DE3213271A1

DE3213271A1 - Verfahren zur herstellung von solarabsorberschichten fuer hohe temperaturen

Info

Publication number: DE3213271A1
Application number: DE19823213271
Authority: DE
Inventors: Edwin Dipl.-Ing. 8000 München Erben; Herbert 8061 Pasenbach Gutwein; August Dipl.-Chem. Dr. 8031 Gilching Mühlratzer
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG; Ruhrchemie AG
Current assignee: MT Aerospace AG
Priority date: 1981-10-22
Filing date: 1982-04-08
Publication date: 1983-05-05
Also published as: IT8249314A0; ES516123A0; FR2515215B1; ES8306393A1; FR2515215A1; IT1157227B

Description

gü/sd Vertreter

M.A.N. MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NÜRNBERG Refmui^aHalter Aktiengesellschaft Aubinger Straße

D-8000 München

Rühre he [nie Aktiengesell schaft
Oberhausen

München, 5. April 1982

Verfahren zur Herstellung von Solarabsorberschichten

für hohe Temperaturen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Solarabsorberschichten durch galvanische Abscheidung.

Es sind verschiedene Solarabsorberschichten bekannt. Es zeichnen sich insbesondere Schwarzchromschichten durch ihr hohes Absorptionsvermögen für Solarstrahlung aus. Diese Schichten bleiben jedoch durch ihre Instabilität bei Temperaturen oberhalb von 300°C nur auf eine Anwendung für Niedertemperatur-Solarkol1ektoren ·

beschränkt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu entwickeln, mit dem temperaturbeständige Absorberschichten erzeugt werden können.

Die Aufgabe ist erf i ndungsgeniäß dadurch gelöst, daß in dem galvanischen Prozeß ein Edelmetall und ein unedles, stark sauerstoff äffines Metall in fein verteilter Form als dünne Schicht gemeinsam auf ein Substrat abgeschieden werden, und daß anschließend das unedle Metall durch Oxidation bei niedrigem Sauerstoffpotential in das Oxid übergeführt wird.

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Hiermit können auch bei Temperaturen oberhalb von 300*C anv/endbare metal 1 keramische Schichten erzeugt werden, deren günstige lichtabsorbierende Wirkung durch die feindisperse Verteilung der metallischen und oxidischen Anteile hervorgerufen wird. Die Schichten weisen ein günstiges Absorptionsvermögen und gute Hafteigenschaften auf.

Vorzugsweise wird die galvanische Abscheidung mit gepulstem Gleichstrom mit kurzer Impulsdauer, insbesondere mit 0,1 - 100 Millisekunden durchgeführt.

Durch die damit erreichenbaren hohen Spannungs- und Strom dichtespitzen können auch Metalle mit deutlich unterschied!ichen Abscheidungspotential en gemeinsam abgeschieden werden. In den Stromphasen kann sich die Kathodengrenzschicht immer wieder mit Metallionen auffüllen.

Dieses Verfahren hat den weiteren Vorteil, daß durch die periodischen Stroman- und abschaltungen sich ständig neue Keime bilden, die nur kurzes Wachstum zeigen, wodurch eine gewünschte Feintei1igkeit der Niederschläge erzeugt wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Metalle bei niedriger Elektrolyttemperatur aus einem Elektrolyten niedriger Edelmetall-Ionenkonzentration und hoher Konzentration des unedlen Metalles abgeschieden werden. Mit einer Konzentration

von 0,8 - 7 g/l bezogen auf das Metall des Edelmetalles und einer Konzentration von 50 - 250 g/l bezogen auf das Metall des unedlen Metalles lassen sich beide Komponenten zusammen gut abscheiden.

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-οι Hierdurch werden stark strukturierte oder poröse Niederschläge erzeugt. Die Abscheidung kann weiterhin vorteilhaft durch Zusätze von nicht-abscheidbaren Kolloiden oder Neutral salzen in höherer Konzentration im Elektrolyten beeinflußt werden. Die starke Strukturierung und Porosität der Niederschlage erleichtert das Eindringen des Sauerstoffes im nachfolgenden Oxdiationsprozeß, der bei spielsweise in einer Atmosphäre mit Wasserdampf, Luft oder Sauerstoff erfolgen kann.
IO

Die Metal 1paarung aus einem Edelmetall und einem unedlen Metall besteht vorzugsweise aus Gold und Chrom; Gold und Kobalt; Chrom und Platin; Chrom und Palladium; Kobalt und Ruthenium, Chrom und Ruthenium oder Rhodium mit entweder Kobalt, Nickel oder Chrom.

Zur Steuerung der Legierungszusainmensetzung, d.h. des Abscheidungsverhä1tnisses von Edelmetall zu unedlem Metall, können die Ionen mindestens eines der abzuscheidenden Metalle in geeignete Komplexe gebunden werden. Hierdurch kann die Abscheidung von Metallen sehr unterschiedlicher Abscheidungspotentiale erleichtert werden, indem die Komplexe eine Verschiebung der Potentiale, z.B. in Richtung einer Angleichung der Potentiale bewirken.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die Oxidation durch Verwendung von Wasserdampf als Oxidationsmittel mit niedrigem Dampfdruck durchgeführt, womit das Sauerstoffpotential gesenkt werden kann.

