Oxydation à des températures inférieures à 700°C de couches de conversion d'aciers inoxydables pour absorbeurs sélectifs de l'énergie solaire

Abstract

L’étude porte sur les couches de conversion d’acier ferritique Z6CNb17 et austénitique Z3CN18-10. Les couches obtenues par voies chimiques présentent d’excellentes propriétés optiques : αs ≥ 0,95 et ε₀ ≤ 0,23. L’analyse de leur oxydation à des températures inférieures à 700°C à la pression atmosphérique ou sous vide primaire, a permis d’évaluer les conditions de stabilité thermique des différentes couches dans des conditions proches des conditions d’emploi. Les couches étudiées conservent leur sélectivité jusqu’à 250°C quelle que soit la nature de l’acier ou la pression partielle d’oxygène. Au-delà, et jusqu’à 450°C environ, on note une dégradation de la sélectivité des couches de l’acier austénitiques, mais dans le cas de l’acier ferritique, sous vide primaire, les modifications des propriétés optiques sont très faibles et dans l’air, Florès avait établi qu’il n’y avait pas de variations. Ces résultats montrent que les couches d’acier ferritique conservent leur sélectivité jusqu’à 450°C. La composition des couches a été étudiée par SIMS et par diffraction des rayons X. le domaine de stabilité des propriétés optiques semble correspondre à l’absence de phénomènes de ségrégations supplémentaires et d’épaississement des couches. Le domaine de température suivant correspond à une augmentation de l’épaisseur des couches, à une modification de la nature de certains composés et à une ségrégation superficielle en fer oxydé. Au-delà de 450°C dans le cas de l’acier austénitique sous vide primaire et de l’acier ferritique une couche d’oxyde riche en chrome ou en oxyde de chrome pourrait se développer et jouer un rôle protecteur.