NO144365B - SELECTIVE ABSORPTION SURFACE, FOR SOLAR COLLECTOR, AND PROCEDURES IN THE PREPARATION OF THIS - Google Patents
SELECTIVE ABSORPTION SURFACE, FOR SOLAR COLLECTOR, AND PROCEDURES IN THE PREPARATION OF THIS Download PDFInfo
- Publication number
- NO144365B NO144365B NO763239A NO763239A NO144365B NO 144365 B NO144365 B NO 144365B NO 763239 A NO763239 A NO 763239A NO 763239 A NO763239 A NO 763239A NO 144365 B NO144365 B NO 144365B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- selective absorption
- stainless steel
- oxide
- surface according
- absorption surface
- Prior art date
Links
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 title claims description 126
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 39
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 90
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 69
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 52
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 38
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 38
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 23
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 21
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 21
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 20
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 16
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 14
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 14
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 7
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 6
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 5
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 4
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- AZFNGPAYDKGCRB-XCPIVNJJSA-M [(1s,2s)-2-amino-1,2-diphenylethyl]-(4-methylphenyl)sulfonylazanide;chlororuthenium(1+);1-methyl-4-propan-2-ylbenzene Chemical compound [Ru+]Cl.CC(C)C1=CC=C(C)C=C1.C1=CC(C)=CC=C1S(=O)(=O)[N-][C@@H](C=1C=CC=CC=1)[C@@H](N)C1=CC=CC=C1 AZFNGPAYDKGCRB-XCPIVNJJSA-M 0.000 claims description 2
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 claims description 2
- 235000010289 potassium nitrite Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000004304 potassium nitrite Substances 0.000 claims description 2
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 claims description 2
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Inorganic materials [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M sodium nitrite Substances [Na+].[O-]N=O LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 235000010288 sodium nitrite Nutrition 0.000 claims description 2
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims 2
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Inorganic materials [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims 2
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K tripotassium phosphate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims 1
- 229940117975 chromium trioxide Drugs 0.000 claims 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N chromium trioxide Inorganic materials O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- GAMDZJFZMJECOS-UHFFFAOYSA-N chromium(6+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Cr+6] GAMDZJFZMJECOS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N dioxolead Chemical compound O=[Pb]=O YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- MSNWSDPPULHLDL-UHFFFAOYSA-K ferric hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Fe+3] MSNWSDPPULHLDL-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims 1
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 claims 1
- 229910000404 tripotassium phosphate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 235000019798 tripotassium phosphate Nutrition 0.000 claims 1
- 229910000406 trisodium phosphate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 235000019801 trisodium phosphate Nutrition 0.000 claims 1
- SOBHUZYZLFQYFK-UHFFFAOYSA-K trisodium;hydroxy-[[phosphonatomethyl(phosphonomethyl)amino]methyl]phosphinate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].OP(O)(=O)CN(CP(O)([O-])=O)CP([O-])([O-])=O SOBHUZYZLFQYFK-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 22
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 20
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 19
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 19
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 12
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 9
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 7
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 7
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 7
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 5
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001241 arc-discharge method Methods 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- WWNBZGLDODTKEM-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenenickel Chemical compound [Ni]=S WWNBZGLDODTKEM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N Diethylenetriamine Chemical compound NCCNCCN RPNUMPOLZDHAAY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical compound [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N perchloric acid Chemical compound OCl(=O)(=O)=O VLTRZXGMWDSKGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- KIEOKOFEPABQKJ-UHFFFAOYSA-N sodium dichromate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O KIEOKOFEPABQKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 238000007738 vacuum evaporation Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005457 Black-body radiation Effects 0.000 description 1
- 101100400378 Mus musculus Marveld2 gene Proteins 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- UOUJSJZBMCDAEU-UHFFFAOYSA-N chromium(3+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Cr+3].[Cr+3] UOUJSJZBMCDAEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001105 martensitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000191 radiation effect Effects 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 239000006163 transport media Substances 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- BFCBTLZKYHVGEV-UHFFFAOYSA-N zinc nickel(2+) disulfide Chemical compound [S--].[S--].[Ni++].[Zn++] BFCBTLZKYHVGEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
- C23C22/60—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using alkaline aqueous solutions with pH greater than 8
- C23C22/62—Treatment of iron or alloys based thereon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
- C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
- C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
- C23C22/24—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing hexavalent chromium compounds
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S70/00—Details of absorbing elements
- F24S70/10—Details of absorbing elements characterised by the absorbing material
- F24S70/12—Details of absorbing elements characterised by the absorbing material made of metallic material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S70/00—Details of absorbing elements
- F24S70/20—Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption
- F24S70/225—Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption for spectrally selective absorption
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S70/00—Details of absorbing elements
- F24S70/20—Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption
- F24S70/25—Coatings made of metallic material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
- F28F21/081—Heat exchange elements made from metals or metal alloys
- F28F21/082—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from steel or ferrous alloys
- F28F21/083—Heat exchange elements made from metals or metal alloys from steel or ferrous alloys from stainless steel
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Chemical Treatment Of Metals (AREA)
- Photovoltaic Devices (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse vedrører en absorberende overflate The present invention relates to an absorbent surface
av den art som er angitt i krav l's ingress. Oppfinnelsen vedrører og en fremgangsmåte ved fremstilling av den absorberende overflate. of the kind specified in claim l's preamble. The invention also relates to a method for producing the absorbent surface.
Det er en velkjent metode ved oppsamling av solstråling å ut-nytte "drivhus"-ef fekten hvor et dekkende materiale som er opakt i det infrarbde bolgeområdet og transparent i det synlige bolgeområdet er lagt over en basisoverflate som på forhånd er belagt med en substans hvis egenskaper nær tilsvarer det for et sort legeme, eksempelvis et sort pigment, hvor belegningssub-stansen har den nodvendige drivhuseffekt ved å nedsette varme-konveksjonstap som folge av en vanlig varmeledning. Den tidligere kjente metode lar seg tilfredsstillende utfore når drifts-temperaturen for soloppsamleren er mindre enn ca. 50°c, men når denne temperatur stiger over 50°C vil metoden være beheftet med en betydelig nedsatt effektivitet med hensyn til oppsamling av varme i soloppsamleren. It is a well-known method for collecting solar radiation to exploit the "greenhouse" effect, where a covering material that is opaque in the infrared wavelength range and transparent in the visible wavelength range is laid over a base surface that is previously coated with a substance whose properties closely correspond to that of a black body, for example a black pigment, where the coating substance has the necessary greenhouse effect by reducing heat convection loss as a result of a normal heat conduction. The previously known method can be carried out satisfactorily when the operating temperature for the solar collector is less than approx. 50°C, but when this temperature rises above 50°C, the method will be affected by a significantly reduced efficiency with regard to the collection of heat in the solar collector.
For å unngå disse ulemper er det velkjent å anvende konvensjonelle selektive absorpsjonsoverflater hvis spektroskopiske egenska- To avoid these disadvantages, it is well known to use conventional selective absorption surfaces whose spectroscopic properties
per utviser den samme energiabsorpsjon som et sort legeme i bølge-lengdeområdet" 0 , 3 - 2,5 um for solstrålingen og med en lav emit-teringsgrad i bølgelengdeområdet 3 - 50 um ved en driftstemperatur på 100°C, som er den samme temperatur som driftstempera-turen for soloppsamleren. Det er vanskelig å oppnå en selektiv absorpsjonsoverflate for en soloppsamler, som ved sin natur ut- per exhibits the same energy absorption as a black body in the wavelength range "0.3 - 2.5 µm for the solar radiation and with a low degree of emission in the wavelength range 3 - 50 µm at an operating temperature of 100°C, which is the same temperature as the operating temperature of the solar collector It is difficult to achieve a selective absorption surface for a solar collector, which by its nature
viser de nevnte spektroskopiske trekk. shows the aforementioned spectroscopic features.
Da en tilstrekkelig polert sinkplate og en kobberplate som Then a sufficiently polished zinc plate and a copper plate which
er naturlig luftoksydert kun utviser de selektive absorpsjonsegenskaper for solstråling, og selv om slike plater anvendes i soloppsamlere er dette ikke tilstrekkelig til å eliminere ulempene for de tidligere kjente soloppsamlere, hvori drivhus-effekten for det sorte pigment eller lignende utnyttes, folgelig er det gjort forsbk ad kunstig vei å fremstille selektive absorpsjonsoverf later for soloppsamlere. are naturally air-oxidized, they only exhibit selective absorption properties for solar radiation, and even if such plates are used in solar collectors, this is not sufficient to eliminate the disadvantages of the previously known solar collectors, in which the greenhouse effect for the black pigment or the like is utilized, consequently, attempts have been made to artificially produce selective absorption surfaces for solar collectors.
Som kunstig frembrakt selektiv absorpsjonsoverflate for soloppsamlere har det tidligere vært anvendt en overflate med et belegg av kjemisk påfort kobberoksyd, en overflate av galvanisert jern med utfelt nikkelsulfid og en dobbeltbelagt overflate hvor et substrat med en speillignende overflate er forsynt med en film som er opak i det synlige bølgelengdeområdet og trans-, parent i det infrarode området og deretter en transparent film som forhindrer refleksjonen av solbestråling, hvilken film er påfort ved vakuumfordamping, påsproytning eller bueutladningsmetoder, eksempelvis et overflatebelagt aluminiumsubstrat, som forst er belagt med silikonmetall og deretter med SiC>2 for å forhindre refleksjon av solstråling. Vakuumfordampningsmetoden har vært betraktet som en av de mest pålitelige av belegnings-metodene for å danne den selektive absorpsjonsoverflate for soloppsamleren, hvorved refleksjonen forhindres ved en interferenseffekt av belegningsfilmene, som folge av at tykkelsen av hver film må kontrolleres og bestanddelene (enkle bestand-deler eller forbindelser) i hver film må velges optimalt, nemlig hver film må utvise en egnet brytningsindeks og må hefte til hverandre på basisoverflaten. As an artificially produced selective absorption surface for solar collectors, a surface with a coating of chemically applied copper oxide, a surface of galvanized iron with precipitated nickel sulphide and a double-coated surface where a substrate with a mirror-like surface is provided with a film that is opaque in the visible wavelength range and transparent in the infrared range and then a transparent film that prevents the reflection of solar radiation, which film is applied by vacuum evaporation, spraying or arc discharge methods, for example a surface-coated aluminum substrate, which is first coated with silicon metal and then with SiC> 2 to prevent reflection of solar radiation. The vacuum evaporation method has been considered one of the most reliable of the coating methods to form the selective absorption surface for the solar collector, whereby the reflection is prevented by an interference effect of the coating films, as a result of which the thickness of each film must be controlled and the constituents (single constituents or compounds) in each film must be chosen optimally, namely each film must exhibit a suitable refractive index and must adhere to each other on the base surface.
Spesiell vakuumpådampning, f.eks. påsprutning og buemetoder er utviklet da hver film erholdt ved en normal fordampningsmetode ikke vil vedhefte tilstrekkelig til hverandre eller til substratet. Fordi fordampningsmetoden i seg selv utviser visse ulemper med hensyn til produksjonseffektivitet og omkostninger er det gjort forsok på å fremstille den selektive absorpsjonsoverflate med anti-reflekterende overflate ved hjelp av andre metoder enn vakuumirietoden, nemlig en kjemisk torr metode og våtmetoder, samt en pletteringsmetode. Special vacuum evaporation, e.g. sputtering and arcing methods have been developed as each film obtained by a normal evaporation method will not adhere sufficiently to each other or to the substrate. Because the evaporation method itself exhibits certain disadvantages with respect to production efficiency and costs, attempts have been made to produce the selective absorption surface with anti-reflective surface using methods other than the vacuum method, namely a chemical dry method and wet methods, as well as a plating method.
