CH615500A5

CH615500A5 -

Info

Publication number: CH615500A5
Application number: CH1097274A
Authority: CH
Inventors: James Russell Lowery
Original assignee: Nasa
Priority date: 1974-04-05
Filing date: 1974-08-12
Publication date: 1980-01-31
Also published as: FR2266753A1; DE2438329A1; JPS50134236A; JPS5731052B2; FR2266753B1; AU7198874A; IL45401A; IT1016856B; IL45401A0; US3920413A; GB1481821A; DE2438329C2; CA1029613A; NL7411026A; IN140207B

Description

Die Erfindung betrifft eine Platte, welche selektiv Sonnenwärmeenergie absorbiert, und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.

Metallkörper, welche selektiv Sonnenwärmeenergie absorbieren, arbeiten in dieser Weise aufgrund eines hohen Verhältnisses aie, wobei a das Absorptionsvermögen und s das Emissionsvermögen ist. Metallkörper mit dem erforderlichen Verhältnis als können so hergestellt werden, dass die absorbierte Wärme auf in dem Metallkörper angeordnete Rohre zur nachfolgenden Verwendung in Erwärmungs- und Abkühlungsvorgängen übergeleitet wird.

Unter den überzogenen Metallen, welche zur Herstellung von selektiven Absorptionsmitteln für Sonnenwärmeenergie verwendet werden können, befindet sich Aluminium. Überzogene Aluminiumabsorptionsmittel sind besonders nützlich für Wärmeaustauscheinheiten aufgrund des geringen Gewichtes von Aluminium, mit der hieraus resultierenden Abnahme in der Kompliziertheit und dem Gewicht von zu deren Unterstützung erforderlichen Aufbauelementen, und aufgrund der Leichtigkeit, mit welcher Aluminium verarbeitet und hergestellt werden kann.

Aus der US-PS 2 473 163 ist es bekannt, Aluminium mit entweder glänzendem oder mattem Nickel zu plattieren, was einem anodischen Oxydationsschritt zur Vorbereitung der Aluminiumoberfläche folgt. McCoy offenbart jedoch nicht die aufeinanderfolgende Aufbringung eines aus glänzendem Nickel bestehenden Überzuges und eines aus schwarzem Nickel bestehenden Überzuges auf eine eloxierte oder mit Zink überzogene Aluminiumbasis zur Herstellung eines Endproduktes mit selektiven Wärmeabsorptionseigenschaften.

Aus der US-PS 3 531 379 ist ein Verfahren zum Überziehen eines Aluminiumgegenstandes bekannt, bei welchem ein kathodischer Oxydationsschritt einer anodischen Oxydation folgt. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um die Herstellung eines Überzuges, der selektiv in bezug auf Wärme-absorptions- oder Emissionseigenschaften ist.

Aus der US-PS 3 594 288 ist es bekannt, Aluminium mit einer anhaftenden, abnutzbaren Nickeloberfläche zu überziehen. Ein Hinweis darauf, dass der so erhaltene Überzug irgendwelche besonders erwünschte thermische Selektiveigenschaften zeigt, ist jedoch nirgends vorhanden.

Die US-PS 3 586 541 beschreibt die Herstellung einer photoempfindlichen Vorrichtung mit einer Aluminiumfolie, mit welcher eine Mehrzahl von biegsamen dünnen Filmen verbunden ist, wobei mindestens zwei von diesen Filmen eine Sperrschichtverbindung bilden. Diese Druckschrift betrachtet nicht die Herstellung einer thermisch selektiven Vorrichtung auf einem festen Aluminiumsubstrat.

Es wird daher festgestellt, dass der bekannte Stand der Technik weder die Tatsache lehrt, dass ein metallisches Substrat, z. B. Aluminium, zur Schaffung eines thermisch selektiven Systems überzogen werden kann, noch ein Verfahren zur Herstellung eines überzogenen metallischen Substrates lehrt, welches Sonnenwärmeenergie in einer selektiven Art und Weise absorbiert. Darüber hinaus offenbart der bekannte Stand der Technik nicht das aufeinanderfolgende Aufbringen eines aus glänzendem Nickel bestehenden Überzuges und eines aus schwarzem Nickel bestehenden Überzuges auf eine eloxierte oder mit Zink überzogene Aluminiumbasis zur Herstellung eines Endproduktes mit selektiven Wärmeabsorptionseigenschaften.

