NO760690L - - Google Patents

Info

Publication number
NO760690L
NO760690L NO760690*[A NO760690A NO760690L NO 760690 L NO760690 L NO 760690L NO 760690 A NO760690 A NO 760690A NO 760690 L NO760690 L NO 760690L
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
bath
aluminum
salt
approx
coating
Prior art date
Application number
NO760690*[A
Other languages
English (en)
Inventor
J L Brandt
W King
J D Minford
C E Valchar
Original Assignee
Aluminum Co Of America
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aluminum Co Of America filed Critical Aluminum Co Of America
Publication of NO760690L publication Critical patent/NO760690L/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C22/00Chemical 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
    • C23C22/05Chemical 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
    • C23C22/60Chemical 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
    • C23C22/66Treatment of aluminium or alloys based thereon
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00Details of absorbing elements
    • F24S70/20Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption
    • F24S70/225Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption for spectrally selective absorption
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S70/00Details of absorbing elements
    • F24S70/20Details of absorbing elements characterised by absorbing coatings; characterised by surface treatment for increasing absorption
    • F24S70/25Coatings made of metallic material
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S126/00Stoves and furnaces
    • Y10S126/907Absorber coating
    • Y10S126/908Particular chemical

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Treatment Of Metals (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Description

Denne oppfinnelse angår selektive belegg for utnyttelse av solenergi. Særlig angår den et selektivt sort belegg for alu-miniu.
Utnyttelse av solenergi ved varitieabsorpsjon er velkjent. Omdanne Isen.krever imidlertid spesielle materialer eller systemer som ikke er lett tilgjengelige, eller som er altfor kostbare til å være av praktisk verdi. Et sådant system er basert på bruken av linser til å konsentrere solstrålene under anvendelse av para-bolske reflektorer eller lignende. Ved et annet system, som i noen grad har ført til eksperimentelle resultater, blir solenergi-kollektorer belagt med materialer som absorberer solstålingen. Slike materialer er typisk metallplater som er malt med en flat svart farge som vil absorbere solstrålingen og lede (via metallet) varmen til egnede omdannelsesmidler, som eksempelvis kan gå ut på at man oppvarmer vann som så pumpes til bruksstedet. Det er vanlig kjent at svarte overflater absorberer solenergien relativt godt, men det er også karakteristisk at slike overflater har en stor utstrålingsevne. Dette er særlig uønsket når det gjelder utstråling av langbølget energi, så som infrarøde stråler med bølgelengder over 6 p. m, som vil medføre tap av den absorberte energi.
Det er derfor ønskelig at et belegg oppviser stor ab-sorpsjon av solenergi, spesielt energi i det synlige og nære infra-røde bølgelengdeområde (0,38-1,9 pm), som omfatter størstedelen av solspektret. Det bør også værekarakterisert vedliten utstrålingsevne, særlig innen det langbølgede (infrarøde) bølge-lengdeområde, dvs. over 6 jim.
