包含對(duì)具有外表面與內(nèi)表面的環(huán)孔施加真空，該外表面是由一種對(duì)太陽能輻射至少部分透明的材料所限定，而該內(nèi)表面是由金屬管所限定；在正在施加真空時(shí)加熱該金屬管至不高于其熔點(diǎn)的溫度；以及在正在加熱該金屬管時(shí)，釋放真空并且回填第一吹掃氣體，其中該第一吹掃氣體會(huì)與該加熱金屬管反應(yīng)，以于該金屬管上沉積至少一層的涂層。前文已經(jīng)相當(dāng)廣泛地概述了本專利技術(shù)的技術(shù)特征，為了可以更好地理解，下文將詳細(xì)描述。本專利技術(shù)的附加特征和優(yōu)點(diǎn)將在下文中給予描述，這構(gòu)成了所述權(quán)利要求的主題。附圖說明為了更完整理解本專利技術(shù)及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)將結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述作為參考，其中:圖1說明示例性太陽能接收器的示意圖。具體實(shí)施例方式本專利技術(shù)一部分與在金屬表面上沉積涂層的方法有關(guān)。本專利技術(shù)另一部分與具有涂層沉積其上的金屬表面(特別是太陽能接收器)有關(guān)。雖然涂層頻繁地以其絕佳實(shí)用性而使用于各式各樣的應(yīng)用中，但用于沉積涂層的技術(shù)卻大量增加了制造含有涂層的物品所需的時(shí)間與花費(fèi)。本文所述方法可通過提供用于在金屬表面上制備涂層的簡(jiǎn)單技術(shù)而有利地解決該領(lǐng)域中的這些缺失。更特別的是，在某些情況下，本文所述的涂布方法可用以在金屬表面上原位沉積涂層。即，在制造物品期間，利用對(duì)已經(jīng)用于制造物品的至少某些操作進(jìn)行簡(jiǎn)單調(diào)整，即可有優(yōu)勢(shì)地對(duì)物品施用涂層。例如，根據(jù)本專利技術(shù)的方法，可于物品制造期間，在使用真空加熱除氣(例如氫加熱除氣)時(shí)對(duì)物品施用涂層。含有可于物品的制造期間原位沉積涂層的金屬表面的物品的實(shí)例的為太陽能接收器。圖1顯示了示例性太陽能接收器1 00的示意圖。太陽能接收器100可使用作為拋物線底部的太陽能接收器數(shù)組中的熱能收集器，其中太陽能接收器100可自聚焦的太陽能輻射吸收熱能，同時(shí)盡可能以少熱方式發(fā)射回到大氣環(huán)境。示例的太陽能接收器100包含內(nèi)側(cè)金屬管110，其具有熱傳遞流體(例如油等高沸點(diǎn)流體)流經(jīng)其內(nèi)部空間，以將收集到的熱量帶離太陽能接收器100。為了使收集熱量達(dá)最大并降低熱發(fā)射，內(nèi)側(cè)金屬管110 —般由真空圍繞。為此，太陽能接收器100包含外表面120，其對(duì)于太陽能輻射呈至少部分透明(例如玻璃)，其與內(nèi)側(cè)金屬管110 —起限定了環(huán)孔115并包含真空。可經(jīng)由開口 130對(duì)環(huán)孔115施加真空。在大部分的情形中，內(nèi)側(cè)金屬管110利用涂層來進(jìn)行改質(zhì)而增加熱吸收性。在一般太陽能接收器的制造期間，利用加熱器(未示)來加熱內(nèi)側(cè)金屬管110，同時(shí)對(duì)環(huán)孔115施加真空，以除氣與脫附會(huì)減損所施加真空的物質(zhì)，并可調(diào)整熱吸收性。然而，根據(jù)本專利技術(shù)的具體實(shí)施例，已經(jīng)有利地發(fā)現(xiàn)到，如果在正加熱內(nèi)側(cè)金屬管110時(shí)破除真空，而非密封環(huán)孔115以維持其中真空，并回填以吹掃氣體至環(huán)孔115，即可對(duì)內(nèi)側(cè)金屬管110進(jìn)行原位涂布。然后，藉由對(duì)環(huán)孔115再次施加真空、再藉由密封來維持真空，即可簡(jiǎn)單地完成太陽能接收器100的制造。因此，本專利技術(shù)的方法提供機(jī)會(huì)而可簡(jiǎn)單地利用涂層來改質(zhì)內(nèi)側(cè)金屬管110的表面，其僅需簡(jiǎn)單地修改現(xiàn)有太陽能接收器制造中已經(jīng)存在的操作即可。在本文中，術(shù)語“真空”是指低于大氣壓力的任何壓力。如非另外指明，不應(yīng)將用語“真空”解釋限制為任何特定真空大小。根據(jù)本專利技術(shù)的一些具體實(shí)施例，適當(dāng)?shù)恼婵湛蔀榧sI X 10_5torr或更低。根據(jù)本專利技術(shù)的其他實(shí)施例,適當(dāng)真空可為約I X 10_6torr或更低。在本文中，術(shù)語“涂層”是指在金屬表面上的一種材料，其至少為單一層的厚度。可根據(jù)本專利技術(shù)的方法而施加至金屬表面的例示涂層包含、但不限于金屬氧化物涂層、金屬氮化物涂層、金屬碳化物涂層、以及金屬氟化物涂層。如非另外具體指明，術(shù)語“涂層”不應(yīng)被解釋為任何特定類型的涂層或任何特定層數(shù)的涂層。