CN107904538A - 一种含Nb的平板太阳能铝合金镀层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含Nb的平板太阳能铝合金镀层及其制备方法，镀层材料由以下质量比例的原料制得：0.2～0.3%Nb、0.2～0.3%Ta、0.5～1.0%Ni、1.0～2.0%Fe、0.1～1.0%Mn、0.2～0.3%Ti、0.8～1.0%Cr，余量为铝。本发明镀层材料制备方法简单，与基体结合好，不易脱落；制备的铝合金镀层美观，耐腐蚀性和耐磨性好，强度和延展性高，吸热传热能力强。

Description

一种含Nb的平板太阳能铝合金镀层及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能利用及铝合金镀层技术领域，具体是一种含Nb的平板太阳能铝合金镀层及其制备方法。
背景技术
能源利用在人类社会发展中占有举足轻重的地位，但过度的开发资源和低效率的资源利用，使人类面临着严峻的考验。众所周知，太阳能是一种来源最丰富和可广泛获取的可再生能源，对解决能源危机和环境问题具有重大的作用，且太阳能以独具的储量无限性、存在的普遍性、开发利用的清洁性，使其成为了各国竞相研究的热点。
铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶中已大量应用。铝合金重量轻、机械强度高、导电导热性能好。目前，铝合金镀层材料围绕添加多种合金元素来改善镀层的综合性能，采用更多的Al 组分来代替Zn，重点是实现铝的包覆保护能力与锌的牺牲阴极保护能力的最佳结合，并保证以尽可能简单的加工工艺和技术装备，实现镀层的抗剥落、高强度、易加工、易焊接、耐高温度、耐酸碱盐类腐蚀等优良性能于一体。在镀层材料的生产和应用两个环节同时实现减污、降本、增效、提质，是一个急需解决的技术难题。
铌（Nb）是一种带光泽的灰色金属，具有顺磁性，属于元素周期表上的VB族。高纯度铌金属的延展性较高。纯铌在电子管中用于除去残留气体，钢中掺铌能提高钢在高温时的抗氧化性，改善钢的焊接性能。铌还用于制造高温金属陶瓷。世界上很大一部份铌以纯金属态或以高纯度铌铁和铌镍合金的形态，用于生产镍、铬和铁基高温合金。这些合金可用于喷射引擎、燃气涡轮发动机、火箭组件、涡轮增压器和耐热燃烧器材。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种含Nb的平板太阳能铝合金镀层及其制备方法，本发明镀层材料制备方法简单，与基体结合好，不易脱落；制备的铝合金镀层美观，耐腐蚀性和耐磨性好，强度和延展性高，吸热传热能力强。
一种含Nb的平板太阳能铝合金镀层及其制备方法，铝合金镀层材料由以下质量比例的原料制得：0.2～0.3%Nb、0.2～0.3%Ta、0.5～1.0%Ni、1.0～2.0%Fe、0.1～1.0%Mn、0.2～0.3%Ti、0.8～1.0%Cr，余量为铝。
铝合金镀层的制备方法包括如下步骤：
（1）往熔炼炉中加入铝锭或熔融铝液，加热使之完全融化并在700～800℃下保温；
（2）再按配方比例加入Nb、Ta、Ni、Fe、Mn、Ti和Cr，搅拌均匀；
（3）然后对合金熔体进行炉内精炼，往合金熔体中加入精炼剂，并搅拌均匀，熔体精炼在封闭环境中完成；
（4）精炼后除渣、除气，得到铝合金镀液；
（5）对太阳能平板基材表面进行清洁处理，向太阳能平板基材表面先均匀喷涂一层薄薄的环氧树脂乳液，晾至七成干，再均匀喷涂铝合金镀液，即可。
所述步骤（3）中精炼剂包括以下重量份数原料：NaCl 25～35%、KCl 25～35%、Na2SiF6 6～10%、K3AlF6 7～12%、K2SO4 4～10%、CaF2 6～10%。
所述步骤（5）中环氧树脂溶液是将环氧树脂溶于二甲苯中所得溶液，环氧树脂层厚度为10～20nm；铝合金镀层的厚度为20～40μm。
本发明的有益效果是：
在镀层材料中添加Ni、Fe、Cr、Ta和Nb可提高镀层的强度和耐高温性，而且Nb还可作为除气剂，Ta和Nb合作可以增强涂层的稳定性。本发明在熔炼铝合金的时候还加入了精炼剂，所使用的精炼剂进入熔体后能够充分扩散，不吸附团聚，不堵孔；具有高效造干渣能力，不粘滞铝熔体；还具有较高的除气、除渣效率，精炼剂的使用有效地提高了铝合金镀液的质量。本发明采用先在基体表面喷涂一层环氧树脂再喷涂铝合金镀液的方法进行喷镀太阳能平板保护膜，有利于增强镀层与基体的结合力，放脱落效果好，导热性高。本发明镀层材料制备方法简单，与基体结合好，不易脱落；制备的铝合金镀层美观，耐腐蚀性和耐磨性好，强度和延展性高，吸热传热能力强。
具体实施方式
为了更加详细的介绍本发明，下面结合实施例，对本发明做进一步说明。
实施例1
一种含Nb的平板太阳能铝合金镀层及其制备方法，铝合金镀层材料由以下质量比例的原料制得：0.25%Nb、0.25%Ta、0.8%Ni、1.5%Fe、0.5%Mn、0.25%Ti、0.9%Cr，余量为铝。
铝合金镀层的制备方法包括如下步骤：
（1）往熔炼炉中加入铝锭或熔融铝液，加热使之完全融化并在750℃下保温；
（2）再按配方比例加入Nb、Ta、Ni、Fe、Mn、Ti和Cr，搅拌均匀；
（3）然后对合金熔体进行炉内精炼，往合金熔体中加入精炼剂，并搅拌均匀，熔体精炼在封闭环境中完成；
（4）精炼后除渣、除气，得到铝合金镀液；
（5）对太阳能平板基材表面进行清洁处理，向太阳能平板基材表面先均匀喷涂一层薄薄的环氧树脂乳液，晾至七成干，再均匀喷涂铝合金镀液，即可。
所述步骤（3）中精炼剂包括以下重量份数原料：NaCl 30%、KCl 30%、Na2SiF6 8%、K3AlF6 10%、K2SO4 7%、CaF2 8%。
所述步骤（5）中环氧树脂溶液是将环氧树脂溶于二甲苯中所得溶液，环氧树脂层厚度为15nm；铝合金镀层的厚度为30μm。
实施例2
一种含Nb的平板太阳能铝合金镀层及其制备方法，铝合金镀层材料由以下质量比例的原料制得：0.2%Nb、0.2%Ta、0.5%Ni、1.0%Fe、0.1%Mn、0.2%Ti、0.8%Cr，余量为铝。
铝合金镀层的制备方法包括如下步骤：
（1）往熔炼炉中加入铝锭或熔融铝液，加热使之完全融化并在700℃下保温；
（2）再按配方比例加入Nb、Ta、Ni、Fe、Mn、Ti和Cr，搅拌均匀；
（3）然后对合金熔体进行炉内精炼，往合金熔体中加入精炼剂，并搅拌均匀，熔体精炼在封闭环境中完成；
（4）精炼后除渣、除气，得到铝合金镀液；
（5）对太阳能平板基材表面进行清洁处理，向太阳能平板基材表面先均匀喷涂一层薄薄的环氧树脂乳液，晾至七成干，再均匀喷涂铝合金镀液，即可。
所述步骤（3）中精炼剂包括以下重量份数原料：NaCl 25%、KCl 25%、Na2SiF6 6%、K3AlF6 12%、K2SO4 10%、CaF2 10%。
所述步骤（5）中环氧树脂溶液是将环氧树脂溶于二甲苯中所得溶液，环氧树脂层厚度为10nm；铝合金镀层的厚度为40μm。
实施例3
一种含Nb的平板太阳能铝合金镀层及其制备方法，铝合金镀层材料由以下质量比例的原料制得：0.3%Nb、0.3%Ta、1.0%Ni、2.0%Fe、1.0%Mn、0.3%Ti、1.0%Cr，余量为铝。
铝合金镀层的制备方法包括如下步骤：
（1）往熔炼炉中加入铝锭或熔融铝液，加热使之完全融化并在800℃下保温；
（2）再按配方比例加入Nb、Ta、Ni、Fe、Mn、Ti和Cr，搅拌均匀；
（3）然后对合金熔体进行炉内精炼，往合金熔体中加入精炼剂，并搅拌均匀，熔体精炼在封闭环境中完成；
（4）精炼后除渣、除气，得到铝合金镀液；
（5）对太阳能平板基材表面进行清洁处理，向太阳能平板基材表面先均匀喷涂一层薄薄的环氧树脂乳液，晾至七成干，再均匀喷涂铝合金镀液，即可。
所述步骤（3）中精炼剂包括以下重量份数原料：NaCl 35%、KCl 35%、Na2SiF6 10%、K3AlF6 12%、K2SO4 10%、CaF2 10%。
所述步骤（5）中环氧树脂溶液是将环氧树脂溶于二甲苯中所得溶液，环氧树脂层厚度为20nm；铝合金镀层的厚度为20μm。
为了便于参考，本申请人对实施例1、实施例2和实施例3所得铝合金镀层的部分性能进行了检测，结果见下表：
由表可知，本发明的铝合金镀层的耐磨性、耐高温性好，附着力强，耐酸碱腐蚀性能优异，光透射率高、反射率低，光吸收效果好。

