JPS5840448A - 太陽エネルギ−選択吸収膜の形成法 - Google Patents

太陽エネルギ−選択吸収膜の形成法

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JPS5840448A
JPS5840448A JP56138233A JP13823381A JPS5840448A JP S5840448 A JPS5840448 A JP S5840448A JP 56138233 A JP56138233 A JP 56138233A JP 13823381 A JP13823381 A JP 13823381A JP S5840448 A JPS5840448 A JP S5840448A
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JP
Japan
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film
oxide film
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bath
anodic oxide
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JP56138233A
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Masaru Yanagida
柳田 賢
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Pilot Precision KK
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Pilot Precision KK
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00Details of absorbing elements
    • F24S70/20Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption
    • F24S70/25Coatings made of metallic material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00Details of absorbing elements
    • F24S70/20Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption
    • F24S70/225Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption for spectrally selective absorption
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は太陽エネルギーを効率よく吸収し、且つ蓄えら
れた熱エネルギーの損失の少い太陽エネルギー選択吸収
膜の形成法に関するものである。
さらに詳しくは、アルミニウム又はアルミニウム合金(
以下アルミニウムと呼ぶ)を陽極酸化処理し、ついで電
解着色を行う、いわゆるアルマイトの2次電解着色技術
を利用し九遺択吸収膜の形成法に関するものである。
近い将来化石燃料が枯渇するということで太陽エネルギ
ーの利用技術開発が急がれている。低密度エネルギーで
ある太陽エネルギーを高効率に収集し、かつ蓄えた熱エ
ネルギーの損失の少ない太陽エネルギー選択皮膜を屯っ
コレクターが強く求メラれている。即ち、太陽スペクト
ルの波長域である0、3〜2.0μmで吸収率(に値)
が太きく2.0μ講以上の長波長域での熱放射(ε値)
の小さいものが理想で、一般的にはべは0.90以上、
εは0.1以下のものが曳好な選択吸収膜であるといわ
れている。
この様′な選択吸収膜の形成法として従来より次の様な
種々のものが試みられている。たとえば。
鋼、鉄鋼表面に酸化度膜中硫化物皮膜を、アルミニウム
表面に珪酸塩−ホウ酸塩皮膜を生成させる化成処理法、
電気メッキによね銅、アルミニウム上に黒クロームメッ
キ、黒ニツケルメッキ皮膜を施す方法、塗装による方法
、牛導体鵬や光干渉多層積層体を基材金属上にPVD、
QVD法にて。
コーティングする方法等が挙げられる。しかるに上記方
法はいずれも理想的な選択吸収特性を有するに至ってい
なめ。即ちコレクターの特性として重要な因子は吸収率
〆が大きく放射率εが小さいことの他耐熱性、耐候性、
耐湿性が大であり、熱伝導性がよく、軽量で1機械加工
性に優れ、コストが安いことであるが、吸収膜として一
長一短があり、上記のコレクター特性を満足するものは
得られていない。又比較的特性のよいものも耐久性。
コスト面で問題があった。このため、これらの問題を解
