《表1 金属材料发射率随温度变化情况》

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《高温红外低发射率涂层研究现状》

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金属薄膜是一种常用的红外低发射率材料，其发射率主要取决于金属电导率、基底表面粗糙度及使用温度等[15-16]。通常情况下，金属薄膜在常温下的红外发射率都比较低，但经过高温氧化后，其红外发射率会大幅增加。因此，针对高温应用需求，金属薄膜需同时满足高温低发射率、高熔点与优异的抗氧化性能等。据文献报道[17]，具有高温低发射率且抗氧化性较强的金属主要有Au、Pd、Pt和Rh（见表1）。美国MF公司发现在800℃条件下Ni基底表面沉积的Au膜发射率随热处理时间的延长而逐渐增大，恒温20h后其发射率由0.05升至0.18[17]。国内西北工业大学研究了Ni基高温合金表面粗糙度对Au膜发射率的影响；当Au膜厚度为100nm时，经过高温热处理后，Ni基合金粗糙表面Au膜发射率（3~14μm）从0.15增至0.69，而抛光后合金表面Au膜发射率则由0.003增至0.27。这是由于Ni基合金中的金属元素向Au膜方向发生了扩散并伴随着氧化[18]，从而导致Au膜发射率都大幅增加。此外，西北工业大学在Ni基高温合金表面沉积了Pt膜[19]，经过600℃退火处理150h后，Pt膜发射率（3~14μm）仅为0.1，表明Pt膜具有优异的抗氧化性与高温稳定性。黄智斌等[20]在Ni基高温合金（K424）表面制备了Au/Ni复合薄膜，当Ni膜厚度为200nm，经过600℃处理200h后，复合薄膜发射率在0.1以下（3~14μm）；但经过750℃处理200h后，复合薄膜发射率急剧升高到0.6左右（3~14μm）。高温金属薄膜虽具有高温发射率低、温度稳定性好等优点，但金属薄膜在工程应用中仍存在一些不足。例如，金属薄膜对高温合金具有一定的选择性，如单晶镍基合金表面沉积的金属薄膜结合较弱，容易出现脱落现象；金属薄膜制备工艺对设备要求较高，对构件尺寸有限制，耐温等级相对较低（≤1 200K）；在长时使用过程中存在元素扩散、薄膜鼓泡、易磨损等现象，对其长时使用性能与稳定性有一定影响。