Es ist gemäss der Erfindung gefunden worden, dass ein überzogenes Metallsubstrat, welches selektiv Sonnenwärmeenergie absorbiert, durch Reinigen des metallischen Substrates, z. B. Aluminium, durch Vorbereiten des metallischen Substrates zur Aufnahme einer glänzenden Nickelschicht durch Aufbringen der glänzenden Nickelschicht auf das metallische Substrat und durch Verbinden eines 800 bis 5000 Â dik-ken, die Sonnenwärmeenergie absorbierenden Überzuges aus schwarzem Nickel, mit der glänzenden Nickelschicht hergestellt werden kann.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Schichtplatte gemäss der Erfindung, und

Fig. 2 einen Querschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform der Schichtplatte gemäss der Erfindung.

«Metallisches Substrat», wie es in der Beschreibung und in s

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den Ansprüchen benutzt wird, bedeutet jedes metallische Material, welches gute Wärmeaustauscheigenschaften hat und welches in einer Form hergestellt werden kann, die Rohre oder andere Mittel zum nachfolgenden Wärmeaustausch in einem Erwärmungs- oder Abkühlungsvorgang tragen kann. Unter den geeigneten metallischen Substraten befindet sich Kupfer, Aluminium und verschiedene Eisenlegierungen, wie z. B. Stahl. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist Aluminium das bevorzugte metallische Substrat.

Es wird festgestellt, dass «Aluminium», wie es in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendet wird, im wesentlichen reines Aluminium bedeutet wie die Legierung vom Typ AA 1100, welche ungefähr 1 °/o Eisen und Silizium, 0,20 o/o Kupfer, 0,05 % Mangan und 0,10 °/o Zink enthält. In der Definition von Aluminium sind ebenfalls Alumi-nium-Mangan-Legierungen, wie z. B. AA 3003, Aluminium-Magnesium-Legierungen, wie z. B. AA 5005, Aluminium-Magnesium-Silizium-Legierungen, wie z. B. AA 6061, Alu-minium-Kupfer-Magnesium-Legierungen, wie z. B. AA 2014 und 2024 und Aluminium-Magnesium-Zink-Legierungen, wie z. B. AA 7075 eingeschlossen. Einzelheiten hinsichtlich der Zusammensetzung der genannten Arten von Aluminium-Le-gierungen können in Kirk-Othmer, «Encyclopedia of Chemical Technology», II, Volume 1, Interscience Publisher, New York (1963), auf S. 975 gefunden werden. Aluminium-Legierungen, die für die Ausführung der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt werden, schliessen die Aluminium-Kupfer-Magnesium-Legierung, z. B. AA 2014 und 2024 und im wesentlichen reines Aluminium, wie z. B. A A 1100, ein.

Metallische Substrate, die bei der Praxis der vorliegenden Erfindung verwendet werden, können unter Verwendung eines sauren oder alkalischen Reinigungsbades gereinigt werden. Die im Handel erhältlichen alkalischen Reinigungsmaterialien, wie z. B. diejenigen, die von Enthone, Inc. of New Häven, Connecticut, verkauft werden, sind besonders geeignet.

Der Ausdruck «Vorbereiten des metallischen Substrates zur Aufnahme einer glänzenden Nickelschicht» bedeutet jedes Verfahren, welches das Anhaften einer solchen Schicht an dem metallischen Substrat vergrössert. Wenn das metallische Substrat aus Aluminium besteht, kann es entweder mit Zink überzogen oder eloxiert werden. Obwohl jedes dieser Verfahren eine akzeptable Basis für die glänzende Nickelschicht schafft, wird die Zinktechnik bevorzugt, insbesondere wenn grosse Komponenten hergestellt werden.

«Aufbringen der glänzenden Nickelschicht auf das metallische Substrat», wie hierin benutzt, bedeutet das Aufbringen einer glänzenden metallischen Schicht, welche ein geringes thermisches Emissionsvermögen s hat. Nickel kann elektrolytisch aufgebracht werden, z. B. nach den in der US-PS Nr. 2 473 163 offenbarten Verfahren, bei denen eine Lösung verwendet wird, die 240 bis 269 g (32 to 36 ounces) Nickelsulfat, 37,5 bis 60 g (5 to 8 ounces) Nickelchlorid und 37,5 bis 41 g (5 to 5,5 ounces) Borsäure pro Liter (per gallon) enthält. Darüber hinaus enthält die Lösung die gewöhnlichen organischen aufhellenden und benetzenden Mittel. Die Lösung hat vorzugsweise einen pH-Wert von 2,5 bis 3,5 und wird mit einer Stromdichte bis zu 4,3 A/dm2 (40 amperes per square foot) bei einer Badtemperatur im Bereich von 46 bis 60° C (115 bis 140° F) eingesetzt.