F.eks. ved pletteringsmetoden er det fremstilt en selektiv absorpsjonsoverflate som utviser selektiv absorpsjon og forhindrer refleksjon som folge av interferenseffekten av belegningsfil- E.g. by the plating method, a selective absorption surface has been produced which exhibits selective absorption and prevents reflection as a result of the interference effect of the coating film
mene, ved å påfore en belegningsfilm av nikkel- mean, by applying a coating film of nickel-
sulfid eller ved hjelp av belegningsfilmer av nikkel-sinksulfid og sinksulfid på en aluminiumplate eller en galvanisert jernplate. Ved den kjemiske behandlingsmetode fremstilles selektive ab-sorpssjonsoverflater, med de ovenfornevnte egenskaper, ved å danne metalloksyd på en stålplate eller rustfri stålplate på sulphide or by means of coating films of nickel-zinc sulphide and zinc sulphide on an aluminum sheet or a galvanized iron sheet. In the chemical treatment method, selective absorption surfaces are produced, with the above-mentioned properties, by forming metal oxide on a steel plate or stainless steel plate on
samme måte som nikkelsulfidmetoden nevnt ovenfor. the same way as the nickel sulphide method mentioned above.
Selv om belegningsfilmen dannet ved torre og våte kjemiske metoder, så vel som erholdt ved vakuumpådampning og spesielle vakuumpå-dampningmetoder utviser de selektive absorpsjonsegenskaper, er det nodvendig å velge det riktige tykkelsesområdet for belegningsfilmen, erholdt ved de kjemiske metoder for å oppnå en selektiv-absorpsjonsoverflate med de samme selektive absorpsjonsegenska- Although the coating film formed by dry and wet chemical methods, as well as obtained by vacuum evaporation and special vacuum evaporation methods exhibit the selective absorption properties, it is necessary to choose the right thickness range of the coating film obtained by the chemical methods in order to obtain a selective absorption surface with the same selective absorption properties
per som de erholdt ved vakuumpådampning eller spesielle vakuum-pådaminingsmetoder. per as they were obtained by vacuum deposition or special vacuum deposition methods.
Hensikten med foreliggende oppfinnelse vedrorer tilveiebringelse The purpose of the present invention relates to provision
av en selektiv absorpsjonsflate for en soloppsamler, hvori be-legningsf ilmen består av en forhåndsbestemt blanding av metalloksyd, som er sterkt vedheftende til et substrat med en speillignende overflate, med forhåndsbestemt ruhet og i en viss tykkelse, idet metalloksydet av belegningsfilmen er valgt blant de som utviser egenskapene for selektiv absorpsjon, samt effekten ved å forhindre refleksjon av solstråling som folge av filmens interferenseffekt. Oppfinnelsen er særpreget ved det som er angitt i krav l's karakteriserende del. of a selective absorption surface for a solar collector, in which the coating film consists of a predetermined mixture of metal oxide, which is strongly adherent to a substrate with a mirror-like surface, of predetermined roughness and in a certain thickness, the metal oxide of the coating film being selected from the which exhibits the properties of selective absorption, as well as the effect of preventing the reflection of solar radiation as a result of the interference effect of the film. The invention is characterized by what is stated in the characterizing part of claim 1.
I fig. 1 vises forholdet mellom bølgelengder (i um) for sol-stråler og % refleksjon for den selektive absorpsjonsoverflate som følge av substratets ruhet. In fig. 1 shows the relationship between wavelengths (in um) of solar rays and % reflection for the selective absorption surface as a result of the roughness of the substrate.
Fig. 2 og 3 viser forholdet mellom absorpsjon (a), emittering Fig. 2 and 3 show the relationship between absorption (a), emission
( t) og effektivitet (*>?) av den selektive absorpsjonsf late, ( t) and efficiency (*>?) of the selective absorption surface,
avsatt henholdsvis mot ruhet Ra (um) og Rz (um). deposited respectively against roughness Ra (um) and Rz (um).
Fig. 4 viser forholdet mellom bolgelengder og refleksjon for den selektive overflate for varierende ruhet i substratet. Fig. 5 viser som et eksempel tverrsnittet av den selektive absorpsjonsoverflate for soloppsamler, hvori det anvendes rustfritt stål som substrat. Fig. 6 viser forholdet mellom bolgelengder (um) og transmisjonen for oksydfilmen. Fig. 7 viser forholdet mellom bolgelengder (um) og refleksjonen for metalloksydet på et rustfritt stålsubstrat, idet det sees bort fra interferenseffekten. Fig. 8 viser forholdet mellom bolgelengder (um) og refleksjonen (%) for den selektive absorpsjonsoverflate i soloppsamleren. Fig. 9 viser forholdet mellom bolgelengder (um) og refleksjonen (%) for metalloksyder henholdsvis erholdt fra ferritisk og austenitisk rustfritt stål. Fig. 10 viser et tverrsnitt av en soloppsamler med en selektiv absorpsjonsoverflate. Fig. 11 viser forholdet mellom bolgelengder (um) og refleksjonen (%) for metalloksyd erholdt fra ferritisk rustfritt stål med Fig. 4 shows the relationship between wavelengths and reflection for the selective surface for varying roughness in the substrate. Fig. 5 shows as an example the cross-section of the selective absorption surface for solar collectors, in which stainless steel is used as substrate. Fig. 6 shows the relationship between wavelengths (µm) and the transmission for the oxide film. Fig. 7 shows the relationship between wavelengths (µm) and the reflection for the metal oxide on a stainless steel substrate, disregarding the interference effect. Fig. 8 shows the relationship between wavelengths (µm) and the reflection (%) for the selective absorption surface in the solar collector. Fig. 9 shows the relationship between wave lengths (um) and the reflection (%) for metal oxides respectively obtained from ferritic and austenitic stainless steel. Fig. 10 shows a cross-section of a solar collector with a selective absorption surface. Fig. 11 shows the relationship between wavelengths (um) and the reflection (%) for metal oxide obtained from ferritic stainless steel with
et lavt karboninnhold. a low carbon content.
Fig. 12 viser forholdet mellom tykkelsen (Å) for belegningslaget og den kjemiske behandlingstid (min.) for å erholde metalloksydlaget for den selektive absorpsjonsoverflate i soloppsamleren. Fig. 13 viser forholdet mellom tykkelsen (Å) for belegningslaget og absorpsjonen (a), samt emittering (p) for den selektive absorpsjonsoverflate i en soloppsamler. Fig. 12 shows the relationship between the thickness (Å) of the coating layer and the chemical treatment time (min.) to obtain the metal oxide layer for the selective absorption surface in the solar collector. Fig. 13 shows the relationship between the thickness (Å) of the coating layer and the absorption (a), as well as the emission (p) of the selective absorption surface in a solar collector.
En av metallkomposisjonene som anvendes ifolge foreliggende oppfinnelse har folgende sammensetning 0,001 - 0,15 vekt-%. One of the metal compositions used according to the present invention has the following composition 0.001 - 0.15% by weight.
C, 0,005 - 3,00 vekt-% Si, 0,005 10,00 vekt-% Mn, 11,OO - 30,00 vekt-% Cr, 0,005 - 22,00 vekt-% Ni, eventuelt 0,75 - C, 0.005 - 3.00 wt% Si, 0.005 10.00 wt% Mn, 11.OO - 30.00 wt% Cr, 0.005 - 22.00 wt% Ni, optionally 0.75 -
5,00 vekt-% Mo, Fe ad 100%. Dette metall har en sammensetning tilsvarende et kommersielt tilgjengelig rustfritt stål med eksempelvis folgende sammensetning 0,005 - 0,08 vekt-% C, 5.00 wt% Mo, Fe ad 100%. This metal has a composition corresponding to a commercially available stainless steel with, for example, the following composition 0.005 - 0.08% by weight C,
0,005 - 1,00 vekt-% Si, 0,005 2,00 vekt-% Mn, 8,00 - 10,50 vekt-% Ni, 18,00-20,00 vekt-% Cr, Fe ad 100% (683/XIII 11 (ISO), 304 (AISI))'; 0,005 - 0,08 vekt-% C, 0,005 - 1,00 vekt-% Si, 0,005 ^ 2,00 vekt-% Mn, 10,00 - 14,00 vekt-% Ni, 16,00 - 18,00 vekt-% Cr, 2,00 - 3,00 vekt-% Mo og Fe ad 100% (683/XIII 20 (ISO), 316 (AISI)); 0,005 - 0,12 vekt-% C, 0,005 - 0,75 vekt-% Si; 0,005 - 1,00 vekt-% Mn; 0,005 - 0,60 vekt-% Ni,. 16,00 - 18,00 vekt-% Cr og Fe åd 100% (683/XIII 8 (ISO), 0.005 - 1.00 wt% Si, 0.005 2.00 wt% Mn, 8.00 - 10.50 wt% Ni, 18.00-20.00 wt% Cr, Fe ad 100% (683/ XIII 11 (ISO), 304 (AISI))'; 0.005 - 0.08 wt% C, 0.005 - 1.00 wt% Si, 0.005 ^ 2.00 wt% Mn, 10.00 - 14.00 wt% Ni, 16.00 - 18.00 wt -% Cr, 2.00 - 3.00 wt% Mo and Fe ad 100% (683/XIII 20 (ISO), 316 (AISI)); 0.005 - 0.12 wt% C, 0.005 - 0.75 wt% Si; 0.005 - 1.00 wt% Mn; 0.005 - 0.60 wt% Ni,. 16.00 - 18.00 weight-% Cr and Fe at 100% (683/XIII 8 (ISO),
430 (AISI))$ 0,005 - 0,12 vekt-% C, 0,005 1,00 vekt-% Si, 0,005 - 1,00 vekt-% Mn, 0,005 - 0,60 vekt->% Ni,. 16,00 - 18,OO vekt-% Cr, 0,75 - 1,25 vekt-% Mo og Fe ad 100% (434 (AISI)), samt andre rustfrie stål med tilsvarende sammensetning som de nevnt ovenfor. Når rustfritt stål anvendes som metall er martensitisk rustfritt stål ikke egnet, men ferritisk og austenitisk rustfritt stål er egnet for■anvendelse ,i soloppsamlere som folge av deres sveisbarhet. 430 (AISI))$ 0.005 - 0.12 wt% C, 0.005 1.00 wt% Si, 0.005 - 1.00 wt% Mn, 0.005 - 0.60 wt->% Ni,. 16.00 - 18.OO weight-% Cr, 0.75 - 1.25 weight-% Mo and Fe ad 100% (434 (AISI)), as well as other stainless steels with a similar composition to those mentioned above. When stainless steel is used as the metal, martensitic stainless steel is not suitable, but ferritic and austenitic stainless steel are suitable for use in solar collectors as a result of their weldability.