I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes et selektivt svart belegg på aluminium. Det selektive svarte belegg er karak terisert ved en stor absorpsjonsevne for bølgelengder innen det synlige og nær det infrarøde område (0,38-1,9 pm) og en liten utstrålingsevne for bølgelengder over 6 pm innenfor det infrarøde område. Belegget påføres ved at aluminiumet nedsenkes i et vandig bad som inneholder borat- og silikatsalter, i tilstrekkelig lang tid til at man får det selektive.svarte belegg på metallet.
Tegningen er et flytskjema som illustrerer fremgangsmåten til fremstilling av det selektive svarte belegg.
I henhold til oppfinnelsen blir det seléktive svarte belegg tilveiebrakt på en aluminiumflate ved at denne behandles med en vandig løsning av borat- og silikatsalter.
Uttrykket "selektivt svart belegg" skal her definere et mørkt belegg som kan synes å være svart eller nesten svart, og som har evne til å absorbere lys med bølgelengder innen det synlige og nær det infrarøde område (dvs. 0,38-1,9 pm), til en grad på minst 80% (abs.orptivitet på 80%) og en emissivitet for bølge-lengder innen det infrarøde område (dvs. over 6 pm) på under 45%.
Den aluminiumflate som danner underlaget for det selektive svarte belegg, består av et aluminium med minst 90% og fortrinnsvis 95% renhet. Dette underlag kan være massivt aluminium eller et annet materiale med god varmeledningsevne, f.eks. stål, hvor overflatematerialet er aluminium. Aluminiumoverflaten kan da være bundet til det andre materiale ved hvilken som helst pas-sende teknikk, f.eks. ved plettering etc., som vil gi en tilfredsstillende varmeovergang fra aluminiummetallet til det andre mate-rialet.
Aluminiumoverflaten må være fri for fremmede stoffer, herunder utvendig smuss, skitt, fett og lignende som kan skade dannelsen av det selektive svarte belegg. Eksempelvis vanlig handelsaluminium kan forberedes for påføringen av det selektive svarte belegg ved konvensjonelle rensetrinn som er velkjente for fagmannen, f.eks. slike metoder som anvendes ved preparering av en aluminiumoverflate for anodisering.
Slike trinn innbefatter rensing av overflaten med et godt alkalisk vaskemiddel, hvoretter overflaten skylles eller spy-les ren. Overflaten blir så behandlet med sikte på å fjerne overflateoksyder under anvendelse av eksempelvis en krom-svovelsyre-løsning inneholdende 3,5 yekt-% kromsyre og 16,5 vekt-% svovelsyre eller en salpetersyre-fosforsyre-løsning inneholdende 3 vekt-% salpetersyre og 82 vekt-% fosforsyre, resten vann i begge tilfeller.
Etter skylling av overflaten etses denne i en alkalisk løsning, f.eks. en 5 vekt-% natriumhydroksyd-løsning. Etter ytterligere skylling blir eventuelle rester av løst belegg fra etse-trinnet fjernet, f.eks. ved anvendelse av den ovenfor beskrevne krom-svovelsyreløsning eller en salpetersyreløsning inneholdende 35 vekt-% salpetersyre, resten vann. Etter ytterligere skylling er overflaten klar for påføring av det selektive svarte belegg.
For dette formål behandles aluminiumoverflaten i et vandig bad inneholdende oppløselige borat- og silikatsalter. Boratsaltét er fortrinnsvis natriumtetraborat (Na2B^0^) enten i vannfri eller hydratisert form, og silikatsaltet er fortrinnsvis natriummetasilikat (Na2SiO^• 9H^ 0). Ved brukstemperaturen bør badet ha en basisk pH innen området fra ca. 8,0 til ca. 10,0, fortrinnsvis ca. 8,6-8,7. Dette kan oppnås ved periodisk tilsetning av frisk løsning eller om nødvendig ved tilsetning av en base, f.eks. natriumhydroksyd. Slike periodiske tilsetninger skjer fortrinnsvis.etter hver behandling av aluminiumplatene i løsningen.