根據(jù)本專利技術(shù)的具體實(shí)施例，用于在金屬表面上沉積涂層的方法可包含加熱金屬表面至不大于其熔點(diǎn)的溫度；在正對(duì)該金屬表面加熱時(shí)，對(duì)該金屬表面施加真空；以及在加熱該金屬表面時(shí)，釋放真空并回填第一吹掃氣體，該第一吹掃氣體與該加熱金屬表面反應(yīng)，以于該加熱金屬表面上沉積至少一層的涂層。根據(jù)本專利技術(shù)的一些實(shí)施例，這些方法可進(jìn)一步包含:于該加熱金屬表面上沉積至少一層的涂層。一般而言，可根據(jù)本專利技術(shù)所述方法而利用涂層來對(duì)任何類型的金屬表面進(jìn)行改質(zhì)。在此方面，純金屬與金屬合金兩種都可以使用。在各種具體實(shí)施例中，適當(dāng)?shù)慕饘倏砂⒌幌抻?鈦、銅、鐵、鋁、鎢、及其任何組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯可以知道的其它適當(dāng)金屬。根據(jù)本專利技術(shù)的一些具體實(shí)施例，可拋光金屬表面以移除上方的原生氧化物，進(jìn)以促進(jìn)涂層的沉積。根據(jù)本專利技術(shù)的一些具體實(shí)施例，金屬表面可為太陽能接收器中的金屬管。特別是，在金屬管使用于太陽能接收器的例子中，可使用例如鋼、不銹鋼、碳鋼及其組合。雖然本專利技術(shù)的某些具體實(shí)施例已于太陽能接收器的上下文中進(jìn)行說明，但應(yīng)理解到具有金屬表面的任何類型的物品都可以本專利技術(shù)具體實(shí)施例的涂層來進(jìn)行改質(zhì)。即，本文中關(guān)于太陽能接收器的說明應(yīng)被視為說明本質(zhì)、而非限制。更特定而言，應(yīng)可理解具有金屬表面的任何類型的物品都可通過加熱該金屬表面、并直接(例如，經(jīng)由在物品中的環(huán)孔、凹穴等開口)或間接(例如，通過將物品或其部分放置在例如真空爐的加熱裝置中，其可放置于真空下并接著回填吹掃氣體)對(duì)該金屬表面施加真空，而本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】2010.09.23 US 61/385,899;2011.09.19 US 13/236,6031.一種用于在金屬表面上沉積涂層的方法，所述方法包含: 加熱金屬表面至不高于其熔點(diǎn)的溫度； 在加熱所述金屬表面時(shí)，對(duì)其施加真空；以及 在加熱所述金屬表面時(shí)，釋放真空并回填第一吹掃氣體； 其中所述第一吹掃氣體與所述加熱金屬表面反應(yīng)，以于所述加熱金屬表面上沉積至少一層的涂層。2.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包含:在沉積所述涂層后及正在加熱所述金屬表面時(shí)，再次對(duì)其施加真空。3.如權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包含:在加熱該金屬表面時(shí)，通過釋放真空與回填第二吹掃氣體而沉積至少另一層的涂層。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一吹掃氣體與所述第二吹掃氣體是相同的。5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一吹掃氣體與所述第二吹掃氣體是不同的。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述溫度為至少約400攝氏度。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一吹掃氣體是選自由空氣、水氣、氧、二氧化碳、一氧化碳、氮、氟、氯、溴、碘、氟化氫、氯化氫、溴化氫、碘化氫、三氟化硼、三氯化硼、三溴化硼、四氟化硅、六氟化硫、四氟化硫、三氟化磷、五氟化磷、三氟化氮、一氧化二氮、一氧化氮、二氧化氮、四氧化二氮、二酰亞胺、氫、氣相有機(jī)化合物以及其任一組合所組成的組。8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述涂層包含至少一層的氧化物涂層、氮化物涂層、碳化物涂層或氟化物涂層 。9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一吹掃氣體進(jìn)一步包含稀釋氣體，其不與所述金屬表面反應(yīng)。10.一種用于在太陽能接收器上沉積涂層的方法，所述方法包含: 對(duì)具有外表面與內(nèi)表面的環(huán)孔施加真空，所述外表面是由一種對(duì)太陽能輻射呈至少部分透明的材料所限定，而所述內(nèi)表面是由金屬管所限定； 在正在施加真空時(shí)加熱所述金屬管至不高于其熔點(diǎn)的溫度；以及 在正在加熱所述...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬特·M·卡佩爾蘭齊克，圖沙·K·沙赫，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：應(yīng)用奈米結(jié)構(gòu)公司，
類型：
國(guó)別省市：