Et ytterligere metall for anvendelse i den foreliggende oppfinnelse er rustfrie stål med lavt karboninnhold, inneholdende andre metaller for å forbedre anti-korrosjonsbestandigheten, samt formbarheten og sveisbarheten, eksempelvis 0,001 - 0,15 vekt-% C, 0,005 - 3,00 vekt-% Si, 0,005 - 10,00 vekt-% Mn, 11,00 - 30,00 vekt-% Cr og 0,001 - 5,00 vekt-% av minst, ett av de folgende elementer N, Cu, Al, v, Y, Ti, Nb, Ta, U, Th, W, Zr og Hf, eventuelt 0,75 - 5,00 vekt-% Mo og Fe ad 100%, og hvor metall/c + N-forholdet er storre enn 5,0, mens dette forhold er storre enn 8,0 i rustfritt stål omfattende Nb, Ta eller Ti som det ytterligere element. Disse stål tilsvarer kommersielt tilgjengelige rustfrie stål, eksempelvis inneholdende 0,005 - 0,03 vekt-% C, 0,005 - O,75 vekt-% Si, 0,005 - 1,00 vekt-% A further metal for use in the present invention is stainless steel with a low carbon content, containing other metals to improve anti-corrosion resistance, as well as formability and weldability, for example 0.001 - 0.15 wt% C, 0.005 - 3.00 wt% Si, 0.005 - 10.00 wt% Mn, 11.00 - 30.00 wt% Cr and 0.001 - 5.00 wt% of at least one of the following elements N, Cu, Al, v, Y, Ti, Nb, Ta, U, Th, W, Zr and Hf, optionally 0.75 - 5.00 wt% Mo and Fe ad 100%, and where the metal/c + N ratio is greater than 5.0, while this ratio is greater than 8.0 in stainless steel comprising Nb, Ta or Ti as the additional element. These steels correspond to commercially available stainless steels, for example containing 0.005 - 0.03 wt% C, 0.005 - 0.75 wt% Si, 0.005 - 1.00 wt%
Mn, 16/)0 - 18,00 vekt-% Cr, 0,1 -1,0 vekt-% Ti og Fe ad 100%; Mn, 16/)0 - 18.00 wt-% Cr, 0.1 -1.0 wt-% Ti and Fe ad 100%;
0,005 - 0,03 vekt-% C, 0,005 - 0,75 vekt-% Si, 0,005 - 1,00 0.005 - 0.03 wt% C, 0.005 - 0.75 wt% Si, 0.005 - 1.00
vekt-% Mn, 16,00 - 18,OO vekt-% Cr, 0,1 - 1,0 vekt-% Ti, 0,75 - 1,25 vekt-% Mo og Fe ad 100%. weight-% Mn, 16.00 - 18.00 weight-% Cr, 0.1 - 1.0 weight-% Ti, 0.75 - 1.25 weight-% Mo and Fe ad 100%.
Et ytterligere stål som kan anvendes i foreliggende oppfinnelse A further steel that can be used in the present invention
er rustfrie stål med lavt karboninnhold, samt som inneholder ytterligere metaller for å forbedre korrosjonsmotstandsevnen, formbarheten og sveisbarheten, eksempelvis 0,001 - 0,15 vekt-% are stainless steels with a low carbon content, as well as containing additional metals to improve corrosion resistance, formability and weldability, for example 0.001 - 0.15% by weight
C, 0,005 - 3,00 vekt-% Si, 0,005 - 10,00 vekt-% Mn, 0,005 - C, 0.005 - 3.00 wt% Si, 0.005 - 10.00 wt% Mn, 0.005 -
22,00 vekt-% Ni, 11,00 - 30,00 vekt-% Cr, samt 0,001 - 5,00 vekt-% av minst ett av elementene N, Cu, Al, V, Y, Ti, Nb, Ta, U, Th, 22.00% by weight Ni, 11.00 - 30.00% by weight Cr, as well as 0.001 - 5.00% by weight of at least one of the elements N, Cu, Al, V, Y, Ti, Nb, Ta, U, Th,
W, Zr og Hf, eventuelt 0,75 - 5,00 vekt-% Mo, og Fe ad 100%, W, Zr and Hf, possibly 0.75 - 5.00 wt% Mo, and Fe ad 100%,
og hvor metall/C + N-forholdet er storre enn 5,0, og hvor dette forhold er storre enn 8,0 i rustfrie stål omfattende Nb, Ta eller Ti som det ytterligere element. and wherein the metal/C + N ratio is greater than 5.0, and wherein this ratio is greater than 8.0 in stainless steels comprising Nb, Ta or Ti as the additional element.
Fremgangsmåte for fremstilling av metalloksyd fra de nevnte metaller er folgende: (1) Fremgangsmåter for fremstilling av metalloksyd ved henholdsvis våt- og torrkjemiske behandlinger. (2) Kjemisk behandling for fremstilling av metalloksyd på det rustfrie stål, med en forhåndsbestemt sammensetning, hvilket lag er fast vedheftende på et substrat med en speillignende overflate og hvor dette substrat ikke er rustfritt stål. (3) Fremgangsmåter for fremstilling av metalloksyd på det rustfrie stål ved hjelp av vakuumpådampningsmetoden, påsproytningsmeto-den og bueutladningsmetoden, etter at det rustfrie stål med den forhåndsbestemte sammensetning er fast vedheftet til et substrat med en speillignende overflate, forskjellig fra det rustfrie stål. (4) Fremgangsmåter for fremstilling av metalloksyd på det rustfrie stål ved samtidig vedheftning og oksydering av det rust- Procedures for the production of metal oxide from the mentioned metals are as follows: (1) Procedures for the production of metal oxide by wet and dry chemical treatments respectively. (2) Chemical treatment for the production of metal oxide on the stainless steel, with a predetermined composition, which layer is firmly adherent to a substrate with a mirror-like surface and where this substrate is not stainless steel. (3) Methods of producing metal oxide on the stainless steel by the vacuum evaporation method, the spraying method, and the arc discharge method, after the stainless steel with the predetermined composition is firmly adhered to a substrate having a mirror-like surface, different from the stainless steel. (4) Methods for producing metal oxide on the stainless steel by simultaneous adhesion and oxidation of the rust
frie stål med en forhåndsbestemt sammensetning på substratet med en speillignende overflate, forskjellig fra det rustfrie stål. free steels with a predetermined composition on the substrate with a mirror-like surface, different from the stainless steel.
Blant de ovenfornevnte metoder er de mest foretrukne sure-;, og alkaliske oksydasjonsmetoder nemlig: (a) Den sure oksydasjonsmetode. Oksydasjonsbetingelsene er som folger: (b) Den alkaliske oksydasjonsmetode. Among the above-mentioned methods, the most preferred acid and alkaline oxidation methods are namely: (a) The acid oxidation method. The oxidation conditions are as follows: (b) The alkaline oxidation method.
Oksydasjonsbetingelsene er som folger: Natrium- eller kaliumnitritt: Natrium-eller kaliumnitrat The oxidation conditions are as follows: Sodium or potassium nitrite: Sodium or potassium nitrate
Det er foretrukket å forbehandle substratoverflaten for den kjemiske behandling utfores. De foretrukne forbehandlings-metoder er de som omfatter neddypning av substratet i enten en vandig blanding av en vektdel salpetersyre og en vektdel vann i 1 time, eller i en vandig blanding av 30 vekt-% per-klorsyre og 1 vekt-% kaliumklorid i 2 - 3 min.. It is preferred to pre-treat the substrate surface before the chemical treatment is carried out. The preferred pre-treatment methods are those which involve immersing the substrate in either an aqueous mixture of one part by weight of nitric acid and one part by weight of water for 1 hour, or in an aqueous mixture of 30% by weight perchloric acid and 1% by weight of potassium chloride for 2 - 3 min..
Metalloksydet som erholdes fra rustfrie stål omfatter de med formelen FeO (FeCr^O^ erholdt fra ferritisk rustfritt stål og (Fe, Ni) 0 (Fe.Cr^O^ erholdt fra austenitisk rustfritt stål, og hvor begge metalloksydene har en spine11struktur med The metal oxide obtained from stainless steels include those with the formula FeO (FeCr^O^ obtained from ferritic stainless steel and (Fe, Ni) 0 (Fe.Cr^O^ obtained from austenitic stainless steel, and where both metal oxides have a spine11 structure with
gitterdefekt. lattice defect.
Når overflatetilstanden for substratet med den speillignende overflate tilfredsstiller de folgende krav, er substratmaterial-typen ikke begrenset i de tilfeller hvor det vedheftende metalloksyd av forhåndsbestemt sammensetning er pålagt substratet. 1) For å.tilveiebringe de karakteristiske trekk for den selektive absorpsjonsoverflate , nemlig hoy refleksjon i det infrarode bølgelengdeområdet er metalloksydlaget transparent i det infrarode området, hvorved de infrarode stråler reflekteres på substratet ved gjennomgang gjennom metalloksydlaget som heftet til substratet. 2) Adhesjon av metalloksydlaget på substratet er avhengig av dets ruhet. Belegningslaget som adherer på den glatte overflate av substratet blir tett. 3) Når overflaten av substratet utviser en speillignende overflate for bolgelengder i det synlige og nære infrarode området avtar ikke interferenseffekten, hvorved forhindring av refleksjonen tydelig finner sted. I det tilfellet hvor substratoverflaten blir ru oker absorpsjonen av solstrålingen. Det er således opp til produsenten å velge enten å fremheve effekten ved å forhindre refleksjon elier oppnå en foroket absorpsjon. 4) Det er foretrukket å gjore den speillignende overflate av substratet glatt for å nedsette stråling av infrarode stråler. Hvis substratet blir meget ru vil den selektive overflates spektroskopiske egenskaper nedsettes i en slik grad at den selektive absorpsjonsoverflate absorberer i det infrarode bølgelengdeområdet på 3 - 8 um, hvilket gjor overflaten uegnet. Av forskjellige platematerialer kan både en rustfri stålplate When the surface condition of the substrate with the mirror-like surface satisfies the following requirements, the substrate material type is not limited in those cases where the adhering metal oxide of predetermined composition is applied to the substrate. 1) In order to provide the characteristic features for the selective absorption surface, namely high reflection in the infrared wavelength range, the metal oxide layer is transparent in the infrared range, whereby the infrared rays are reflected on the substrate when passing through the metal oxide layer which is attached to the substrate. 2) Adhesion of the metal oxide layer on the substrate is dependent on its roughness. The coating layer adhering to the smooth surface of the substrate becomes dense. 3) When the surface of the substrate exhibits a mirror-like surface for wavelengths in the visible and near-infrared range, the interference effect does not decrease, whereby prevention of the reflection clearly takes place. In the case where the substrate surface becomes rough, the absorption of solar radiation increases. It is thus up to the manufacturer to choose either to emphasize the effect by preventing reflection or achieve an increased absorption. 4) It is preferred to make the mirror-like surface of the substrate smooth in order to reduce the radiation of infrared rays. If the substrate becomes very rough, the spectroscopic properties of the selective surface will be reduced to such an extent that the selective absorption surface absorbs in the infrared wavelength range of 3 - 8 µm, which makes the surface unsuitable. Of different plate materials, both a stainless steel plate can be used
og en plastplate anvendes som substratmateriale. and a plastic sheet is used as substrate material.
Som folge av det som ovenfor er nevnt er det funnet at overflatetilstanden for substratet, til hvilket skal vedheftes metalloksyder av rustfritt stål, er den viktigste faktor med hensyn til å oppnå de spektroskopiske egenskaper for-den selektive absorpsjonsoverflate, hvor absorpsjonen av bolgelengder i solstrålingen er stor (dvs. refleksjonen er liten), mens emitteringen av bolgelengder i det infrarode området er liten, (dvs. refleksjonen derfra er stor). As a result of what has been mentioned above, it has been found that the surface condition of the substrate, to which metal oxides of stainless steel are to be attached, is the most important factor with regard to achieving the spectroscopic properties of the selective absorption surface, where the absorption of wavelengths in the solar radiation is large (i.e. the reflection is small), while the emission of wavelengths in the infrared range is small, (i.e. the reflection from there is large).