I henhold til oppfinnelsen bør aluminiumet behandles
i ca. 45 minutter. I friske løsninger kan den nødvendige behandlingstid være lengre, f.eks. 75-90 minutter. På den annen side kan behandlingstiden for en aluminiumplate gå ned til 30-35 minutter når flere behandlinger har funnet sted. Badet holdes vanligvis ved en temperatur på 65-100°C, fortrinnsvis er temperaturen mellom 93 og 100°C.
Etter behandlingen av aluminiumplaten i løsningen tas platen ut og tørres i luften. •Platen kan skilles enten før eller etter lufttørringen. Den således erholdte belagte plate er blitt funnet å ha en absorptivitet i det synlige og nær det infrarøde bølgelengdeområde (0,38-1,9 pm) på over 80%, vanligvis fra ca. 90 til 96%, samtidig som emissiviteten i det infrarøde bølgelengde-område (over 6 pm) vanligvis er mindre enn ca. 45%, fortrinnsvis
v mindre enn 40% og aller helst mindre enn 20%. For oppfinnelsens formål er de infrarøde bølgelengder som ovennevnte emissivitets-data gjelder, bølgelengder mellom ca. 6 og 9 pm..
Konsentrasjonen av boratsaltét, f.eks. natriumtetraborat, kan være så lav som ca. 200-250 deler pr. million (basert på hele løsningen) og kan være så høy sorti ca. 1000 deler pr. million. Mens noe høyere konsentrasjoner kan anvendes - opp til løs-ningens metningspunkt - er større mengder ikke blitt funnet å gi bedre resultater.
Konsentrasjonen av silikatsaltet er blitt funnet å være fra ca. 1/8 til 1/2 og optimalt ca. 1/4 av konsentrasjonen av boratsaltét. Konsentrasjonen av natriumhydroksydet eller annen base kan variere fra praktisk talt intet til 250 deler pr. million, idet basen brukes hovedsakelig for regulering av pH.
Det er også blitt funnet at behandlingsløsningen er følsom med hensyn til det overflatea.real som behandles pr. volumenhet løsning. Eksempelvis er det blitt funnet at det gis et minimumsareal av overflaten som skal behandles, pr. volumenhet løsning uttrykt som ca. 0,129 cm<2>.. Av grunner som ikke er helt klarlagt, vil et godt belegg ikke oppnås hvis forholdet er vesent-lig lavere enn dette. Hvis f.eks. en enkelt plate med et over-fla,tearea.l mindre enn 0,129 cm 2pr. ml løsning nedsenkes i løs-ningen, har man funnet at hvis ytterligere noen plater nedsenkes i løsningen, vil et tilfredsstillende belegg oppnås. Etter at dette forhold mellom areal og volum er nådd, kan overflatearealet av de plater som behandles i påfølgende forsøk i samme løsning, være mindre. Det er som antydet ovenfor ikke klarlagt hva som ligger til grunn for disse fenomener, men det antas at løsningen kanskje må prekondisjoneres med aluminiumforbindelser (så som A^O^) før det ønskede belegg oppnås. Eksempelvis er det blitt funnet at løsningen kan prekondisjoneres ved tilsetning av ato-misert aluminiumpulver. Før metning eller likevektstilstand oppnås ved sådan prekondisjonering, kan løsningen kanskje være altfor reaktiv, slik at det dannede belegg vil være urent.
Det følgende vil illustrere fremgangsmåten i følge oppfinnelsen: et bad ble fremstilt i et kar som var ca. 4,2 m langt og ca. 0,9 m bredt, og som var fylt til en dybde på ca.
1,6 m. 6294 1 deionisert vann, som hadde en motstand lik eller større enn 1 megohm bestemt på konvensjonell måte, ble plassert i dette kar sammen med 5,45 kg natriumtetraborat (Na2B^0^),
