C25D11 / 10 - съдържащ органична киселина
Собствениците на патента RU 2393275:
Беспалова Жан I. (RU)
Dyachishin Анатолий Silvestrovich (RU)
Klushin Victor A. (RU)
Изобретението се отнася до слънчев техниката и може да се използва в слънчеви колектори, използвани за отопление и охлаждане на жилищни и промишлени сгради и растения. Методът включва предварително обезмасляване, ецване и повърхностно покритие електрохимично. В този допълнителен етап се извършва след ецване на повърхността на етапа на разхлабване на химически поцинковане на алкален разтвор, последвано от отстраняване на цинка в разтвор на фосфорна киселина, и на процеса на покриване се извършва в асиметричен променлив ток в съотношение средните катодните и анодните ток от 1,5: 1 и напрежение от 8 до 15 с използване на електролит при температура от 25 ± 5 ° с със следния състав, г / л: Al2 (SO4) 3 · 18H2 О 35,0; NiSO4 · 7H2 О 35,0; Формалин 1.5; лимонена киселина 1.0. Техническият резултат повишаване на ефективността на преобразуване на слънчева енергия в топлина колектор и намаляване на цената на покритието. Таблица 1.
Изобретението се отнася до слънчев техниката и може да се използва в слънчеви колектори, използвани за отопление и охлаждане на жилищни и промишлени сгради и растения.
Селективните покрития - оптични покрития, предназначени за приложение върху външната повърхност на абсорбиращ слънчев колектор панел, който преобразува електромагнитното лъчение на слънцето в топлина.
Ефикасността се измерва чрез повърхностен селективен абсорбционен коефициент Ac слънчева енергия относителна излъчвателна ε дълговълнова топлинното излъчване и съотношението на абсорбция на излъчвателна Ac / ε.
За да се гарантира висока ефективност на слънчев панел е необходимо, че относителната повърхност на коефициента на неразделна абсорбция колектор в спектъра на слънчевата радиация Ac приближава 1.0, неразделна печалба и относителна вътрешна радиация колектор повърхност 8, с лице към слънцето, в повърхностна температура от 50-200 ° При приближаване на нулевата стойност. Колкото по-висока / ε стойността на Ал, толкова по-ефективен колектор преобразува електромагнитно излъчване от слънцето в топлина.
За такива покрития се използват различни методи за отлагане на пари - химически и електрохимически.
Селективни покрития трябва да бъдат съпоставени с възможността за прилагането им към специфичния материал на топлината, която се използва като различни материали като метали: алуминий, стомана, никел, титан, сребро, мед и други.
Използването на алуминий е намерил най-широкото използване поради специфичните физико-механични и топлофизичните характеристики на сравнително ниска цена.
Разходите е важен фактор, тъй като използването на селективни покрития или намалява разходите за други елементи на слънчевия колектор или колектор подобрява производителността чрез увеличаване на работна температура, получен от слънчевия колектор или чрез увеличаване на общия размер на енергия се абсорбира.
Метод за производство на многослойно покритие за слънчев колектор върху вътрешната повърхност на цилиндър, изработен от алуминиево фолио (патент RU №2133928), съдържащ пръскане слой от титанов последвано от реактивна разпрашване във вакуум слой нестехиометрично титанов металоид, който се произвежда от реактивна разпрашване в атмосфера на N2 или СО2 парциално налягане всеки газ в интервала (2.5-8.0) х 10 -2 Ра, последвано от нанасяне на аморфни въглеродсъдържащи материали в тлеещ разряд във вакуум в пара или органична elementoo rganicheskih съединения при парциално налягане на от 10 до 20 Ра.
Полученото покритие по този начин има достатъчно ниска емисия (ε≈0,04), но коефициент на достатъчно висока абсорбция в слънчевия спектър (Ас = 0,94), което в крайна сметка осигурява желаната ефективност на колектора. Освен това, използването на този метод е ограничен сложност и многоетапен процес покритие с използването на специални газови атмосфери (CO2 или N2) и висок вакуум, и използването на сложно оборудване за обработка и множествена контрол на качеството покритие по време на процеса.
Известно е също така (патент RU №2044964), същността на което се състои в последователно отлагане на два слоя с тлеещ разряд в пари на органични или органометални съединения на металната повърхност на колектора. Покритието се състои от метална подложка, която е част от повърхността на колектора с лице към слънцето, първият слой депозиран от тлеещ разряд в бензен пара при налягане 10 мм живачен стълб -2 изпълнява плътност на тока 0,7 А / m 2. напрежение 4.0 Кв на освобождаване горене при честота от 50 Hz.