Det er kjent at for å forbedre effektiviteten av den selektive absorpsjonsoverflate er det foretrukket at overflatens ruhet er stor sammenlignet med bølgelengdeområdet for solstrålingen og er liten sammenlignet med bolgelenden for infrarpd stråling. Dette er imidlertid ikke bekreftet med eksperimentelle data. It is known that in order to improve the efficiency of the selective absorption surface it is preferred that the roughness of the surface is large compared to the wavelength range of the solar radiation and is small compared to the wavelength range of infrared radiation. However, this has not been confirmed with experimental data.
Generelt vi 1 et substrat med en ru overflate ha en tendens In general, we 1 a substrate with a rough surface have a tendency
til å oke absorpsjonen ved gjentatte refleksjoner, samt under-trykke effekten vedrorende å forhindre refleksjon som folge av interferenseffekten, fordi begge disse effekter er avhengig av den selektive absorpsjonsoverflates ruhet. to increase absorption by repeated reflections, as well as suppress the effect of preventing reflection as a result of the interference effect, because both of these effects are dependent on the roughness of the selective absorption surface.
Den andre hensikt med for el iggende oppfinnelse vedrorer bestemmelse av substratoverflatens ruhet når metalloksyd av rustfritt stål dannes på .overflaten av substratet. For å bestemme substratets overflateruhet er det folgende forsok utfort. The second purpose of the present invention relates to determining the roughness of the substrate surface when metal oxide of stainless steel is formed on the surface of the substrate. In order to determine the surface roughness of the substrate, the following experiment was carried out.
Rustfritt stål med folgende sammensetning: 0,005 - 0,12 vekt-% C, 0,005 - 0,75 vekt-% Si, 0,005 - 1,00 vekt-% Mn, 16,00 - 18,00 vekt-% Cr, idet resten utgjores av små mengder ytterligere metall, samt jern (430 (AISI), 683/XIII 8 (ISO)), ble oksydert i et surt vandig bad omfattende 100 g/l natriumbikromat og 400 g/l svovelsyre ved en temperatur på 106 - 108°c i 30 35 min. til å gi et metalloksydlag på overflaten av det rustfrie stål. Stainless steel with the following composition: 0.005 - 0.12 wt% C, 0.005 - 0.75 wt% Si, 0.005 - 1.00 wt% Mn, 16.00 - 18.00 wt% Cr, the rest being made up of small amounts of additional metal, as well as iron (430 (AISI), 683/XIII 8 (ISO)), was oxidized in an acidic aqueous bath comprising 100 g/l sodium bichromate and 400 g/l sulfuric acid at a temperature of 106 - 108 °c for 30 35 min. to produce a metal oxide layer on the surface of the stainless steel.
Forholdene mellom absorpsjonen (a) integrert over solspekteret, emittansen ((3) integrert over strålingseffektiviteten av et sort legeme (r) ble undersbkt. The relationships between the absorption (a) integrated over the solar spectrum, the emittance ((3) integrated over the radiation efficiency of a black body (r) were investigated.
Effektiviteten (17) er gitt av den folgende ligning: The efficiency (17) is given by the following equation:
Hvori 6 betyr Stefan Boltzmann-konstanten: 4,88 x 10" Kcal/m /h K , 7" representerer den korrigerte drif tstemperatur, som her er antatt å være 373°K. J representerer solstråleeffekten (800 Kcal/m /h). Ruheten av basisoverflaten, er uttrykt ved det Where 6 means the Stefan Boltzmann constant: 4.88 x 10" Kcal/m /h K , 7" represents the corrected operating temperature, which here is assumed to be 373°K. J represents the solar radiation effect (800 Kcal/m/h). The roughness of the base surface is expressed by it
midlere aritmetiske avvik (Ra) og "ten point height" (Rz) i henhold til ISO Recomendation R 468. arithmetic mean deviations (Ra) and "ten point height" (Rz) according to ISO Recommendation R 468.
De eksperimentelle data er vist i fig. 1 og 2. I fig. 1 viser kurve 1 forholdet mellom refleksjonen og bølgelengden når over-flateruheten Ra er 0,36 um eller Rz er 3,5 um, kurve 2 viser det tilsvarende forhold for Ra 0,19 um eller Rz 0,6 um, kurve 3 viser det samme forhold for Ra 0,12 um eller Rz 0,5 um og kurve 4 viser det samme forhold for Ra 0,08 um eller Rz 0,3 The experimental data are shown in fig. 1 and 2. In fig. 1, curve 1 shows the relationship between the reflection and the wavelength when the surface roughness Ra is 0.36 um or Rz is 3.5 um, curve 2 shows the corresponding relationship for Ra 0.19 um or Rz 0.6 um, curve 3 shows that same ratio for Ra 0.12 um or Rz 0.5 um and curve 4 shows the same ratio for Ra 0.08 um or Rz 0.3
um og kurve 5 viser det samme forhold for Ra 0,04 um eller Rz 0,1 um. um and curve 5 shows the same relationship for Ra 0.04 um or Rz 0.1 um.
Det kan sees at variasjonen i refleksjonen er liten sammenlig- It can be seen that the variation in the reflection is small compared
net med variasjonen i ruheten for den selektive absorpsjonsoverf late for det synlige bølgelengdeområdet, mens variasjonen er stor i det infrarode området. Når forholdet Ra/Rz blir lite stiger refleksjonen. net with the variation in the roughness of the selective absorption surface for the visible wavelength range, while the variation is large in the infrared range. When the ratio Ra/Rz becomes small, the reflection rises.
Fig. 2 viser forholdet mellom Ra-verdien, absorpsjonen (a), emittansen (£) og effektiviteten ( T)) . Av fig. 2 fremgår det at absorpsjonen (a) for den selektive absorpsjonsoverflate ikke påvirkes meget av verdien Ra. Verdien for emittansen (fc) faller raskt for verdier av Ra mindre enn 0,07, mens ver- Fig. 2 shows the relationship between the Ra value, the absorption (a), the emittance (£) and the efficiency (T)). From fig. 2 it appears that the absorption (a) for the selective absorption surface is not greatly affected by the value Ra. The value for the emittance (fc) falls rapidly for values of Ra less than 0.07, while ver-
dien stiger proporsjonalt med verdier for Ra storre enn 0,07. Verdien av effektiviteten (nrj_) tiltar raskt for verdier av Ra storre enn O,07 og utviser en verdi på mere enn 75%. dien rises proportionally with values for Ra greater than 0.07. The value of the efficiency (nrj_) increases rapidly for values of Ra greater than 0.07 and shows a value of more than 75%.
Det kan sees fra fig. 2 at fremragende resultater erholdes It can be seen from fig. 2 that outstanding results are obtained
med den selektive absorpsjonsoverflate fremstilt ved kjemisk oksydasjon av overflaten av rustfritt stål med en Ra-verdi på mindre enn 0,07. with the selective absorption surface produced by chemical oxidation of the surface of stainless steel with a Ra value of less than 0.07.
Av fig. 3 fremgår det at absorpsjonen (a) for den selektive absorpsjonsoverflate ikke påvirkes meget av verdien Rz. Ver- From fig. 3 it appears that the absorption (a) for the selective absorption surface is not greatly affected by the value Rz. Ver-
dien av emittansen ( t) synker raskt for verdier av Rz mindre dien of the emittance ( t) decreases rapidly for values of Rz smaller
enn 0,"2, mens effektivieten viser verdier hoyere enn 75% than 0.2, while the efficiency shows values higher than 75%
for verdier av Rz mindre enn 0,2. for values of Rz less than 0.2.
Det er således funnet at forbedrede resultater erholdes fra It has thus been found that improved results are obtained from
den selektive absorpsjonsoverflåte erholdt ved kjemisk oksydasjon av en rustfri ståloverflate med en ruhet Rz mindre enn 0,2. En selektiv absorpsjonsoverflate med en ruhet på Ra mindre enn 0,07 gir en fullstendig glatt overflate for bblgelengde i det infrarode området og gir et lite forhold mellom diffus refleksjon til hemisfærisk refleksjon (summen av speilreflek-sjonen og diffus refleksjon) og forhindrer en undertrykkelse av refleksjonen som folge av multippel refleksjon og utviser derved en verdi på mer enn 80% for hemisfærisk refleksjon i det infrarode bølgelengdeområdet på mere enn 7 um, samt vesentlig forbedring av den selektive absorpsjonsegenskap for overflaten i soloppsamleren. Det er nodvendig å gi overflaten av metall-platen en jevn "finish" for å kunne fremstille en jevn og sta-bil oksydfilm, når denne skal fremstilles ved oksydasjonsbehand-ling av én rustfri ståloverflate. the selective absorption surface obtained by chemical oxidation of a stainless steel surface with a roughness Rz less than 0.2. A selective absorption surface with a roughness of Ra less than 0.07 provides a completely smooth surface for wavelengths in the infrared region and provides a small ratio of diffuse reflection to hemispheric reflection (the sum of the specular reflection and diffuse reflection) and prevents a suppression of the reflection as a result of multiple reflection and thereby exhibits a value of more than 80% for hemispherical reflection in the infrared wavelength range of more than 7 µm, as well as significant improvement of the selective absorption property of the surface in the solar collector. It is necessary to give the surface of the metal plate an even "finish" in order to be able to produce an even and stable oxide film, when this is to be produced by oxidation treatment of one stainless steel surface.
Generelt sagt er overflaten av rustfritt stål uhomogent som folge av dets metallografiske struktur, sammensetning, behand-lingsmåte, lokal varmebehandling og fordeling av indre spennin-ger. Hvis overflaten av den rustfrie stålplate er uhomogen vil det ikke dannes en jevn oksydfilm. Generally speaking, the surface of stainless steel is inhomogeneous as a result of its metallographic structure, composition, method of treatment, local heat treatment and distribution of internal stresses. If the surface of the stainless steel sheet is inhomogeneous, a uniform oxide film will not form.
En av hensiktene med foreliggende oppfinnelse er å forbedre One of the purposes of the present invention is to improve
de selektive absorpsjonsegenskaper for den selektive absorpsjonsoverf late i soloppsamleren, ved å bearbeide overflaten av det rustfrie stålsubstrat til en ruhet Ra mindre enn 0,07 eller Rz mindre enn 0,2 ved hjelp av mekanisk polering, kjemisk etsing og elektrolytisk polering, hvorved fjernes mange av de ulemper som oppstår p.g.a. inhomogeniteter i metall-platens overflate. Et eksempel som viser effektiviteten av den selektive absorpsjonsoverflate for soloppsamleren, hvor overflaten har en passende ruhet er vist i fig. 4. I dette eksempel ble rustfritt stål (304 (AISI) 683/XIII 11 (ISO)) behandlet med en væskeslipemetode hvor det ble anvendt glasspulver med en partikkelstorrelse i området 20 - 100 um til å gi en ren over- the selective absorption properties of the selective absorption surface in the solar collector, by processing the surface of the stainless steel substrate to a roughness Ra less than 0.07 or Rz less than 0.2 by means of mechanical polishing, chemical etching and electrolytic polishing, thereby removing many of the disadvantages that arise due to inhomogeneities in the surface of the metal plate. An example showing the effectiveness of the selective absorption surface for the solar collector, where the surface has a suitable roughness is shown in fig. 4. In this example, stainless steel (304 (AISI) 683/XIII 11 (ISO)) was treated with a liquid grinding method where glass powder with a particle size in the range of 20 - 100 µm was used to give a clean surface
flate med en ruhet Ra på 0,2 um eller Rz på 1,0 um, hvoretter overflaten ble oksydert i henhold til den sure oksydasjonsmetode nevnt under punkt (3a). surface with a roughness Ra of 0.2 µm or Rz of 1.0 µm, after which the surface was oxidized according to the acidic oxidation method mentioned under point (3a).