Eine weitere Senkung des Sauerstoffpotentials kann durch Zumischen von Wasserstoff erreicht werden.

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Die Anwendung eines niedrigen Sauerstoffpotentials zielt ab auf die selektive Oxidation der unedlen Legierungskomponente im inneren des Volumens der Schicht analog zur inneren Oxidation, wie sie bei Hochtemperaturlegierungen, die stark sauerstoff äffine Metalle wie Aluminium oder Titan enthalten, bekannt ist.

Als Oxidationsmittel kann auch Luft oder Sauerstoff verwendet werden.

Ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahrensschritt ablaufender Oxidationsprozeß führt zu feindispersen nicht oxidierten Metall partikelη in einer ebenfalls feindispersen Oxidmatrix.

B e i s ρ i e 1 Ein Substrat aus Edelstahl X 10 CrNiTi 18 9 wurde einer elektrolytischen Entfettung und einer elektrolytischen

Aufrauhung unterzogen. 20

Anschließend wurde eine ca. 5 dicke Ni-Schicht aus einem Watts-Nickel elektrolyten aufgebracht. Nach dieser Vorbehandlung wurde aus einem Elektrolyten, bestehend aus

1-5 g/l Rh als Sulfat

30 - 50 g/l Schwefelsaure

100 - 200 g/l Kolbaltsulfat

30 - 50 ml/1 einer Aminverbindung, nämlich Dimethyl-

aminopropylamin, 30

bei folgenden Abscheidungsbedingungen:

pH = 1, 5 - 2,5 Raumtemperatur Stromdichte: 4-10 A/dm² Abschei dungsspannuny: 4 - 9 V

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-δι eine Schicht aufgebracht, die sowohl Rhodium als auch Kobalt enthalt.

Die so erhaltenen Schichten wurden einer selektiven 5 Oxidation unter Verwendung von 50 mlbar Wasserdampf in Argon unterzogen, urn das Kobalt bei niedrigem Sauerstoffpotential in das Oxid überzuführen.

Nach diesem Verfahren konnten auf den Substrat guthaftende, schwarz aussehende solarselektive Schichten, bestehend aus Rhodium und Kobaltoxid, hergestellt werden.

Beispiel 2

Unter ähnlichen Bedingungen wie im Beispiel 1 konnten mit wasserigen Lösungen von Gold, oder Palladium oder Ruthenium mit Kolbalt, Nickel oder Chrom Schichten erzeugt werden, die jeweils die entsprechende Edelmetal1-Nichtedelmetal1-Paarung enthalten. Durch anschließende Oxidation des unedlen Metalles erhalten die Schichten eine dunkelgrau bis schwarze Färbung.

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Claims

gü/sd Vertreter:

M.A.N. MASCHINENFABRIK AUGSBURG-NÜRNBERG Helmut Walter Aktiengesellschaft Patentanwalt

Aubinger Str.

D-8000 München

Ruhrchemie Aktiengesellschaft
Oberhausen

München, 5. April 1982

Patentansprüche

1« Verfahren zur Herstellung von Solarabsorber-"■"' schichten durch galvanische Abscheidung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Edelmetall und ein unedles, stark sauerstoff äff ines Metall in fein verteilter Form gemeinsam auf ein Substrat abgeschieden werden, und daß anschließend das unedle Metall durch Oxidation bei niedrigem Sauerstoffpotential in das Oxid

übergeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidung mit gepulstem Gleichstrom mit kurzer Impulsdauer, vorzugsweise 0,1 - 100 Millisekunden durchgeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle bei niedriger

Elektrolyttemperatur aus einem Elektrolyten

niedriger Edelmetal1-Ionenkonzentration, insbesondere 0»8 - 7 g/l bezogen auf das Metall, und hoher Ionenkonzentration des unedlen Metalles,

insbesondere 50 - 250 g/l bezogen auf das Metall, 35

abgeschieden werden.

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4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrolyt einen Zusatz von nicht-abscheidbaren Kolloiden oder Neutral salzen in höherer Konzentration enthält.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Gold oder Rhodium mit Chrorn oder Kobalt als Metal 1paarung verwendet wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Chrom mit Platin oder Palladium oder Ruthenium als Metallpaarung verwendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Ruthenium und Kobalt für das edle bzw. unedle Metall verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Rhodium mit Nickel

als Metal 1paarung verwendet wird. 25

9. Verfahren nach einein der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionen mindestens eines der abzuscheidenden Metalle

in geeigneten Komplexen gebunden sind, die eine Verschiebung des betreffenden Abscheidungspotentials im Sinne einer Angleichung der Abschei dungspotenti al e der beiden Metalle bewi rken.

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10. Verfahren nach einem der.vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den Oxidationsprozeß Wasserdampf als Oxidationsmittel verwendet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zusatzlich Wasserstoff verwendet wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Oxidationsmittel Luft oder Sauerstoff verwendet wird.

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