[发明专利]红外反射体

说明书

本发明涉及红外反射体的开发。

21世纪主要的全球挑战之一涉及能量：以更有效和更环境友好的方式的制备、分布和消耗。该挑战在所有的经济部门中成为普遍存在的,并且影响了寻找具有较低能耗的解决方案的未来工业活动。

在该减少能量支出的背景下，探寻这样的涂层：该涂层能够限制腔体中的温度上升，即能够防止能量损失到外部。出于此目的，该涂层必须具有高的热辐射反射率（近和中红外（IR）范围）。高的热辐射反射率意味着在2.5-14.5μm范围内高于70%的平均红外辐射反射率。

通常，在腔体中例如家用电炉或汽车排气系统中，腔壁吸收由加热元件所发射的红外辐射。它们变热进而发射出延伸到更长波长的辐射，因为它们的温度低于加热元件的温度。该辐射将会部分被布置在腔体内的物体所吸收，并且剩余部分将会再次被腔壁吸收。通过腔体内的对流并且通过构成腔壁的各个层中的传导，将一些没有被辐射的热能传输到腔体的外壁，在那里在提高其经过的各个层的温度之后通过对流将会消散于周围的空气中。为了限制到腔体外部的能量损失并且改善所述设备的能量性能，一个解决方案由在腔体内捕获红外辐射构成，其使得能够避免能量损失和任选地借助于使用绝缘泡沫。由于它们的高红外反射率，金属性基材（任选涂覆有金属）对于此目的是特别理想的。然而，对于它们的使用而言存在很多这样的缺点：

-例如在冷轧钢（或黑铁板）的情形中基材的过早腐蚀

-例如在铝或镀铝涂层的情形中在碱性介质中的腐蚀

-例如在不锈钢的情形中在温度升高期间表面的变黄

-与污物接触的表面不存在可清洁性

-例如在铜或铝的情形中在潮湿环境中的锈蚀

为了承受高温和腐蚀和/或氧化性的环境，我们通常利用上漆或上釉的表面。然而，这些表面具有低的红外反射率并且不允许能量增益。相比之下，使用金属性基材（任选涂覆有金属）作为腔体壁提供了相对于上漆或上釉的腔壁约20%的能量增益。

本发明的目的是提供同时具有高红外反射率和对高温和对腐蚀和/或氧化性环境的良好耐受性的红外反射体。已设计并实现了该红外反射体用于克服上述的缺点并且用于获得其它的优点。

出于该目的，本发明首先涉及一种由金属性基材构成的红外反射体，其主要特征在于：该金属性基材涂覆有通式为(Zr_xCr_1-x)_1-yN_y（x为0.15-0.7并且y为0.01-0.265）的锆和铬的氮化物层。

根据本发明的红外反射体还可包含以下任选的特征（单独或组合）：

-锆和铬的氮化物层为1-150nm厚度

-该层具有的锆比例x为0.25-0.5

-该层具有的氮化程度y为0.1-0.25

-该金属性基材在2.5-14.5μm范围内在红外中具有80%-99%的平均发射率。

-该金属性基材由钢组成，该钢预先覆盖有：

o铝合金，其包含8-11重量%的硅和2-4重量%的铁，余量由铝和因加工所致的不可避免的杂质组成

o或铝层，余量由因加工所致的不可避免的杂质组成

o或相继地铝合金（其包含8-11重量%的硅和2-4重量％的铁，余量由铝和因加工所致的不可避免的杂质组成）和铝合金层。

-红外反射体可用于制作腔体的内壁，后者优选为烹饪炉或汽车排气系统。

因此将理解，所提出的技术问题的解决方案由以下步骤构成：选择具有高红外反射率的金属性表面并且用锆和铬的氮化物沉积物处理该金属表面。

其次，本发明涉及制造根据本发明的红外反射体的方法，其主要包括以下步骤：

-提供金属性基材

-通过物理气相沉积技术优选通过磁控溅射在所述基材上沉积锆和铬的氮化层，其使用：

o靶材，其由15-70重量%的锆和余量组成，该余量由铬和因加工所致的不可避免的杂质组成

o以4/16至16/16比例注入氮与中性载体气，同时沉积锆和铬。

在阅读了下面给出的描述后，本发明的其它特征和优点将变得清楚。