−決する方法として、素材金属にアルミニウムを使いリ
ン酸水溶液中において、陽極酸化処理をし1表面に多孔
性陽極酸化皮膜を生成させ、金属塩な含む電解液中で電
解着色する方法がなされて騒る。この方法で得られた皮
膜は優れた選択吸収特性を示し耐熱性、耐候性がよく、
安く生産できるというメリットがあることで知られてい
る。
多色化現象を示す陽極酸化皮膜は吸収膜としての性能が
良好と一般的にいわれている。これは即ち、アルマイト
のポアー径が太きbものほど良好な選択吸収膜となるこ
とを示しており、リン酸浴いるので良好な選択吸収膜と
なるのである。しかしながらリン酸を電解液とする場合
には次のような問題がある。即ちリン酸浴はリン酸浴中
の溶存アルミニウム量が0,51iqを越すと陽極酸化
時の電圧電化が大きくなり結果として選択吸収特性のダ
値、ε値が劣化する。アルミニウムはリン酸に溶解され
易いため製造時に0.5%以下に溶存アルミニウムを管
理することは現実問題として難かしく。
そのため選択吸収特性の〆値、ε値のバラツキが大きく
なってしまうのが現状である。又排水処理の問題として
リンは富栄養化の点で窒素と共に社会的問題になってい
ることや、リン酸が排水中に加わるとフロックの生成が
難しくなるということがある。
このためリン酸浴の代わりに硫酸浴を用いる方法が検討
されているが、硫酸皮膜はリン酸皮膜に比べ、アルマイ
トポアー径の大きいものが得られない。これを解決する
方法として皮膜生成時の浴温を高くする方法が検討され
ている。この方法を用いるとリン酸皮膜に近い性能をも
つ良好な選択吸収膜が得られるのであるが、高温浴で陽
極酸化した場合は電場の影響が加わりアルミニウムが均
一に溶解しkく(、従って選択吸収特性にバラツキが生
じてします1品質の安定性を損なうことKなる。品質を
より安定化させるためにエアー4伴を充分に行う必要が
あるが、浴温か高いために硫酸ミストの発生が激しく労
働衛生上、又作業安全性の上からも、又公害対策上の上
からも好ましくないのである。
いずれkしろ、上記リン酸浴および高温の硫酸浴による
陽極酸化皮膜を用いることkより、3001前後のポア
ー径が得られ、従来のものと比べ喪好な選択吸収膜が得
られるのであるが、人およびε値においては、いまだ充
分なものとはいえないのが現状であった。
本発明は上記の種々の欠点を解消すべく検討している中
で見出されたものであり、アルミニウムを陽極酸化処理
し多孔性陽極酸化皮膜を形成させたのち、多孔性陽極酸
化皮膜を酸溶液に浸漬処理する工程を導入することkよ
り、電解着色が容易になるとともに、より優れた選択吸
収皮膜を得たことに知見して、なされたものである。即
ち多孔性陽極酸化皮膜生成後忙該皮膜を酸溶液に浸漬処
理する工程を導入することkより5次の様な利点がある
1、  +7ン酸浴や高温の硫酸浴法に比べ、大きなボ
アー径を有する鍍化皮膜が得られ(おおむね300λ以
上)、シかもその径をコントロールすることができるの
で、入およびε値の優れた選択吸収膜が得られる。
1 リン酸浴法や高温の硫酸浴法に比べ皮膜の溶解が均
一となるのでポアー径が均一となる。そのためパ、ラッ
キのない良好な選択吸収特性が得られる。
8m溶液に浸漬処理する工程を加えることにより、バリ
ヤ一層が更に均一に薄くなるため電解着色性が向上し、
選択吸収特性の品質が安定する。
表 常温の硫酸浴からでも優れた選択吸収特性が得られ
品質の安定性、コストの低減KW与し。
公害面5作業安5全性の面、労働衛生面で有利となる。
次に本発明を具体的に説明すると、基材としてのアルミ
ニウムを@極酸化処理し多孔性陽極酸化皮膜を形成する
第一工程と、多孔性陽極酸化皮膜を酸溶液に浸漬処理す
る第二工程と、ついで金属塩を含む浴で電解着色する第
三工程と、封孔処理する第四の工程とから成る太陽エネ
ルギー選択吸収膜の形成法である。
多孔性陽極酸化皮膜を形成する一第一工程は硫酸浴、リ
ン酸浴等の無機酸浴、シュウ酸浴等の有機酸浴又はこれ
らの混酸浴4!いづれでもよく、処理は通常一般的な条
件でよ込が公害上の間両1品質の安定性1作業安全上や
コストの面を考直すると硫酸浴がより好ましい。電源波
形として、直流。
交流すずれでも良いが特に交流を用いて陽極酸化処理し
た場合、直流電解をした場合に比べ、ボアー径が大きく
なること、ボアーの内壁が荒れた面になり更に酸溶液に
浸漬処理すると、一層良好な選択吸収特性を示す。又回
復効果を用いて陽極酸化処理した場合ボアーの枝分かれ
が生じることが知られている。理論的に解明はされてい
ないが。
直流電解した陽極酸化皮膜に比べ、これら交流を用いた
皮!l[、回復効果を用いた皮膜の方が選択吸収模とし
て、より好ましい結果が得られる。
多孔性陽極皮膜の酸溶液における浸漬処理はボアーの内
壁をほぼ均一に溶解する。それに伴って、均一で一層大
きい3001以上のボアーが任意に得られるため電解着
色性が向上し良好な選択吸収特性が得られるのである。
浴組成は陽極酸化皮膜を生成させた電解液でもよいし、
別な浴を用いてもよい。たとえば多孔性陽極酸化皮膜を