Claims (4)

1.一种含Nb的平板太阳能铝合金镀层，其特征在于，所述铝合金镀层材料由以下质量比例的原料制得：0.2～0.3%Nb、0.2～0.3%Ta、0.5～1.0%Ni、1.0～2.0%Fe、0.1～1.0%Mn、0.2～0.3%Ti、0.8～1.0%Cr，余量为铝。
2.根据权利要求1所述含Nb的平板太阳能铝合金镀层，其特征在于，所述铝合金镀层的制备方法包括如下步骤：
（1）往熔炼炉中加入铝锭或熔融铝液，加热使之完全融化并在700～800℃下保温；
（2）再按配方比例加入Nb、Ta、Ni、Fe、Mn、Ti和Cr，搅拌均匀；
（3）然后对合金熔体进行炉内精炼，往合金熔体中加入精炼剂，并搅拌均匀，熔体精炼在封闭环境中完成；
（4）精炼后除渣、除气，得到铝合金镀液；
（5）对太阳能平板基材表面进行清洁处理，向太阳能平板基材表面先均匀喷涂一层薄薄的环氧树脂乳液，晾至七成干，再均匀喷涂铝合金镀液，即可。
3.根据权利要求2所述铝合金镀层的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中精炼剂包括以下重量份数原料：NaCl 25～35%、KCl 25～35%、Na2SiF6 6～10%、K3AlF6 7～12%、K2SO4 4～10%、CaF2 6～10%。
4.根据权利要求2所述铝合金镀层的制备方法，其特征在于，所述步骤（5）中环氧树脂溶液是将环氧树脂溶于二甲苯中所得溶液，环氧树脂层厚度为10～20nm；铝合金镀层的厚度为20～40μm。
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