Покрития, получени по този метод, имат следните характеристики: AC ≈0,92-0,94; ε≈0,07-0,08, което показва тяхната висока ефективност. Но това самият метод за производство на покрития доста сложни и опасни, тъй като процесът на отлагане се извършва в бензен пара тлеещ разряд и изисква сложен специален производственото оборудване, което значително увеличава цената на крайния продукт.
Най-прости по отношение на изпълнението в промишлени количества, електрохимична Методът за прилагане на функционални покрития, която е и най-евтиният.
Известни, например, методът, описан в А. №802409 и съдържаща предварително получаване на метал се отлага върху повърхността на непорьозен слой в разтвор, съдържащ борна киселина, винена киселина или лимонена киселина и / или соли от тях при температура от 5-45 ° С, DC напрежението от 30-100 V, и след това прилагане на порест слой в разтвор, съдържащ аниони на шествалентен хром при температура 40-50 ° с и постоянно напрежение от 20-80 V за 20-90 минути, последвано от оцветяване в електрохимични метал солеви разтвори.
Наред с предимствата на този метод трябва да се изолира и неговите недостатъци, като многостепенен, продължителност, високо напрежение по време на процеса, и като резултат, относително висока консумация на енергия.
В прототип считаме процес на електрохимично покритие, описан в патент RU №2096534, включващ покритие в електрически разряди искра в галваностатични режим при постоянна плътност на тока от 3-10 A / dm2 за 5-20 минути при крайно напрежение образуване 90- 150 V на алуминий във воден електролитен разтвор, съдържащ натриев дихидроген фосфат, калиев ферицианид, натриев волфрамат или молибдат.
Недостатъци на метода включват относително висока плътност на тока и напрежението на слой, което води до значителна консумация на енергия, както и високата цена на химикали, използвани в производството на електролити.
Техническият проблем се решава чрез настоящото изобретение, метод за получаване на селективно покритие за подобряване на ефективността на преобразуване на слънчевата енергия колектор в топлина чрез увеличаване на коефициента на неразделна абсорбция Ас и намаляване на неразделна излъчвателна ε покритието с намаляване на разходите за покритие чрез оптимизиране на процеса, използвайки стандартно оборудване и намаляване на разходите за енергия и химикали.
Проблемът се решава с помощта на електрохимически процес за производство на селективно покритие, съдържащо след етап офорт стъпка на разхлабване повърхности, състоящи се в химическа поцинковане на алкален разтвор, последвано от отстраняване на цинка в разтвор на фосфорна киселина, и процес покритие резултата на променливото асиметричен ток при съотношението на средната катод и анод ток от 1.5: 1, напрежение от 8 до 15 и като се използва температура на електролит от 25 ± 5 ° с със следния състав, г / л:
Лимонена киселина - 1,0
Методът включва следните етапи:
- обезмасляване разтвор на натриев дихромат (Na2 CR2 О7) във вода (10 г / л).
Натриев бихромат се въвежда за повишаване на електропроводимостта на разтвор, намаляване на абсорбцията на водород и алуминий като инхибитор на корозия на алуминиеви сплави. Тя се прилага за най-икономичен в himreaktiv обезмасляване разтвор за даден процес.
- ецване състав в разтвор, г / л:
азотна киселина (HNO3) - 450-500;
меден сулфат (CuSO4 · 5H2 О) - 30-40;
натриев нитрат (NaNO3) - 5-10.
Концентрацията на азотна киселина е взета от стандартен състав за ецване деформируеми алуминиеви сплави. Меден сулфат се въвежда за генериране активни места на повърхността на алуминий с намаляване на алуминий и мед на неговото последващо ецване с азотна киселина. Концентрацията на меден сулфат се определя емпирично. Приложен натриев нитрат, поради факта, че натриеви йони са катализатор за намаляване на мед върху повърхността на алуминий.
- разхлабване повърхност (химически поцинковане).
Същността на тази процедура е, че алуминий повърхностния слой на цинк, депозирана от химически поцинковане на алкален разтвор. Цинкът се отлага върху повърхността от inhomogeneously в предварително активни центрове и следователно след отстраняване цинк алуминий повърхност придобива много напреднал микроструктура, която повишава коефициента на поглъщане. Поцинковане се извършва във воден разтвор на състав, г / л: NaOH - 134,0; ZnO - 34,0. При образуването на разтвора ще се случи gdroksitsinkata: ZnO + 2NaOH + Н2 О → Na2 [Zn (OH) 4].