Spektralrefleksjonen for oksydfilmen på den rustfrie stålplate er vist i kurve (a) i fig. 4. I det andre eksempel ble det rustfrie stål dyppet i en vandig opplosning inneholdende 10 vekt-% salpetersyre og 2 vekt-% flussyre til å gi en ren overflate med en ruhet Ra på 0,14 um eller Rz på 0,6 um.og deretter overflateoksydert i henhold til metoden angitt i punkt (3a). The spectral reflection for the oxide film on the stainless steel plate is shown in curve (a) in fig. 4. In the second example, the stainless steel was dipped in an aqueous solution containing 10 wt% nitric acid and 2 wt% hydrofluoric acid to give a clean surface with a roughness Ra of 0.14 µm or Rz of 0.6 µm. and then surface oxidized according to the method specified in point (3a).
Spektralrefleksjonen for oksydfilmen på det rustfrie stål er The spectral reflectance for the oxide film on the stainless steel is
vist i kurve (b) i fig. 4. I eksempelet i henhold til foreliggende oppfinnelse ble det rustfrie stål polert, eventuelt etter en forutgående mekanisk og/eller kjemisk behandling, som nevnt i de foregående eksempler, til å gi en behandlet overflate med en ruhet Ra på mindre enn 0,07 um eller Rz på mindre enn 0,2 um og deretter oksydert ved hjelp av den sure oksydasjonsmetode i henhold til punkt (3a). De erholdte resultater er vist i kurve (c) i fig. 4. Det kan sees at oksydfilmen i henhold til foreliggende oppfinnelse (kurve (c)) viser en hoy refleksjon i det infrarode bolgeområdet, sammenlignet med det som fremgår av kurvene (a) og (b) . shown in curve (b) in fig. 4. In the example according to the present invention, the stainless steel was polished, possibly after a previous mechanical and/or chemical treatment, as mentioned in the previous examples, to give a treated surface with a roughness Ra of less than 0.07 µm or Rz of less than 0.2 µm and then oxidized using the acid oxidation method according to point (3a). The results obtained are shown in curve (c) in fig. 4. It can be seen that the oxide film according to the present invention (curve (c)) shows a high reflection in the infrared wave range, compared to what appears from curves (a) and (b).
Det forårsaker visse problemer med hensyn til bestemmelse av oksydlagets tykkelse når metalloksydet av metallblandingen skal vedheftes på overflaten av substratet i henhold til de folgende prosedyrer, nemlig: (1) Metoden for å oppnå en sur eller alkalisk oksydasjon på overflaten av det rustfrie stål med en forhåndsbestemt sammensetning . (2) Den spesielt reaktive vakuumpådampningsmetode, eksempelvis forstoving (spattering) og bueutladningsmetoder for å forbedre de vedheftende egenskaper mellom oksydfilmen og substratet. (3) , Metoden for vedheftning av metalloksydpulver av en'forhåndsbestemt metallblanding på substratet under anvendelse av et bindemiddel som er relativt transparent i det infrarode bølge-lengdeområdet, eksempelvis polyetylén- bg silikonharpiks etc. (4) Metoden for å utfore oksydasjonsbehandlingen av rustfritt stål som-er fast vedheftende til substratet, unntatt rustfritt stål, eksempelvis oksydert,<:> farget (chromalyzing) metall eller belagt metall etc.. It causes certain problems with regard to the determination of the thickness of the oxide layer when the metal oxide of the metal mixture is to be adhered to the surface of the substrate according to the following procedures, namely: (1) The method of obtaining an acid or alkaline oxidation on the surface of the stainless steel with a predetermined composition. (2) The particularly reactive vacuum deposition method, for example sputtering and arc discharge methods to improve the adhesive properties between the oxide film and the substrate. (3) , The method for adhering metal oxide powder of a predetermined metal mixture to the substrate using a binder which is relatively transparent in the infrared wavelength range, for example polyethylene-bg silicone resin, etc. (4) The method for carrying out the oxidation treatment of stainless steel which is firmly adherent to the substrate, excluding stainless steel, for example oxidised,<:> colored (chromalyzing) metal or coated metal etc..
Den spektroskopiske egenskap for den selektive absorpsjonsoverflate i soloppsamleren og anti-refleksjonseffekten av oksydfilmen kan forklares på folgende måte: Den spektroskopiske egenskap for den selektive absorpsjonsflate skal utvise en mindre refleksjon av solstrålingen i bølgelengdeområdet0,3 - .2,5 um og en hoyere refleksjon i det infrarode bølgelengdeområdet, nemlig 3 - 50 um. The spectroscopic property of the selective absorption surface in the solar collector and the anti-reflection effect of the oxide film can be explained in the following way: The spectroscopic property of the selective absorption surface must show a lower reflection of the solar radiation in the wavelength range 0.3 - .2.5 um and a higher reflection in the infrared wavelength range, namely 3 - 50 um.
Fig. 5 viser et tverrsnitt av den absorberende enhet av soloppsamleren hvor oksydfilmen er vedheftende til et substrat me'd en speillignende overflate, og hvor det vises henholdsvis refleksjonen for en innfallen stråle mellom grenseflatene mellom luft og filmen og mellom filmen og substratet. Fig. 5 shows a cross-section of the absorbing unit of the solar collector where the oxide film is adherent to a substrate with a mirror-like surface, and where the reflection of an incident beam between the interfaces between air and the film and between the film and the substrate is shown respectively.
I fig. 5 reflekteres delvis en innfallen stråle på grensefla-ten mellom luft 1 og oksydfilmen 2 og danner en reflektert stråle 4. Den gjenværende del av den innfalne stråle trenger gjennom oksydfilmen 2 og avboyes og reflekteres på grensefla-ten mellom1 filmen 2 og substratet 3 og danner den reflekterte stråle 5. Interferensen'mellom strålene 4 og 5 ér avhengig av bksydfilmens tykkelse, slik at tykkelsen av oksydfilmen velges slik at interferenseffekten vil forhindre refleksjon. Kurve 6 i fig. 7 viser de spektroskopiske egenskaper for den selektive absorpsjonsoverflate med vedheftende metalloksydfilm på rustfritt stål på substratoverflaten med en speillignende overflate, når det ikke tas hensyn til interferenseffekten. In fig. 5, an incident beam is partially reflected on the interface between air 1 and the oxide film 2 and forms a reflected beam 4. The remaining part of the incident beam penetrates the oxide film 2 and is deflected and reflected on the interface between 1 the film 2 and the substrate 3 and forms the reflected beam 5. The interference between beams 4 and 5 is dependent on the thickness of the oxide film, so that the thickness of the oxide film is chosen so that the interference effect will prevent reflection. Curve 6 in fig. 7 shows the spectroscopic properties of the selective absorption surface with adhering metal oxide film on stainless steel on the substrate surface with a mirror-like surface, when the interference effect is not taken into account.
Fig. 6 viser de spektroskopiske transmisjonsegenskapene for metalloksyd på basis av rustfritt stål, som har en sammensetning tilsvarende 683/XIII 8 (ISO) og 430 (AI3I). Fig. 6 shows the spectroscopic transmission properties of metal oxide based on stainless steel, which has a composition corresponding to 683/XIII 8 (ISO) and 430 (AI3I).
Oksydfilmen omfatter i det vesentlige kromoksyder og Fe^O^The oxide film essentially comprises chromium oxides and Fe^O^
(Fe20^.Fe0 eller Fe^O^) er erholdt ved dypping i en sur opplosning av 100 g/l natriumbikromat og 400 g/l svovelsyre ved en temperatur i området 106 - -108°C i 30 - 35 min.. (Fe20^.Fe0 or Fe^O^) is obtained by dipping in an acidic solution of 100 g/l sodium bichromate and 400 g/l sulfuric acid at a temperature in the range 106 - -108°C for 30 - 35 min..
Oksydfilmen på det rustfrie stål med en passende tykkelse av belegningslaget vedheftende til substratet med den speillignende overflate utviser en betydelig selektiv absorpsjonsegenskap, The oxide film on the stainless steel with an appropriate thickness of the coating layer adhering to the substrate with the mirror-like surface exhibits a significant selective absorption property,
selv når det sees bort fra interferenseffekten. Kurve 7 i fig. 7 viser de vesentlig forbedrede egenskaper for den selektive absorpsjonsoverflate som har en slik tykkelse av belegningslaget at interferenseffekten nedsetter refleksjonen i bølgelengde-området for solstråling. even when the interference effect is disregarded. Curve 7 in fig. 7 shows the substantially improved properties of the selective absorption surface which has such a thickness of the coating layer that the interference effect reduces the reflection in the wavelength range for solar radiation.
Generelt er det tilveiebrakt et belégningslag av et dielek- In general, a coating layer of a dielec-
trisk materiale hvis brytningsindeks har en mellomliggende verdi i forhold til materialene med forskjellige optiske egenskaper for å nedsette refleksjonen ved grenseoverflaten mellom disse materialer. Hvis materialene er fullstendig transparente vil abs<p>rpsjonsbåndet som skyldes interferenseffekt fremtre meget skarpt. Selv om materialene utviser egenskaper som ligger mellom dielektriske og elektriske ledere vil interferenseffekten fremstå som folge av tilstedeværelsen av den inntreng-ende stråle. Metalloksyd erholdt fra rustfritt stål utviser ikke perfekte dielektriske egenskaper, men utviser en betydelig selektiv absorpsjon i seg selv. tric material whose refractive index has an intermediate value in relation to the materials with different optical properties in order to reduce the reflection at the interface between these materials. If the materials are completely transparent, the absorption band due to the interference effect will appear very sharp. Even if the materials exhibit properties that lie between dielectric and electrical conductors, the interference effect will appear as a result of the presence of the penetrating beam. Metal oxide obtained from stainless steel does not exhibit perfect dielectric properties, but exhibits significant selective absorption by itself.
Derfor kan oksydfilmen anvendes fordi overflaten utviser den selektive absorpsjonsegenskap når det tas hensyn til inter-ferensen. Det er mulig å gi refleksjonen for den selektive absorpsjonsoverf late en minimal verdi hvis de folgende ligninger tilfredsstilles. Therefore, the oxide film can be used because the surface exhibits the selective absorption property when the interference is taken into account. It is possible to give the reflection for the selective absorption surface a minimal value if the following equations are satisfied.
hvori n^ er brytningsindeksen for belegningsmaterialet, nQ er brytningsindeksen for luft (n = 1), n2 er brytningsindeksen where n^ is the refractive index of the coating material, nQ is the refractive index of air (n = 1), n2 is the refractive index
for substratet, d er tykkelsen' av filmen, n^d = representerer bolgelengden for det primære absorpsjonsbånd. Hvis rustfritt stål anvendes som substratet (3) slik som vist i fig. 5 så for the substrate, d is the thickness' of the film, n^d = represents the wavelength of the primary absorption band. If stainless steel is used as the substrate (3) as shown in fig. 5 so
er brytningsindeksen n^ 3,5 - 3,9, mens brytningsindeksen n^is the refractive index n^ 3.5 - 3.9, while the refractive index n^
er 2,0 - 2,5, målt med en ellipsometrisk analysator. is 2.0 - 2.5, measured with an ellipsometric analyzer.
Selv om brytningsindeksen på 2,0 - 2,5 for filmen av metalloksyd erholdt fra rustfritt stål ikke tilfredsstiller ligning (I) og brytningsindeksen ved den primære absorpsjonsbblge-lengde ikke blir null for en optisk tykkelse av filmen på utviser filmen en utmerket selektiv absorpsjon, slik som vist av kurvene 8 og 9 i fig. 8. Although the refractive index of 2.0 - 2.5 for the film of metal oxide obtained from stainless steel does not satisfy equation (I) and the refractive index at the primary absorption wavelength does not become zero for an optical thickness of the film of the film exhibits excellent selective absorption, as shown by curves 8 and 9 in fig. 8.