Zur Herstellung eines aus glänzendem Nickel bestehenden Überzuges können vorteilhafterweise auch die Verbindungen und Verfahren verwendet werden, die in den US-PS 3 531379 und 3 594 288 beschrieben sind.

Der Ausdruck «die Sonnenenergie absorbierender Überzug», wie hierin benutzt, bedeutet einen wärmeabsorptions-fähigen Uberzug aus schwarzem Nickel, der durch einen hohen a-Wert (was den Überzug zu einem guten Absorptionsmittel macht) und einen geringen Emissionsvermögenswert, aufgrund seiner extremen Dünne (was den Überzug zu einem schlechten Wärmestrahler macht) gekennzeichnet ist. Die Dicke des die Sonnenenergie absorbierenden Überzuges beträgt 800 bis 5000 Â vorzugsweise in der Grössenordnung von 1500 Â.

Der die Sonnenenergie absorbierende Überzug wird durch einen Elektroplattierungsschritt innerhalb eines Zeitabschnittes aufgebracht, der erforderlich ist, um eine dünne Schicht der Legierung, welche in ihrem Erscheinungsbild grau bis schwarz ist, herzustellen. Ein Bad zur Herstellung des Überzuges, welches für diesen Schritt verwendet werden kann, besteht aus einer wässrigen Lösung aus Nickelsulfathexa-hydrat, Nickelammoniumsulfathexahydrat, Zinksulfathepta-hydrat und Natriumsulfozyanid.

Die Bedingungen für das Plattieren der oben erwähnten Überzugsverbindung auf dem vorbereiteten metallischen Substrat werden mit Vorteil so eingestellt, dass der pH-Wert der Lösung zum Plattieren des schwarzen Nickels zwischen 5,4 und 6,1, vorzugsweise zwischen 5,6 und 5,9, liegt. Die Temperatur für das Plattieren ist Raumtemperatur, d. h. zwischen 15,5 und 32° C (60 und 90° F). Die Stromdichte für den Plattierungsvorgang wird auf einen Wert zwischen 0,054 und 0,43 A/dm2 (0,5 and 4,0 amperes per square foot) eingestellt, vorzugsweise auf einen Wert von 0,43 A/dm2 (4,0 ampees per square foot).

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines gemäss der Erfindung hergestellten, überzogenen metallischen Substrates. Das metallische Substrat 1 besteht vorzugsweise aus Aluminiummetall, welches zur Erzeugung einer Oberflächenschicht 2 aus Aluminiumoxyd, auf welcher die aufhellende Schicht 3 haftet, eloxiert ist. Der die Sonnenenergie absorbierende Überzug 4, wie z. B. schwarzes Nickel, wird auf der aufhellenden Schicht 3 aufgebracht.

Bei einem anderen typischen Aufbau, der gemäss der Erfindung hergestellt ist, wie in Fig. 2 gezeigt, ist das metallische Substrat 11, z. B. Aluminium, mit Zink 12 überzogen, mit welchem die aufhellende Schicht aus glänzendem Nickel 13, verbunden ist, und dann mit dem die Sonnenenergie absorbierenden Überzug, aus schwarzem Nickel 14.

Das bevorzugte Verfahren zur Herstellung des beschichteten Metallsubstrates umfasst das Reinigen eines Aluminiumsubstrates, das Aufbringen eines dünnen Filmes aus Zink von ungefähr 1500 bis 2000 Â, auf welchem zunächst glänzendes Nickel und dann schwarzes Nickel plattiert wird. Die Bedingungen zur Verzinkung des Aluminiums bestehen im Eintauchen der sauberen Aluminiumoberfläche in ein Bad, welches ungefähr 97 g/1 (13 ounces per gallon) Zinkoxyd und 525 g/1 (70 ounces per gallon) Natriumhydroxyd enthält für einen Zeitraum von einer halben bis zu einer Minute bei einer Badtemperatur von ungefähr 23° C (75° F). Ein von der Diversey Corporation of Chicago, Illinois, hergestelltes Zinkeintauchbad kann ebenfalls verwendet werden. Der Handelsname dieses Bandes ist «Zinc-8».