1,36 kg na triummetasilikat (Na2SiC>2" 9^0) og 1,59 kg natriumhydroksyd. Et antall plater, hver ca. 0,9 m x ca. 2,4 m, ble behandlet i grupper på 9. Etter hver gruppe ble løsningens nivå
i karet justert ved tilsetning av frisk løsning<p>g eventuelt
t
natriumhydroksyd for opprettholdelse av en pH på 8,7. Løsningens "temperatur ble holdt mellom 93,3°C og kokepunktet. Den gjennom-snittlige behandlingstid i løsningen var ca. 45 minutter. Etter behandlingen ble platene undersøkt og ble funnet å ha et tynt mørkt belegg med en absorptivitet i bølgelengdeområdet 0,38-1,9 pm på ca. 90-96% og en emissivitet i det infrarøde område over 6 pm på ca. 20-40%.
Elektron-mikrosonde-analyse av de belagte prøver viste at belegget besto av nesten bare aluminium og oksygen. Total-belegget på en av prøvene viste følgende analyse:
Prøve nr. 2 ble analysert og funnet å inneholde 64% aluminium, 32% oksygen, 1,8% silicium, 1,2% jern, 0,3% svovel, 0,6% natrium og 0,9% karbon. En spesiell undersøkelse etter bor viste at dette ikke forelå i belegget, i alle fall ikke i de undersøkte prøver. Den høye mengde aluminium kan indikere måling av underlaget såvel som belegget. Kvantitativ analyse av en ut-lutning med varmt vann av den belagte prøve viste at det ikke forelå oppløselige materialer i belegget.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte til påføring av et selektivt svart belegg på en aluminiumoverflate, hvilket belegg har høy absorptivitet i det synlige og nære infrarøde bølgelengdeområde 0,38-1,9 pm og en.lav emissivitet av infrarøde bølgelengder over 6 pm, karakterisert ved at aluminiumet behandles i minst 30 minutter i et bad som er i stand til å danne det selektive svarte belegg, og som inneholder minst 200 ppm av et oppløselig boratsalt og et oppløselig silikatsalt i en konsentrasjon på minst 1/8 av konsentrasjonen av boratsaltét, hvilket bad har en pH innen området 8-10.
2. Fremgangsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at boratsaltét foreligger i badet i en konsentrasjon på fra ca. 200 til 1000 ppm og silikatsaltkonsentrasjonen er ca. 1/8 til 1/2 av boratsaltkonsentrasjonen.
3. Fremgangsmåte i følge krav 1 eller 2, karakterisert ved at badet holdes ved en pH mellom 8,6 og. 8,7 målt ved badets brukstemperatur.
4. Fremgangsmåte i følge et av de foregående krav, karakterisert ved a,t aluminiumet behandles i badet i 30-90 minutter.
5. Fremgangsmåte i følge et av de foregående krav, karakterisert ved at badet holdes ved en temperatur mellom ca. 65,5 og ca. 100°C.
6. Fremgangsmåte i følge et a.v de foregående krav, karakterisert ved at forholdet mellom arealet av aluminium i badet og badets volum er minst 0,129 cm 2 pr. ml.
7. Fremgangsmåte i følge et av de foregående krav, karakterisert ved at en tidligere renset aluminiumoverflate behandles i badet.
8. Fremgangsmåte i følge et av de foregående krav, karakterisert ved at boratsaltét er et oppløselig tetraboratsalt.
9. Fremgangsmåte i følge krav 8, karakterisert ved at badet inneholder 200-1000 ppm natriumtetraborat.
10. Fremgangsmåte i følge et av de foregående krav, karakterisert ved at silikatsaltet er et oppløselig metasilikatsalt.
11. Fremgangsmåte i følge krav-10, karakterisert ved at badet inneholder 50-250 ppm natriummetasilikat.
NO760690*[A 1975-03-03 1976-03-02 NO760690L (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/554,718 US3971674A (en) 1975-03-03 1975-03-03 Selective black coating for aluminum