I fig. 8 viser kurvene 8 og 9 spektralrefleksjonen når bolgelengden for primærabsorpsjonen er henholdsvis 0,5 um, ved hvilken spektralutstrålingseffekten er ved en maksimumsverdi, samt for 0,8 ,um. Selv om det kan konkluderes fra kurve 8 at den beste selektive absorpsjonsegenskap oppnås når primærabsorp-sjonsbolgelengden (11) er 0,5 um og at den maksimale absorpsjon for den selektive absorpsjonsoverflate er ved bolgelengden (II) for den primære absorpsjon ved 0,8 um når det tas hensyn til den spektrale fordeling av solstrålingen. Når absorpsjonen (a) for solstrålingen for kurvene 8 og 9 beregnes ut fra forutsetningen at luftens masse er 2, vil verdiene (a) for kurvene 8 og 9 henholdsvis utgjore 0,90 og 0,94. In fig. 8, curves 8 and 9 show the spectral reflection when the wavelength for the primary absorption is respectively 0.5 µm, at which the spectral emission effect is at a maximum value, and for 0.8 µm. Although it can be concluded from curve 8 that the best selective absorption property is obtained when the primary absorption wavelength (11) is 0.5 µm and that the maximum absorption for the selective absorption surface is at the wavelength (II) of the primary absorption at 0.8 µm when the spectral distribution of solar radiation is taken into account. When the absorption (a) for the solar radiation for curves 8 and 9 is calculated on the assumption that the mass of the air is 2, the values (a) for curves 8 and 9 will respectively amount to 0.90 and 0.94.
Ifolge kurvene 8 og 9 i fig. 8 utgjor emittansen ( i.) den samme verdi på ca. 0,12 for de storre bolgelengder. Verdiene som viser minimal refleksjon for den primære absorpsjon (11) og den primære topp for spektralrefleksjonen (12) for den optiske tykkelse av filmen på ^ , er noe forskjellige for henholds- According to curves 8 and 9 in fig. 8, the emittance ( i.) constitutes the same value of approx. 0.12 for the longer wavelengths. The values showing the minimum reflection for the primary absorption (11) and the primary peak for the spectral reflection (12) for the optical thickness of the film of ^ , are somewhat different for
vis kurvene 8 og 9, fordi den optiske spredning i henholdsvis metalloksydbelegningslaget og for basisplaten er noe forskjellige. Bedre selektivitet erholdes ved en bolgelengde for den primære absorpsjon på 0,8 um enn for 0,5 pm. show curves 8 and 9, because the optical dispersion in the metal oxide coating layer and for the base plate respectively are somewhat different. Better selectivity is obtained at a wavelength for the primary absorption of 0.8 µm than for 0.5 µm.
Dette fordi den minimale reflektanse for kurve 9 er mindre This is because the minimum reflectance for curve 9 is smaller
enn den for kurve 8 i den primære absorpsjonsbolgelengde (11), mens den maksimale refleksjon for kurve 9 er mindre enn den than that for curve 8 in the primary absorption wavelength (11), while the maximum reflection for curve 9 is less than the
for kurve 8 i den primære topp (12). for curve 8 in the primary peak (12).
Den prikkede linje 10 i fig. 8 viser den ideelle spektral-ref leksjonskurve for en selektiv absorpsjonsoverflate ved en arbeidstemperatur på 100°C. The dotted line 10 in fig. 8 shows the ideal spectral-reflection curve for a selective absorption surface at an operating temperature of 100°C.
Med hensyn til brytningsindeksen for metalloksyd erholdt fra rustfritt stål så er dette metalloksyd porost og vokser opp fra overflaten av det rustfrie stål i visse retninger. Generelt kan det sies at når porositeten tiltar så vil brytningsindeksen nærme seg brytningsindeksen for luft, mens hvis porositeten avtar vil brytningsindeksen tilnærme seg den for metalloksydet. With regard to the refractive index of metal oxide obtained from stainless steel, this metal oxide is porous and grows from the surface of the stainless steel in certain directions. In general, it can be said that when the porosity increases, the refractive index will approach the refractive index of air, while if the porosity decreases, the refractive index will approach that of the metal oxide.
Brytningsindeksen for magnetitt (Fe^O^) er 2,4 - 2,5 for bolgelengder i det synlige området, mens brytningsindeksen for metalloksyd erholdt fra rustfritt stål er 2,0 - 2,5, bestemt med en elliptometrisk analysator. The refractive index of magnetite (Fe^O^) is 2.4 - 2.5 for wavelengths in the visible region, while the refractive index of metal oxide obtained from stainless steel is 2.0 - 2.5, determined with an elliptometric analyzer.
Det kan konkluderes fra det som ovenfor er nevnt at porositeten av metalloksyd erholdt fra rustfritt stål tilsvarer 0 - 20%, regnet på volumet av metalloksydlaget. Dette faktum er under-bygget ved målinger med et lysmikroskop. It can be concluded from what has been mentioned above that the porosity of metal oxide obtained from stainless steel corresponds to 0 - 20%, calculated on the volume of the metal oxide layer. This fact is substantiated by measurements with a light microscope.
En passende tykkelse (dc) for belegningslaget av metalloksyd erholdt fra rustfritt stål, og som utviser den anti-reflekterende effekt utgjor 500 - 1,250 Å, når den optiske tykkelse A suitable thickness (dc) for the coating layer of metal oxide obtained from stainless steel, and which exhibits the anti-reflective effect is 500 - 1,250 Å, when the optical thickness
(n^d) av lagene representeres av 1,250 Å n^d = 2,500 Å og brytningsindeksen (n^) ligger i området 2,0 = n^ = 2,5. (n^d) of the layers is represented by 1.250 Å n^d = 2.500 Å and the refractive index (n^) is in the range 2.0 = n^ = 2.5.
Selv om tykkelsen av laget ligger utenfor det nevnte området Even if the thickness of the layer is outside the mentioned range
vil de selektive absorpsjonsegenskaper for overflaten være slik at det synes som om en egnet tykkelse av belegningslaget omfatter 500 - 2,000 Å. Den nevnte egnede tykkelse for belegningslaget kan anvendes for rustfritt stål så vel som substrater andre enn rustfritt stål. Hvis substratet velges slik at materialet har en hoyere brytningsindeks enn 4,0 vil absorpsjonsoverf laten for en solutstråling fremstilt fra et slikt substrat bli forbedret sammenlignet med det for et rustfritt stålsubstrat. the selective absorption properties of the surface will be such that it appears that a suitable thickness of the coating layer comprises 500 - 2,000 Å. The said suitable thickness of the coating layer can be used for stainless steel as well as substrates other than stainless steel. If the substrate is chosen so that the material has a higher refractive index than 4.0, the absorption surface for a solar radiation produced from such a substrate will be improved compared to that for a stainless steel substrate.
Eksempel 1 Example 1
To typer ferritisk og austenitisk rustfritt stål med en sammensetning som henholdsvis, tilsvarer 683/XIII 8 (ISO), 430. (AISI) og 638/XIII 11 (ISO), 304 (AlSI)ble kjemisk oksydert under dé folgende betingelser t± 1 å gi en oksydfilm på overflaten Two types of ferritic and austenitic stainless steel with a composition corresponding respectively to 683/XIII 8 (ISO), 430. (AISI) and 638/XIII 11 (ISO), 304 (AlSI) were chemically oxidized under the following conditions t± 1 to give an oxide film on the surface
av det rustfrie stål. of the stainless steel.
Oksvdasionsbetinaelsene var: The oxvdasion terms were:
Dyppetid 30 - 35 min. ved en temperatur i området 106 - 108°c. Dip time 30 - 35 min. at a temperature in the range 106 - 108°c.
Fig. 9 viser spektralrefleksjonen for den selektive absorpsjonsoverf late erholdt fra de behandlede rustfrie stål, sammenlignet med refleksjonen for en vanlig selektiv absorpsjonsoverflate for en soloppsamler. I fig. 9 viser kurve 1 refleksjonen for den selektive absorpsjonsoverflate hvor oksydfilmen ble erholdt fra ferritisk rustfritt stål, kurve 2 for. oksydfilmen erholdt fra det austenitiske rustfrie stål, kurve 3 for absorpsjonsoverf late for kobberoksyd erholdt ved alkalisk oksydasjon av en kobberplate, kurve 4 for absorpsjon for nikkelsulfid på belagt nikkel, begge belagt på stål, og kurve 5 viser den ideelle spektralrefleksjon for en selektiv absorpsjonsoverflate for en soloppsamler som arbeider ved en driftstemperatur på 100°C. Den selektive absorpsjonsoverflate belagt med kobberoksyd viser en altfor hby refleksjon for bolgelengder storre enn 4 um. Dette tilsvarer en refleksjon på 3 - 5 % hoyere enn den for den selektive absorpsjonsoverflate av oksydfilmen på rustfritt stål slik som vist i kurvene 1 og 2 for bolgelengder av solstrålingen i området 0,3 - 2,5 um, under hensyntagen til diffus refleksjon, mens den selektive absorpsjonsoverflate fremstilt fra ferritisk rustfritt stål, slik som vist i kurve 1, utviser en meget liten refleksjon ved bolgelengder mindre enn 2,0 um og betydelig hoyere ved bolgelengder storre enn 2,0 um. Den selektive absorpsjonsoverflate fremstilt fra ferritisk rustfritt stål er i samme grad overlegent bedre enn den fremstilt med kobberoksyd. Fig. 9 shows the spectral reflection for the selective absorption surface obtained from the treated stainless steels, compared to the reflection for a normal selective absorption surface for a solar collector. In fig. 9, curve 1 shows the reflection for the selective absorption surface where the oxide film was obtained from ferritic stainless steel, curve 2 for. the oxide film obtained from the austenitic stainless steel, curve 3 for absorption surface for copper oxide obtained by alkaline oxidation of a copper plate, curve 4 for absorption for nickel sulfide on plated nickel, both coated on steel, and curve 5 shows the ideal spectral reflection for a selective absorption surface for a solar collector that works at an operating temperature of 100°C. The selective absorption surface coated with copper oxide shows an excessively high reflection for wavelengths greater than 4 µm. This corresponds to a reflection of 3 - 5% higher than that of the selective absorption surface of the oxide film on stainless steel as shown in curves 1 and 2 for wavelengths of solar radiation in the range 0.3 - 2.5 µm, taking into account diffuse reflection, while the selective absorption surface made from ferritic stainless steel, as shown in curve 1, exhibits a very small reflection at wavelengths less than 2.0 µm and significantly higher at wavelengths greater than 2.0 µm. The selective absorption surface produced from ferritic stainless steel is to the same extent superiorly better than that produced with copper oxide.
Som det fremgår av kurve 2 i fig. 9 er refleksjonen for den selektive absorpsjonsoverflate fremstilt fra rustfritt stål noe mindre effektiv enn den fremstilt fra ferritisk rustfritt stål i bolgelengder for avstråling fra et sort legeme ved den samme driftstemperatur for soloppsamleren. Selv om den selektive absorpsjonsoverflate fremstilt fra austenitisk rustfritt stål er noe mindre effektiv med hensyn til spektroskopiske egenskaper er denne overflate likevel utmerket som absorpsjonsoverflate i kommersielle soloppsamlere når man tar hensyn til de utmerkede anti-korrosjonsegenskaper og sveisbarheten for austenitisk rustfritt stål. As can be seen from curve 2 in fig. 9, the reflection for the selective absorption surface made from stainless steel is somewhat less effective than that made from ferritic stainless steel in wavelengths for radiation from a black body at the same operating temperature for the solar collector. Although the selective absorption surface produced from austenitic stainless steel is somewhat less efficient with regard to spectroscopic properties, this surface is nevertheless excellent as an absorption surface in commercial solar collectors when one takes into account the excellent anti-corrosion properties and weldability of austenitic stainless steel.