Die Bedingungen für die Eloxierung des Aluminiums hängen von der besonders verwendeten Aluminiumlegierung ab. Für die Aluminium-Kupfer-Magnesium-Legierungen, wie z. B. AA 2014 und 2024, enthält die bevorzugte Badzusammensetzung zwischen 300 und 400 g Phosphorsäure pro Liter Wasser, vorzugsweise ungefähr 350 g. Die relativ reinen Aluminiumlegierungen, wie z. B. AA 1100, werden vorzugsweise in einem Bad eloxiert, welches 400 bis 600 g Phosphorsäure pro Liter Wasser enthält, vorzugsweise ungefähr 500 g.

Das bevorzugte Bad für die aus Nickel bestehende aufhellende Schicht besteht aus 225 bis 375 g (30 to 50 ounces) Nickel-(II)-Sulfathexahydrat, 37,5 bis 75 g (5 to 10 ounces) Nickel-(II)-Chloridhexahydrat und 22,5 g bis 56 g (3 to 7,5

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ounces) Borsäure pro Liter (per gallon) der wässrigen Lösung. Das Plattierungsbad enthält ausserdem bis zu ungefähr 5 Vol.-°/o eine oder mehrere «Aufheller»-Verbindungen,

wie z. B. den Aufheller Nr. 7 und Aufheller Nr. 2-WL, und bis zu ungefähr 1 Vol.-°/o ein nichtangreifendes Mittel Nr. 22. 5 Jedes der genannten Materialien ist ein Produkt der Udylite Corporation of Detroit, Michigan.

Die am meisten bevorzugte Badzusammensetzung besteht aus ungefähr 300 g (40 ounces) Nickel-(II)-Sulfathexahydrat, ungefähr 60 g (8 ounces) Nickel-(II)-Chloridhexahydrat, un- 10 gefähr 41 g (5,5 ounces) Borsäure, ungefähr 0,125 Vol.-°/o des Aufhellers Nr. 2-WL, ungefähr 2 Vol.-°/o des Aufhellers Nr. 7 und ungefähr 0,5 Vol.-% des nicht-angreifenden Mittels Nr. 22 pro Liter (per gallon) der Lösung. Der pH-Wert der Lösung liegt hierdurch ungefähr zwischen 3,5 und 4,8. 15

Das Aufbringen der aus glänzendem Nickel bestehenden Schicht geschieht vorzugsweise bei einer Stromdichte von ungefähr 1,61 bis 2,69 A/dm2 (15 to 25 amperes per square foot) und einer Badtemperatur von 49 bis 60° C (120 bis 140° F) für einen Zeitraum, der genügt, um einen Überzug 20 von einer Dicke zwischen 0,00636 und 0,01908 mm (0,00025 to 0,00075 inches) aufzubringen. Für das Aufbringen eines Überzuges von ungefähr 0,01272 mm (0,0005 inches) ist ein Plattieren mit einer Stromdichte von 2,15 A/dm2 (20 amperes per square foot) während eines Zeitraumes von 30 Minuten 25 erforderlich.

Das bevorzugte Bad zum Aufbringen des aus schwarzem Nickel bestehenden Überzuges enthält 37,5 bis 112 g (5 to 15 ounces) Nickel-(II)-Ammoniumsulfathexahydrat, 30 bis 45 g (4 o 6 ounces) Zinksulfatheptahydrat, 7,5 bis 22,5 g (1 to 3 30 ounces) Natriumsulfozyanid und ungefähr 75 g (10 ounces) Nickelsulfathexahydrat pro Liter (per gallon) der Lösung.

Bevorzugte Arbeitsbedingungen für dieses Bad umfassen einen pH-Wert zwischen 5,6 und 5,9 bei Raumtemperatur 35 und eine Stromdichte zwischen 0,054 und 0,43 A/dm2 (0,5 to 4,0 amperes per square foot). Bei Verwendung von 0,43 A/dm2 (4,0 amperes per square foot) ergibt sich ein Überzug mit besseren optischen Eigenschaften (höhere a-Werte ohne grosses Opfer beim vergrösserten Emissionsvermögen) als 40 bei geringerer Stromdichte. Die Zeit für das Plattieren ist vorzugsweise diejenige, welche einen Überzug erzeugt, der ein Sonnenabsorptionsvermögen a von mindestens 0,90 und ein thermisches oder infrarotes Emissionsvermögen e von nicht mehr als ungefähr 0,06 zeigt. Bei einer Stromdichte von 45 0,054 A/dm2 (0,5 amperes per square foot) ist ungefähr eine Zeit von 5 Minuten für das Plattieren erforderlich. Bei 0,43 A/dm2 (4,0 amperes per square foot) ist eine Plattierungszeit von 30 Sekunden erforderlich.