生成する電解液として硫酸浴を使い、酸溶液の浸漬処理
にはリン酸浴を用いてもよく、その逆でもよ込。浴温け
8泥にすれば短時間の浸漬でよhが均一性をやや欠くこ
とKなる。低温では溶解に長時間かかつてしまう。浴組
成、濃度等によって浴温は決ま′つてくるがたとえば1
5 % HJEIO$を用いた場合25〜60℃好まし
くは30〜40℃で1〜30分の浸漬がよい。
電解着色は通常の方法で足りる。たとえば8n。
Ni、 Co、 ?θ等の塩を電解液とし交流、直流又
はこれらと類似の電源波形をもつ#lL4をかけること
によh Sn、Ni、 Co、 Feの単独もしくはこ
れらの合金をボアーの中に゛電析させる。
封孔は水蒸気封孔、沸騰水封孔、ニッケル塩封孔、加熱
封孔等公知のアルミニウムの水和祷による封孔法でよい
次に実施例を示す。
実施例1 2011E+のアルミニウム材(180o×150X0
.5j’)を通常の方法で脱脂後1次のような条件でO
97μの多孔性陽極酸化皮膜を生成させた。
浴組成15 % H2SO,、浴温20〜22℃、ME
)を密度0.5 A/am2直流、定電流電解。ついで
15%−804,35〜40℃浴に浸漬処理し、330
スのボアーを作成したのち交流15Vを印加しN1塩中
で60秒間電解着色をし九。次にニッケル塩をか加した
封孔液にして90 ’C,40分の封孔処理をしべ値、
ε値の測定用試料とした。
実施例2 実施例1と同じ材料を使い通常の方法で脱脂をし1次の
ような条件で0.5μの多孔性陽極酸化皮膜を生成させ
た。15チH280+20〜23℃交流10V定電圧電
解3分。ついで実施例1と同じ条件で酸溶液に浸漬処理
して400^のボアー作成したのち、電解着色、封孔を
行いべ値、ε値の測定用試料とした。
実施例3 実施例1と同じ材料を用い通常の脱脂を行い。
次の様な条件で0.6μの多孔性陽極酸化皮膜を作った
組成 15 % H,804 浴温 2o〜23℃ 電解条件   157直流定区圧電解5分後107に降
下させ直流定電圧電m5f ついで、組成81 HiPOc &浴温s5〜40’C
(Q条件で該酸化皮膜を浸漬処理して360λのボアー
を作成したのち、実施例1と同じ方法で電解着色。
封孔後べ値、ε値の測定用試料とした。
実施例4 実施例1と同じ材料を用い通常の脱脂をし1次の様な条
件で0.7μの多孔性陽極酸化皮膜を生成させた。
m   成      51H,PO4浴温 25〜2
8℃ 電解条件  0.2ム/ dm’直流定電流電解次に実
施例1と同様1c 15 % )f、so4による浸漬
処理を行なって4501のボアーを作成し、電解着色を
して、従値、ε値の測定を行−なった。
比較例1 実施例1と同じ材料を用い通常の脱脂処理後法のような
条件で0.6μの多孔性陽極酸化皮膜を生成させた。
組成 15 * H2EI04 浴温 45〜50℃ 電解条件  0.5ム/ am’定電流−等時間 10
分 ボアー径  gaoH ついで実施例1と同浴で電解着色をし封孔処理を行なっ
た。
比較例2 実施例4と同じ方法で脱脂と多孔性陽極酸化皮膜を生成
させた。得られたボアー径は290^である。次に実施
例1と同じ域解着色浴を用い同一条件で処理をし封孔後
に値、ε値の測定用試料とした。
以上得られた結果を表1に示す。
上表より本発明の形成法によって得られた太陽エネルギ
ー選択吸収膜は、d−およびε値に於いてすぐれた特性
値を示し又バラツキも少く、さらにその形成法において
コスト上安価であり、公害もな(作業上安全であるなど
櫨々のすぐれた作用効果を有するものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、 アルミニウム又はアルミニウム合金を陽極酸化処
    理し、多孔性陽極酸化皮膜を形成する第一工程と、多孔
    性陽極酸化皮膜を酸溶液に浸漬処理する第二工程と、つ
    −で金属塩を含む浴で電解着色する菖三工S七、封孔処
    理をする第四の工程とから成る太陽エネルギー選択吸収
    膜の形成法。
JP56138233A 1981-09-01 1981-09-01 太陽エネルギ−選択吸収膜の形成法 Pending JPS5840448A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60110895A (ja) * 1983-11-21 1985-06-17 Nippon Alum Mfg Co Ltd:The アルミニウム及びアルミニウム合金の電解着色方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5514827A (en) * 1978-07-13 1980-02-01 Sumitomo Alum Smelt Co Ltd Production of selective absorbing material of solar heat energy

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