Som tidligere nevnt er de selektive absorpsjonsoverflater, fremstilt i henhold til oppfinnelsen fra ferritisk eller austenitisk stål meget velegnet som selektive absorpsjonsoverflater i soloppsamlere fordi disse overflater utviser gode spektroskopiske egenskaper og vesentlig forbedret anti-korrosjons- og varmemotstandsdyktige egenskaper, som er særpreget for rustfritt stål. Metalloksydbeleggoverflåtene fremstilt fra ferritisk og austenitiske stål ved hjelp av den kjemiske oksydasjonsprosess, er jevne og stabile og bdelegger ikke de rustfrie ståls iboværende anti-korrosjonsegenskaper. As previously mentioned, the selective absorption surfaces produced according to the invention from ferritic or austenitic steel are very suitable as selective absorption surfaces in solar collectors because these surfaces exhibit good spectroscopic properties and significantly improved anti-corrosion and heat-resistant properties, which are characteristic of stainless steel. The metal oxide coating surfaces produced from ferritic and austenitic steels using the chemical oxidation process are smooth and stable and do not impair the stainless steel's inherent anti-corrosion properties.
De varmemotstandsdyktige egenskaper for den selektive absorpsjonsoverf late , fremstilt i henhold til foreliggende oppfinnelse, er tilsvarende de for rustfritt stål, selv om andre substrater enn rustfritt stål anvendes. The heat-resistant properties of the selective absorption surface produced according to the present invention are similar to those of stainless steel, even if substrates other than stainless steel are used.
Fig. 10 viser et tverrsnitt av en egnet soloppsamler, hvori det anvendes den selektive absorpsjonsoverflate fremstilt fra ferritisk og austenitisk stål. I fig. 10 omdannes en solstråle,-vist som en pil, til varme ved passasje gjennom et transparent dekkmateriale (1-3 glassplater eller en plastplate) som er anordnet for å hindre tap av konveksjonsvarme og den del av varmen fra solstrålingen som avgis til luft (2) og absorbert på oksydfilmen 3 på ferritisk eller austenitisk rustfritt stål. Den absorberte varme overfores til et varmetransport-medium, såsom luft eller vann etc, gjennom substratet 4 eller annet konvensjonelt materiale 5, bundet til substratet ved en Fig. 10 shows a cross-section of a suitable solar collector, in which the selective absorption surface produced from ferritic and austenitic steel is used. In fig. 10, a sunbeam, shown as an arrow, is converted into heat when passing through a transparent cover material (1-3 glass sheets or a plastic sheet) which is arranged to prevent the loss of convection heat and the part of the heat from the solar radiation that is emitted into the air (2 ) and absorbed on the oxide film 3 on ferritic or austenitic stainless steel. The absorbed heat is transferred to a heat transport medium, such as air or water etc, through the substrate 4 or other conventional material 5, bonded to the substrate by a
belegningsmetode eller en diffusjonsbefestigelsesprosess. coating method or a diffusion attachment process.
I fig.'10 angir tallet 6 et luftlag anordnet som varmeisolator, 7 er et isolasjonsmateriale omfattende glassuU, asbest eller In fig.'10, the number 6 indicates an air layer arranged as a heat insulator, 7 is an insulating material comprising glass uU, asbestos or
en "honeycomb" struktur. Det er funnet at den selektive absorpsjonsoverf late fremstilt fra ferritisk eller austenitisk rustfritt stål ved den kjemiske oksydasjonsprosess er særdeles effektiv med hensyn til å oppta varme når en slik overflate anvendes i en soloppsamler. a "honeycomb" structure. It has been found that the selective absorption surface produced from ferritic or austenitic stainless steel by the chemical oxidation process is particularly effective in absorbing heat when such a surface is used in a solar collector.
Eksempel 2 Example 2
Selv om de selektive absorpsjonsoverflater fremstilt fra ferritisk rustfritt stål med en sammensetning som vist i eksempel 1, utviser fremragende spektroskopiske egenskaper og er billige, så utviser de visse ulemper med hensyn til sveisbarhet, formbarhet og anti-korrosjonsegenskaper. For å unngå disse ulemper ble et lav-karbon rustfritt stål kjemisk oksydert under de samme betingelser som vist i eksempel 1. Although the selective absorption surfaces made from ferritic stainless steel with a composition as shown in Example 1 exhibit excellent spectroscopic properties and are inexpensive, they exhibit certain disadvantages in terms of weldability, formability and anti-corrosion properties. To avoid these disadvantages, a low-carbon stainless steel was chemically oxidized under the same conditions as shown in Example 1.
I fig. 11 viser kurve 1 forholdet mellom bolgelengde og refleksjon for en selektiv absorpsjonsflate fremstilt fra dette rustfrie stål inneholdende Ti, Mo, samt ytterligere metaller, mens kurve 2 viser det samme forhold for en absorpsjonsoverflate fremstilt fra et lav-karbon ferritisk rustfritt stål som ikke inneholder Ti, Mo og ytterligere metaller, og kurve 3 viser en idealisert kurve. In fig. 11, curve 1 shows the relationship between wavelength and reflection for a selective absorption surface made from this stainless steel containing Ti, Mo, as well as additional metals, while curve 2 shows the same relationship for an absorption surface made from a low-carbon ferritic stainless steel that does not contain Ti , Mo and further metals, and curve 3 shows an idealized curve.
Det kan sees fra fig. 11 at den selektive absorpsjonsoverflate fremstilt fra rustfritt stål inneholdende ytterligere metaller utviser utmerkede spektroskopiske egenskaper tilsvarende for det konvensjonelle ferritiske rustfrie stål, ikke inneholdende ytterligere metaller. It can be seen from fig. 11 that the selective absorption surface produced from stainless steel containing additional metals exhibits excellent spectroscopic properties corresponding to the conventional ferritic stainless steel, not containing additional metals.
Eksempel 3 Example 3
Det folgende forsok ble utfort for å vise at den selektive absorpsjonsoverflate for en soloppsamler, som utviser anti-refleksjonsegenskaper som folge av interferens, og forbedret spektralrefleksjon fremstilles ved å velge oksydasjonsbetingelsene slik at det dannes en oksydfilm med den riktige tykkelse i området 500 - 2,000 Å på overflaten av rustfritt stål. The following experiment was carried out to show that the selective absorption surface for a solar collector, which exhibits anti-reflection properties as a result of interference, and improved spectral reflection is produced by choosing the oxidation conditions so as to form an oxide film of the correct thickness in the range of 500 - 2,000 Å on the surface of stainless steel.
En stålplate hvis sammensetning tilsvarte 683/XIII 8 (ISO), 430 (AISI) ble kjemisk oksydert ved dypping i vandige oppløs-ninger med sammensetningene henholdsvis A og B og hvor dyppetiden ble variert for å gi oksydfilmer på overflaten av det rustfrie stål. A steel plate whose composition corresponded to 683/XIII 8 (ISO), 430 (AISI) was chemically oxidized by immersion in aqueous solutions with the compositions A and B respectively and where the immersion time was varied to produce oxide films on the surface of the stainless steel.
Forholdet mellom belegningstykkelsen (Å) og dyppetiden er angitt i fig. 12 og forholdet mellom absorpsjonen (a) for solluft (luftens vekt =2) og emittansen (£) integrert over sort legeme-utstråling ved en driftstemperatur på 50 - 100°C for soloppsamleren, og tykkelsen (Å) for belegningslaget vist i fig. The relationship between the coating thickness (Å) and the dipping time is indicated in fig. 12 and the ratio between the absorption (a) for solar air (weight of air =2) and the emittance (£) integrated over black body radiation at an operating temperature of 50 - 100°C for the solar collector, and the thickness (Å) of the coating layer shown in fig.
13, ble undersakt. 13, was examined.
Betingelsene ved oksydasjon av overflaten av det rustfrie stål var som fSloer: The conditions for oxidation of the surface of the stainless steel were as follows:
Fig. 12 viser forholdet mellom belegningslagets tykkelse (Å) og behandlingstiden i minutter, bestemt ved å måle for-skyvningen (i bolgelengde) av den primære absorpsjon hvor den optiske tykkelse er n^d = -j-, og hvor n^ angir den midlere verdi 2,2 for den tidligere nevnte verdi 2,0 - 2,5. Fig. 12 shows the relationship between the thickness of the coating layer (Å) and the treatment time in minutes, determined by measuring the shift (in wavelength) of the primary absorption where the optical thickness is n^d = -j-, and where n^ indicates the average value 2.2 for the previously mentioned value 2.0 - 2.5.
I fig. 12 er den viste kurve 13 erholdt ved behandlingsbetingelsen (A), mens kurven 14 er erholdt ved behandlingsbetingelsen In fig. 12, the curve 13 shown is obtained by the treatment condition (A), while the curve 14 is obtained by the treatment condition
(B). I fig. 13 er vist forholdet mellom absorpsjon (a) og emittanse (£) ved en arbeidstemperatur på 100°C for en soloppsamler og tykkelsen Å for det belagte lag. I fig. 13 (B). In fig. 13 shows the relationship between absorption (a) and emittance (£) at an operating temperature of 100°C for a solar collector and the thickness Å of the coated layer. In fig. 13
viser kurven 15 forholdet mellom absorpsjonen (a) og tykkelsen av belegningslaget, mens kurve 16 viser forholdet mellom emittanse (£) og belegningslagets tykkelse. curve 15 shows the relationship between the absorption (a) and the thickness of the coating layer, while curve 16 shows the relationship between emittance (£) and the thickness of the coating layer.
Det kan sees fra kurvene 15 og 16 at verdien (a) er storre enn It can be seen from curves 15 and 16 that the value (a) is greater than
0,80 når belegningslagets tykkelse ligger i området 500 - 2p00 Å, 0.80 when the thickness of the coating layer is in the range 500 - 2p00 Å,
og at verdien (oc) er 0,94 når belegningslagets tykkelse er ca. 900 Å, når bolgelengden av den primære absorpsjon kommer fra interferenseffekten ved 0,8 um, og at verdien (a) avtar langsomt for tykkelser av belegningslaget storre enn 1,000 Å. and that the value (oc) is 0.94 when the thickness of the coating layer is approx. 900 Å, when the wavelength of the primary absorption comes from the interference effect at 0.8 µm, and that the value (a) decreases slowly for thicknesses of the coating layer greater than 1.000 Å.
Det kan også sees fra fig. 13 at emittansen (£) langsomt tiltar inntil tykkelsen av belegningslaget når ca. 1,500 Å og at verdien (£) er storre enn 0,2 når tykkelsen av belegningslaget blir mere enn 2,000 Å,-og at den selektive absorpsjonsoverf late med utmerkede selektive absorpsjonsegenskaper kan fremstilles hvis tykkelsen av oksydfilmen erholdt fra rustfritt stål ligger i området 500 - 2,000 Å. It can also be seen from fig. 13 that the emittance (£) slowly increases until the thickness of the coating layer reaches approx. 1,500 Å and that the value (£) is greater than 0.2 when the thickness of the coating layer becomes more than 2,000 Å, - and that the selective absorption surface with excellent selective absorption properties can be produced if the thickness of the oxide film obtained from stainless steel is in the range of 500 - 2,000 Å.