Es ist klar, dass ein grosses Verhältnis als eine hohe Wirk- 50 samkeit bezüglich des Sammeins von Sonnenwärmestrahlung anzeigt. Wenn herkömmliche Überzüge aus schwarzem Nikkei auf Aluminium hergestellt werden, sind solche Überzüge tief schwarz, relativ dick und haben ein hohes Sonnenabsorptionsvermögen wie auch ein hohes Emissionsvermögen, 55 so dass das Verhältnis ale ungefähr 1 oder etwas weniger ist. Es ist daher zwingend erforderlich, dass die aus schwarzem Nickel bestehende Sonnenabsorptionsschicht sehr dünn ist, vorzugsweise in der Grössenordnung von 1500 Â. Die Wirksamkeit der selektiven Sonnenenergieabsorptionsschicht nimmt 60 derart ab, dass sie zum Sammeln von Sonnenenergie ausserhalb eines Dickebereiches zwischen 800 und 5000 Â nicht geeignet erscheint.

Wenn Stahl oder eine andere Eisenlegierung als metallisches Substrat verwendet wird, wird die metallische Ober- 65 fläche im allgemeinen für die Plattierungsschritte durch einen Beizvorgang in einem Säurebad, z. B. in Salzsäure, vorbereitet.

Für ein klareres Verständnis der vorliegenden Erfindung werden im Nachfolgenden besondere Beispiele angeführt.

Beispiel 1

Ein Stück Aluminiumlegierung 2014 mit einem 25,80 cm2 (4 square inches) grossen Bereich wurde 10 Minuten lang in einer Lösung eloxiert, welche 350 g Phosphorsäure pro Liter Wasser enthielt. Die Eloxierung wurde bei einer Stromdichte von ungefähr 1,29 A/dm2 (12 amperes per square foot) und einer Badtemperatur von ungefähr 27° C (80° F) durchgeführt. Die Kathode bestand aus Blei.

Das eloxierte Aluminiumsubstrat wurde mit Wasser abgespült und mit glänzendem Nickel in einem Bad plattiert, welches 300 g (40 ounces) Nickel-(II)-Sulfathexahydrat, 60 g (8 ounces) Nickel-(II-Chloridhexahydrat, 41 g (5,5 ounces) Borsäure, 0,125 Vol.-0/# des Aufhellers Nr. 2-WL, 0,5 Vol.-°/o des nicht-angreifenden Mittels Nr. 22 und 2,0 Vo.-%> des Aufhellers Nr. 7 pro Liter (per gallon) der wässrigen Lösung enthält.

2-WL verleiht der Lösung die Fähigkeit, die Helligkeit der Ablagerung zu vergrössern. Solche Aufheller umfassen gewöhnlich organische Substanzen, wie z. B. Gelatine, Pe-peronal, Melasse, Zucker, Destrin, Furfural und Sulfonsäuren.

Das nicht-angreifende Mittel Nr. 22 wird zur Verhinderung von Wasserstoffgrübchen verwendet. Solche Zusätze weisen gewöhnliche Substanzen wie z. B. Natriumlaurylsulfat, Schwefelsäure- und Phosphorsäureester von höheren Alkoholen und Arylsulfonsäuren auf.

Der Aufheller Nr. 7 ist ungefähr der gleiche wie 2-WL in bezug auf seine Wirkungsweise und Zusammensetzung.

Das Plattieren des glänzenden Nickels wurde bei einer Stromdichte von ungefähr 2,15 A/dm2 (20 amperes per square foot) und einer Badtemperatur von 49 bis 60° C (120 to 140° F) 30 Minuten lang zur Erzeugung eines Überzuges aus glänzendem Nickel von ungefähr 0,01272 mm (0,0005 inch) durchgeführt.

In den Fällen, in welchen das Erscheinungsbild des Nikkeiüberzuges nicht glänzend war, wurde das Werkstück poliert, in einem alkalischen Reinigungsmittel «Enbond S-64» für 15 bis 20 Minuten bei einer Temperatur von 65,5 bis 93,5° C (150 to 200° F) gereinigt, in eine Salzsäurelösung (30 Vol.-°/o) für 1 bis 2 Minuten bei einer Temperatur von 21 bis 26,5° C (70 to 80° F) getaucht und mit Wasser abgespült.