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO760690L true NO760690L (no) 1976-09-06

Family

ID=24214433

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO760690*[A NO760690L (no) 1975-03-03 1976-03-02

Country Status (11)

Country Link
US (1) US3971674A (no)
JP (1) JPS51111932A (no)
BE (1) BE839085A (no)
DE (1) DE2608960A1 (no)
DK (1) DK88076A (no)
FR (1) FR2303092A1 (no)
IL (1) IL49062A0 (no)
IT (1) IT1065323B (no)
NL (1) NL7602124A (no)
NO (1) NO760690L (no)
SE (1) SE7602946L (no)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5357142A (en) * 1976-11-05 1978-05-24 Nippon Packaging Kk Process for forming black coating on aluminum or aluminum alloy
NO146439C (no) * 1979-11-09 1982-09-29 Inst Energiteknik Fremgangsmaate for fremstilling av en moerkfarget, boelgelengdeselektiv oksydfilm paa aluminium
AU528865B2 (en) * 1980-12-01 1983-05-19 Yoshida Kogyo K.K. Forming protective surface film on aluminum surfaces
IT1152657B (it) * 1982-09-28 1987-01-07 Italia Alluminio Procedimento per la formazione di uno strato selettivo nero su superfici di corpi di alluminio e sue leghe e prodotti cosi' ottenuti
US5196106A (en) * 1991-03-20 1993-03-23 Optical Radiation Corporation Infrared absorbent shield
MXPA03005062A (es) * 2001-10-09 2004-09-10 Collins & Aikman Automotive Co Proceso para formar una pelicula de plastico.
US7550103B2 (en) * 2001-10-09 2009-06-23 International Automotive Components Group North America, Inc. Plastic skin forming process
US7544256B2 (en) * 2003-07-17 2009-06-09 Queen City Forging Co. Process of preparing metal parts to be heated by means of infrared radiance
US20090038712A1 (en) * 2007-06-26 2009-02-12 Dong Chen Protection of aluminum during a loss-of-coolant accident
US8173221B2 (en) * 2008-03-18 2012-05-08 MCT Research & Development Protective coatings for metals
MX2017003052A (es) 2014-09-08 2018-01-26 Mct Res And Development Recubrimientos de silicato.

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1846844A (en) * 1929-07-16 1932-02-23 Gen Electric Process of treating aluminum

Also Published As

Publication number Publication date
IT1065323B (it) 1985-02-25
FR2303092A1 (fr) 1976-10-01
JPS51111932A (en) 1976-10-02
JPS5339613B2 (no) 1978-10-23
NL7602124A (nl) 1976-09-07
SE7602946L (sv) 1976-09-06
US3971674A (en) 1976-07-27
DK88076A (da) 1976-09-04
DE2608960A1 (de) 1976-09-30
BE839085A (fr) 1976-09-02
IL49062A0 (en) 1976-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO760690L (no)
JPS57114655A (en) Formation of black coating based on surface morphology
GB2199318A (en) Dealkalised sheet glass and method of producing same
NO150690B (no) Fremgangsmaate til fremstilling av et selektivt absorberende overflatesjikt med hoey solar absorpsjonsevne og lav varmeemisjonsevne paa et grunnlegeme av aluminium
CA1124674A (en) Electrolytically coloured anodized aluminium panels for solar energy absorption
US4267218A (en) Solar collector with blackened layer facing insulation
CN118206111A (zh) 用于光热水蒸发系统的碳基阵列结构及其制备方法
US4036206A (en) Selective solar energy absorption
US5292354A (en) Method of producing dealkalized sheet glass
US4255213A (en) Method for producing solar collector plates
CN105880136A (zh) 针对氯离子腐蚀和碳酸钙垢的铜基超疏水防腐防垢膜的制备方法
SE465921B (sv) Pyrolytiskt belagt glas och saett att tillverka detsamma
CN102264660A (zh) 不反射光且具有适宜外观的在一侧或两侧完全或部分非反射的光滑和柔滑的玻璃
Igbinovia et al. Improved chemical deposition and thermal emittance of tin (iv) oxide (SnO2) thin films for photothermal conversion of solar energy and possible applications
US4421612A (en) Process for the preparation of a dark-colored, wave-length selective oxide film on aluminum
JPS58199744A (ja) 反射防止ガラスの製造方法
EP0106998B1 (en) Process for producing a black selective coating on surfaces of bodies of aluminium and its alloys and products so obtained
US4087288A (en) Solar absorber surfaces
US4171993A (en) Coated metal nodule solar heat collector
KR20110120884A (ko) 투명 유리체, 그의 제조 방법, 및 그의 용도
Abouelata et al. Preparation, characterization and assessment of solar harvesting performance of spectrally selective nano black coating
Gupta et al. Effectiveness of cuo as selective coating on cu substrate obtained by dip coating method for solar thermal applications
JPS58190651A (ja) 太陽熱集熱板
JPS5694156A (en) Process for making solar energy selective absorption film
CN107382084A (zh) 一种太阳光波段增透疏水玻璃及其制备方法