I lys av det ovenfornevnte er det vist at selektive absorpsjonsoverflater med utmerkede egenskaper' er fremstilt uansett hvilken oksydasjonsmetode som anvendes for å belegge overflaten hvis tykkelsen av belegningslaget ligger i området 500 - 2,000 Å. In light of the above, it has been shown that selective absorption surfaces with excellent properties are produced regardless of the oxidation method used to coat the surface if the thickness of the coating layer is in the range 500 - 2,000 Å.
De karakteristiske egenskaper ved den selektive absorpsjonsoverf late i henhold til foreliggende oppfinnelse er som folger: (1) Den selektive absorpsjonsoverflate utviser vesentlige forbedrede egenskaper med hensyn til varighet, varmemotstandsevne, anti-korrosjonsegenskaper og vedheftning hvis den fremstilles i henhold til foreliggende fremgangsmåte under anvendelse av rustfritt stål som substrat. The characteristic properties of the selective absorption surface according to the present invention are as follows: (1) The selective absorption surface exhibits significantly improved properties with respect to durability, heat resistance, anti-corrosion properties and adhesion if it is produced according to the present method using stainless steel as substrate.
(å) I en konvensjonell selektiv absorpsjonsoverflate omfattende kobberoksyd forandres ikke dens spektroskopiske egenskaper i særlig grad ved en temperatur på 180 - 200°C (24 h) ved forandring av overflatens farge, men avtar vesentlig ved en temperatur over 210°C (24 h) fordi overflatestrukturen av metalloksydet blir odelagt. (å) In a conventional selective absorption surface comprising copper oxide, its spectroscopic properties do not change to a particular extent at a temperature of 180 - 200°C (24 h) by changing the color of the surface, but decrease significantly at a temperature above 210°C (24 h ) because the surface structure of the metal oxide is destroyed.
(b) For den konvensjonelle selektive absorpsjonsoverflate på (b) For the conventional selective absorption surface on
basis av kobber er det funnet fra variasjoner i overflatetilstanden og fra de spektroskopiske egenskaper for overflaten at når denne utsettes for luft vil overflatestrukturen i vesentlig base of copper, it has been found from variations in the surface state and from the spectroscopic properties of the surface that when this is exposed to air the surface structure will substantially
Claims (15)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP50113747A JPS6014275B2 (en) | 1975-09-22 | 1975-09-22 | Selective absorption surface of solar heat collector and its manufacturing method |
JP542276A JPS5289837A (en) | 1976-01-22 | 1976-01-22 | Selective absorption surface for heat collector utilizing solar heat |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO763239L NO763239L (en) | 1977-03-23 |
NO144365B true NO144365B (en) | 1981-05-04 |
NO144365C NO144365C (en) | 1981-08-12 |
Family
ID=26339362
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO763239A NO144365C (en) | 1975-09-22 | 1976-09-21 | SELECTIVE ABSORPTION SURFACE, FOR SOLAR COLLECTOR, AND PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF THIS |
Country Status (18)
Country | Link |
---|---|
AR (2) | AR219059A1 (en) |
AT (1) | AT372180B (en) |
BR (1) | BR7606233A (en) |
CA (1) | CA1088404A (en) |
CH (1) | CH620761A5 (en) |
DE (1) | DE2639388C2 (en) |
DK (1) | DK152624C (en) |
ES (1) | ES451763A1 (en) |
FR (1) | FR2325002A1 (en) |
GB (1) | GB1554293A (en) |
GR (1) | GR61275B (en) |
IL (1) | IL50299A (en) |
IN (1) | IN146008B (en) |
IT (1) | IT1068259B (en) |
MX (1) | MX174597B (en) |
NL (1) | NL174760C (en) |
NO (1) | NO144365C (en) |
NZ (1) | NZ181975A (en) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5456018A (en) * | 1977-10-12 | 1979-05-04 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Austenitic steel with superior oxidation resistance for high temperature use |
IT1162504B (en) * | 1978-03-01 | 1987-04-01 | Exxon Research Engineering Co | HIGH TEMPERATURE SOLAR ABSORBERS COATINGS AND METHOD FOR ITS APPLICATION |
DK153248C (en) * | 1979-01-26 | 1988-11-21 | Ole Rasmussen | COATING FOR SELECTIVE ABSORBTION OF SOLAR ENERGY AND A PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF SUCH COATING |
FR2461211A1 (en) * | 1979-07-11 | 1981-01-30 | Anvar | METHOD FOR MANUFACTURING A SELECTIVE SOLAR SENSOR ABSORBER AND SELECTIVE ABSORBER OBTAINED |
GB2082631A (en) * | 1980-02-28 | 1982-03-10 | Firth Brown Ltd | Ferritic iron-aluminium-chromium alloys |
US4321300A (en) * | 1980-11-12 | 1982-03-23 | Engelhard Minerals & Chemicals Corp. | Thin film solar energy collector |
GB2300903B (en) * | 1983-12-08 | 1997-03-19 | Inco Engineered Prod Ltd | IR Camouflage |
NL1014629C2 (en) * | 2000-03-13 | 2001-09-14 | Inventum B V | Device for chemical treatment of a surface. |
FR2976349B1 (en) | 2011-06-09 | 2018-03-30 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | METHOD FOR PRODUCING A SOLAR RADIATION ABSORBER ELEMENT FOR A CONCENTRATED THERMAL SOLAR POWER PLANT. |
DE102019123174A1 (en) * | 2019-08-29 | 2021-03-04 | Mannesmann Stainless Tubes GmbH | Austenitic steel alloy with improved corrosion resistance when exposed to high temperatures |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE704400C (en) * | 1938-05-25 | 1941-03-29 | Bernhard Berghaus | Bruenier salt mixture for Bruenier step baths |
GB821237A (en) * | 1955-03-25 | 1959-10-07 | Hamoetza Hamadait | Improvements in or relating to solar heaters |
US3000375A (en) * | 1957-10-07 | 1961-09-19 | Marcel J E Golay | Semi-conductor heat absorption means |
FR1333952A (en) * | 1962-07-02 | 1963-08-02 | Allegheny Ludlum Steel | stainless steel architectural element |
US3210220A (en) * | 1962-07-30 | 1965-10-05 | Norman E Clegg | Process for coating stainless steel |
FR1355779A (en) * | 1963-02-08 | 1964-03-20 | Cie Des Forges De Chatillon Co | Process for modifying the surface appearance of stainless steels, products thus obtained and their applications |
US3176679A (en) * | 1963-10-09 | 1965-04-06 | Engelhard Ind Inc | Solar energy collector |
DE2423877A1 (en) * | 1973-05-30 | 1974-12-19 | Walter Franke Ag Aarburg | Coloured coating prodn on stainless steels - using aq. soln. contg. sulphuric acid and one or more chromates |
-
1976
- 1976-08-18 CA CA259,385A patent/CA1088404A/en not_active Expired
- 1976-08-18 IL IL50299A patent/IL50299A/en unknown
- 1976-08-24 GB GB35243/76A patent/GB1554293A/en not_active Expired
- 1976-08-24 IN IN1552/CAL/76A patent/IN146008B/en unknown
- 1976-09-01 DE DE2639388A patent/DE2639388C2/en not_active Expired
- 1976-09-06 MX MX008378A patent/MX174597B/en unknown
- 1976-09-08 NZ NZ181975A patent/NZ181975A/en unknown
- 1976-09-09 IT IT27016/76A patent/IT1068259B/en active
- 1976-09-13 FR FR7627460A patent/FR2325002A1/en active Granted
- 1976-09-16 DK DK418476A patent/DK152624C/en not_active IP Right Cessation
- 1976-09-16 GR GR51703A patent/GR61275B/en unknown
- 1976-09-17 CH CH1178176A patent/CH620761A5/en not_active IP Right Cessation
- 1976-09-20 AR AR264765A patent/AR219059A1/en active
- 1976-09-20 BR BR7606233A patent/BR7606233A/en unknown
- 1976-09-21 AT AT0698276A patent/AT372180B/en active
- 1976-09-21 NO NO763239A patent/NO144365C/en unknown
- 1976-09-22 NL NLAANVRAGE7610523,A patent/NL174760C/en not_active IP Right Cessation
- 1976-09-22 ES ES451763A patent/ES451763A1/en not_active Expired
-
1979
- 1979-10-16 AR AR278511A patent/AR229344A1/en active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GR61275B (en) | 1978-10-17 |
IT1068259B (en) | 1985-03-21 |
FR2325002A1 (en) | 1977-04-15 |
IN146008B (en) | 1979-02-03 |
NZ181975A (en) | 1979-01-11 |
BR7606233A (en) | 1977-06-14 |
AR219059A1 (en) | 1980-07-31 |
ATA698276A (en) | 1983-01-15 |
MX174597B (en) | 1994-05-30 |
DK418476A (en) | 1977-03-23 |
NL7610523A (en) | 1977-03-24 |
AT372180B (en) | 1983-09-12 |
AU1787576A (en) | 1978-10-05 |
NO144365C (en) | 1981-08-12 |
IL50299A0 (en) | 1976-10-31 |
DE2639388A1 (en) | 1977-03-24 |
IL50299A (en) | 1979-12-30 |
DE2639388C2 (en) | 1985-08-29 |
ES451763A1 (en) | 1977-09-01 |
AR229344A1 (en) | 1983-07-29 |
DK152624B (en) | 1988-03-28 |
GB1554293A (en) | 1979-10-17 |
CH620761A5 (en) | 1980-12-15 |
CA1088404A (en) | 1980-10-28 |
NO763239L (en) | 1977-03-23 |
NL174760C (en) | 1984-08-01 |
FR2325002B1 (en) | 1980-05-23 |
DK152624C (en) | 1988-08-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4097311A (en) | Absorption surface of solar collector | |
TWI603043B (en) | Optisch wirksames mehrschichtsystem fuer solare absorption | |
US4416916A (en) | Thin film solar energy collector | |
NO144365B (en) | SELECTIVE ABSORPTION SURFACE, FOR SOLAR COLLECTOR, AND PROCEDURES IN THE PREPARATION OF THIS | |
EA014263B1 (en) | Process for producing a sol-gel-based absorber coating for solar heating | |
Kumar et al. | Low cost electroless nickel black coatings for photothermal conversion | |
US4195124A (en) | Solar radiation energy absorber | |
Gogna et al. | Selective black nickel coatings on zinc surfaces by chemical conversion | |
JPS6237299B2 (en) | ||
US4437455A (en) | Stabilization of solar films against hi temperature deactivation | |
EP0067567A2 (en) | Selective solar surfaces | |
JPS6136142B2 (en) | ||
Carver et al. | The influence of surface texture on the solar absorptance of black molybdenum | |
KR820001485B1 (en) | Absorbing surface of solar collecting | |
US4087288A (en) | Solar absorber surfaces | |
US4574041A (en) | Method for obtaining a selective surface for collectors of solar and other radiation | |
US4490412A (en) | Method of making a solar energy collector element | |
JP3194064B2 (en) | Solar heat absorber | |
KR820001483B1 (en) | Method for manufacturing surface of absorption for solar collector | |
JPS6138783B2 (en) | ||
JPS6042253A (en) | Heat-ray reflecting glass | |
Uma et al. | Spectrally selective surfaces on stainless steel produced by chemical conversion | |
US4104136A (en) | Process for applying thin molybdenum containing coatings on aluminum for solar energy absorption | |
JPS6359065B2 (en) | ||
JPS60117056A (en) | Heat collector and manufacture thereof |