Das alkalische Reinigungsmittel Enbond S-64 wird von Enthone, Inc. of New Häven, Connecticut, hergestellt. Alkalische Reinigungsmittel enthalten im allgemeinen hochalkalische Salze wie Natriumhydroxyd, Silikate und Karbonate.

Das Aufbringen des schwarzen Nickels wurde in einem Bad durchgeführt, das 75 g (10 ounces) Nickel-(II)-Sulfat-hexahydrat, 45 g (6 ounces) Nickel-(II)-Ammoniumsulfat-hexahydrat, 37,5 g (5 ounces) Zinksulfathexahydrat und 15 g (2 ounces) Natriumsulfozyanid pro Liter (per gallon) der wässrigen Lösung enthält.

Das schwarze Plattierungsbad wurde auf einem pH-Wert zwischen 5,6 und 5,9 bei Raumtemperatur [ungefähr 22° C (72° F)] bei einer Stromdichte von 0,054 A/dm2 (0,5 amperes per square foot) gehalten. Der sich hierbei ergebende, aus schwarzem Nickel bestehende Überzug zeigte unterschiedliche Erscheinungsbilder von schwarz bis bläulich grau. Eine 5 Minuten in dem schwarzen Nickelbad plattierte Aluminiumprobe wurde durch Verwendung eines Infrarotrückstrahlungsmessers des Modells DB-100 und eines Sonnenrückstrahlungsmessers des Modells MS-250 ausgewertet.

Diese beiden Intramente werden von Gier Dunkle Instruments, Inc. of Santa Monica, California, hergestellt. Die Schichtplatte hatte ein Sonnenreflexionsvermögen von 10 °/o

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und ein Infrarotreflexionsvermögen von 94 °/o. Die schichtplatte absorbierte also 90 % der Sonnenstrahlung und emittierte 6 % der Wärme. Das Verhältnis ale ist daher 0,90/ 0,06 oder ungefähr 15.

Beispiel 2

Ein Stück aus 2014 Aluminium mit einem 103,2 cm2 (16 square inches) grossen Bereich wurde in einem alkalischen Reinigungsmittel Enbond S-64 getränkt und in einer wässrigen Lösung, welche 350 g Phosphorsäure pro Liter enthielt, eloxiert. 10 Minuten lang wurde eine Spannung von 20 V angelegt, so dass die effektive Stromdichte 1,29 A/dm2 (12 amperes per square foot) betrug. Die Schichtplatte wurde mit Wasser abgespült und mit dem «glänzenden» Überzug des Beispiels 1 durch Verwendung eines Gleichstromes überzogen. Der Strom wurde langsam angelegt, bis eine Stromdichte von 2,15 A/dm2 (20 amperes per square foot) erreicht wurde. Der Plattierungsvorgang wurde 30 Minuten lang fortgesetzt.

Das nickelplattierte Stück wurde aus dem Bad entfernt, mit Wasser abgespült und schwabbelpoliert unter Verwendung 20 eines C-41-Stabes, einer Polierverbindung, die bei Schaffner-Emsworth Pittsburg, Pennsylvania, erhältlich ist und aus einem mittleren Betrag von Fett mit ausreichenden Bindemitteln besteht, für alle Handpolieranwendungen und die meisten automatischen Anwendungen. 25

Die resultierende glänzende Schichtplatte wurde in das alkalische Reinigungsmittel (Enbond S-64) 15 Minuten lang bei einer Badtemperatur von 82° C (180° F) eingetaucht. Die Schichtplatte wurde mit Wasser abgespült, 1 bis 2 Minuten lang in einer Salzsäurelösung (30 Vol.-®/») getränkt und 30 mit Wasser abgespült.

Die Schichtplatte wurde dann in das schwarze Nickelbad, das in Beispiel 1 beschrieben ist, ohne Strom eingebracht. Danach wurde Gleichstrom angelegt und allmählich erhöht, bis eine Stromdichte von 0,054 A/dm2 (0,5 amperes per 35

square foot) genau 5 Minuten lang aufrechterhalten wurde. Die Schichtplatte wurde aus dem Bad entfernt und mit Papiertuch getrocknet. Sie hatte ein grau-schwarzes Erscheinungsbild und eine glänzende Oberfläche.