Сваляне на слой от цинк се извършва в 30% воден разтвор на ортофосфорна киселина. В този случай, химично поцинковане се прилага за получаване на развита повърхност, а не като нанесен под покритието, за последващо покритие.
- електрохимична покритие
Работи се върху асиметрична променлив ток в съотношение средните катодните и анодните ток от 1.5: 1, напрежение от 8 до 15 и като се използва температура на електролит от 25 ± 5 ° С със следния състав, г / л:
Лимонена киселина - 1,0.
Използването асиметричен ток:
- Това е от полза за селективно покритие, което е причинено от периодичната пасивиране на повърхността на електрод, ускоряване на периода анод и промяна потоци разтваряне метален йон на различните части на геометричното разположение на повърхността на електрода;
- Той намалява консумацията на енергия на процеса до 10 кВт;
- Това намалява разходите за селективно покритие на колектора панел слънчева;
- Това позволява да се получи еднослоен селективно покритие.
Съставът на електролита за селективно покритие осигурява безопасността на нейното прилагане на околната среда чрез премахване на токсични съединения (натриев волфрамат и molebdata).
Предложеният метод за получаване на селективно покритие се осъществява както следва.
Пример 1. Селективно абсорбиращата покритие се нанася върху плоча от 30 х 30 х 0.5 mm, изработени от алуминиева сплав степен 5 М. предварително окисляване на повърхността на продукти, получени по начина, описан по-горе. След това селективно покритие, нанесено по повърхността на пробите. Като клетка използва химически стъклена чаша 200 мл; брояч електроди - алуминий марка на 5 М. Разбъркването на разтвора на електролит се осъществява с помощта на магнитна бъркалка. Реагентите, използвани за получаване на електролитния разтвор бяха марка "ch.d.a" или "химически чист". Окислението се провежда при съотношение на амплитуди на вторични катодни и анодни течения на 2: 1 и 8 V, температура 25 ± 5 ° С и времето на отлагане на 1.5 минути. Коефициентът на поглъщане на Ac определя чрез използване photocolorimeter марка FM - 50 е 93.0%, а епсилон емисивност определена на termoradiometre TPM - И - 8,0%. Дебелината на покритието на по-малко от 1 микрон.
Пример 2. Селективно абсорбиращата покритие се нанася върху плоча от 30 х 30 х 0.5 mm, изработени от алуминиева сплав степен 5 М. предварително окисляване на повърхността на продукти, получени по начина, описан по-горе. След това селективно покритие, нанесено по повърхността на пробите. Като клетка използва химически стъклена чаша 200 мл; брояч електроди - алуминий марка на 5 М. Разбъркването на разтвора на електролит се осъществява с помощта на магнитна бъркалка. Реагентите, използвани за получаване на електролитния разтвор бяха марка "ch.d.a" или "химически чист". Окислението се провежда при съотношение на амплитуди на вторични течения на катода и анода от 1.5: 1 и напрежение от 10 V, температура 25 ± 5 ° С и времето на отлагане на 2.5 минути. Коефициентът на поглъщане на Ac определя чрез използване photocolorimeter марка FM - 50 е 94.0%, а епсилон емисивност определена на termoradiometre TPM - И - 6,0%. Дебелината на покритието на по-малко от 1 микрон.
ПРИМЕР 3 Селективно абсорбиращата покритие се нанася върху плоча от 30 х 30 х 0.5 mm, изработени от алуминиева сплав степен 5 М. предварително окисляване на повърхността на продукти, получени по начина, описан по-горе. След това селективно покритие, нанесено по повърхността на пробите. Като клетка използва химически стъклена чаша 200 мл; брояч електроди - алуминий марка на 5 М. Разбъркването на разтвора на електролит се осъществява с помощта на магнитна бъркалка. Реагентите, използвани за получаване на електролитния разтвор бяха марка "ch.d.a" или "химически чист". Окислението се провежда при съотношение на амплитуди на вторични катодни и анодни течения на 3: 1 и напрежение от 15 V, температура 25 ± 5 ° С и времето на отлагане на 3.0 минути. Коефициентът на поглъщане на Ac определя чрез използване photocolorimeter марка FM - 50 е 92.0%, а епсилон емисивност определена на termoradiometre TPM - и - 8,0%. Дебелината на покритието на по-малко от 1 микрон.
По този начин, най-оптимални условия за получаване на селективни покрития са режими на Пример 2.
Сравнителни условия и свойства на настоящите покрития и известния метод са дадени в таблица 1.
Свързани статии