Das Sonnenreflexionsvermögen, gemessen mit einem Gier 40 Dunkle-Instrument, betrug 9 °/o und das infrarote Reflexionsvermögen betrug 95 °/o. Da die Schichtplatte nur 9 % der Sonnenstrahlung reflektierte, wurden 91 °/o absorbiert; d. h. a war 0,91 gross. Da die Schichtplatte 95 % der infraroten Strahlung reflektierte, wurden nur 5 °/o verloren oder 45 als Wärme ausgestrahlt; d. h. s war 0,05 gross. Für diese Probe betrug daher das Verhältnis «/s 0,91/0,05 = 18,2.

Beispiel 3

Ein Stück aus Aluminiumlegierung 1100 [ungefähr 645 50 cm2 (100 square inches)] wurde 15 Minuten lang bei ungefähr 60° C (140° F) in einem im Handel erhältlichen alkalischen Reinigungsmittel (Altex), hergestellt von Wyandotte Corporation of Wyandotte, Michigan, getränkt. Die Zusammensetzung war nicht bekannt, aber Reinigungsmittel dieser Art ent- 55 halten im allgemeinen hochalkalische Salze wie z. B. Natriumhydroxyde, Silikate und Karbonate.

Das Aluminiumstück wurde mit Wasser abgespült und in ein glänzendes Bad eingetaucht, das aus 80 % Phosphorsäure, 2 bis 2V2 °/o Salpetersäure, 1 bis 2 °/o Schwefelsäure, 100 ppm 60 Kupfersulfat und 20 bis 40 g Aluminium pro Liter aufwies.

Das Aluminiumstück wurde mit Wasser abgespült und in ein Zinkbad, «Zinc-8» 30 Sekunden lang bei einer Temperatur von 21 bis 32° C (70 to 90° F) eingetaucht. Die Zusammensetzung des «Zinc-8»-Bades war nicht bekannt, aber solche Bäder enthalten gewöhnlich rd. 525 g Natriumhydroxyd pro Liter (70 ounces per gallon) und rd. 97,5 g Zinkoxyd pro Liter (13 ounces per gallon).

Das behandelte Werkstück wurde mit Wasser abgespült und mit glänzendem Nickel überzogen, wie in den Beispielen 1 und 2 beschrieben, und mit schwarzem Nickel überzogen, wobei eine Badzusammensetzung verwendet wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, mit einer Stromdichte von 0,43 A/dm2 (4,0 amperes per square foot) während eines Zeitraumes von 30 Sekunden. Das Werkstück wurde aus dem Bad entfernt und in Luft getrocknet.

Der a-Wert dieser Schichtplatte betrug 0,87 und der e-Wert betrug 0,06.

Beispiel 4

Ein Stück aus Aluminiumlegierung, 55,8 dm2 (6 square feet) gross, wurde 15 Minuten lang bei ungefähr 60° C (140° F) in einem im Handel erhältlichen alkalischen Reinigungsmittel, «Altrex» (beschrieben in Beispiel 3), getränkt. Das Aluminiumstück wurde mit Wasser abgespült, in ein glänzendes Bad unter Verwendung einer Badzusammensetzung, wie in Beispiel 3 beschrieben, getaucht, mit Zink und Nickel, wie in Beispiel 3 beschrieben, überzogen und mit schwarzem Nickel überzogen unter Verwendung einer Badzusammensetzung wie beschrieben in den Beispielen 1, 2 und 3 bei einer Stromdichte von 0,43 A/dm2 (4,0 amperes per square foot) während eines Zeitraumes von 30 Sekunden. Das Werkstück wurde aus dem Bad entfernt und in Luft getrocknet.

Der a-Wert dieser Schichtplatte betrug 0,93 und der e-Wert betrug 0,06, wie durch die oben beschriebenen Gier Dunkle-Instrumente angezeigt wurde.

209 Schichtplatten der in Beispiel 4 beschriebenen Art sind gemäss dem Verfahren, beschrieben in Beispiel 4, plattiert worden zur tatsächlichen Anwendung auf einem Dach eines Gebäudes, um Sonnenenergie zur Heizung und Kühlung des Gebäudes zu sammeln. Der durchschnittliche «-Wert dieser 209 Schichtplatten betrug 0,92 und der durchschnittliche g-Wert betrug 0,06, wie durch die oben beschriebenen Gier Dunkle-Instrumente angezeigt wurde.

Leistungstests

Die Ergebnisse eines Prototypbetriebes, bei dem 17,8 cm (7 inches) grosse Schichtplatten, die gemäss Beispiel 4 überzogen worden waren, verwendet wurden und die eine Oberfläche von 391 dm2 (42 square feet) aufwiesen, zeigten, dass Temperaturen bis zu 154° C (306° F) auf der Rückseite der Schichtplatten, die der Sonne unter einem Winkel von 45° gegen Süd ausgesetzt waren, erreicht werden konnten. Die Ergebnisse des Betriebes dieser Versuchsanlage zeigten darüber hinaus, dass ein Wasser-Äthylen-Glykolgemisch bis zu einer Tempeatur von ungefähr 109° C (228° F) erhitzt werden konnte, wenn dieses Gemisch durch Übertragungsrohre oder Kanäle [mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 3,785 Liter pro Minute (1 gallon per minute)], welche in die die Sonnenenergie sammelnden Schichtplatten eingebaut waren, gepumpt wurde. Diese Werte wurden erzeugt mit einer Sonnenstrahlung von ungefähr 7,97 kcal pro Stunde pro dm2 (294 BTU's per hour per square foot) an einem sonnigen Tag im Januar 1974 in Huntsville, Alabama, an dem die Aussen-temperatur ungefähr 20,5° C (69° F) betrug.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Platte zur Absorption von Sonnenwärmeenergie, gekennzeichnet durch ein metallisches Substrat, eine Schicht aus glänzendem Nickel, die von diesem Substrat getragen wird, einen die Sonnenwärmeenergie absorbierenden Überzug aus schwarzem Nickel, welcher auf dem glänzenden Nickel im Abstand von dem metallischen Substrat angeordnet ist, wobei dieser Überzug eine Dicke von 800 bis 5000 Â aufweist und die Platte ein Sonnenwärmeenergieabsorptionsver-mögen a von mindestens 0,90 und ein Wärmeemissionsvermögen s von weniger als 0,06 aufweist.

2. Platte nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallsubstrat ein Aluminiumsubstrat ist, der Überzug aus schwarzem Nickel zwischen 800 und 5000 Â dick ist und sich zwischen dem Aluminiumsubstrat und der glänzenden Nickelschicht eine Zinkschicht befindet.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Schichtplatte nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Substrat ein eloxiertes Aluminiumsubstrat ist.

4. Platte nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug aus schwarzem Nikkei etwa 1500 Â dick ist.

5. Verfahren zur Herstellung einer Platte nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein metallisches Substrat gereinigt und anschliessend zur Aufnahme einer glänzenden Nickelschicht vorbereitet, die glänzende Nickelschicht auf das metallische Substrat elektrolytisch abgeschieden wird und ein die Sonnenwärmeenergie absorbierender Überzug aus schwarzem Nickel auf die glänzende Nickelschicht durch elektrolytische Abscheidung bei Raumtemperatur aus einem wässerigen Bad aufgebracht wird, welches Nickel-(II)-Sulfathexahydrat, Nickel-(II)-Ammoniumsulfat-hexahydrat, Zinksulfatheptahydrat und Natriumthiocyanat enthält, bei einem pH-Wert von 5,6 bis 5,9 und einer Stromdichte von 0,054 bis 0,43 A/dm2 zur Erzeugung eines 800

bis 5000 Â dicken Überzuges, wobei das derart überzogene metallische Substrat ein Sonnenwärmeabsorptionsvermögen a von mindestens 0,90 und ein Wärmeemissionsvermögen e von weniger als 0,06 aufweist.

6. Verfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Substrat aus Aluminium besteht, das metallische Substrat zur Aufnahme einer glänzenden Schicht durch Eloxierung in einer wässerigen Phosphorsäure enthaltenden Lösung vorbereitet wird und die glänzende Schicht durch elektrische Abscheidung aus einem wässri-gen Bad, welches mindestens Nickel-(II)-Sulfathexahydrat, ein Nickel-(II)-Chloridhexahydrat und Borsäure enthält, bei einer Stromdichte von 1,61 bis 2,19 A/dm2 und einer Badtemperatur von 49 bis 60° C zur Erzeugung eines 0,00636 bis 0,01908 mm dicken Überzuges aufgebracht wird.

7. Verfahren nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das metallische Substrat aus Aluminium besteht und die metallische Oberfläche zur Aufnahme der glänzenden Schicht durch Auftragen einer Immersionsschicht aus Zink vorbereitet wird.