本发明属于化学技术领域,具体涉及一种电解工艺及设备。 应用电化学沉积技术在集热板的表面形成一层太阳能选择性吸收膜,通常是将按所需尺寸加工后的铝或铝合金基材在高于50℃的温度下进行除油和碱腐蚀予处理-阳极氧化-电解着色-接近沸腾的纯水中浸渍封孔。整个工艺过程为间断作业,能耗高,而且对纯水的水质要求高。否则膜的表面产生一种白色“封闭华”,影响表面光洁度。日本公开特许公报昭57-21755公开了一种太阳能集热板的连续制造方法,它是将厚度为5~500μ的卷形铝箔经阳极氧化处理后,在含有金属盐的溶液中进行电解处理,使表面形成黑色的太阳能选择性吸收膜,再经干燥之后与厚度为100μ~1mm的铁、铜等金属复合成一体,以增加铝箔的强度和提高吸热率。该发明的特点是生产过程连续化,但缺点是采暖复合异种金属和控制较高的处理液温度(35-80℃)及浓度,以提高太阳能集热板的强度,其工艺较复杂也不经济。
本发明的目的是要提供一种太阳能选择性吸收膜的制造方法及设备。用该方法在较低地温度及处理液浓度的条件下,对铜铝复合条带连续地进行电化学处理,可使条带表面形成光学性能优良的太阳能选择性吸收膜。
为了达到上述目的:处理液槽设计成具有上下两层结构,太阳能集热板采用两边呈瓦楞形中部夹层有铜管的铜铝复合条带,该条带铝材为纯铝或工业纯铝或铝镁合金。工艺过程为:成卷铜铝复合条带由开卷机开卷后连续地进入各槽,依次进行予处理、直流阳极氧化、交流电解着色和冷封闭处理,使条带表面形成具有太阳能选择性吸收膜,通过滚轮在条带两面覆盖塑料保护膜,再进入收卷机,形成成卷产品。
各处理液浓度及温度:
予处理液-含氢氧化钠10-50g/L,市售去油剂10-50g/L,碳酸钠0-40g/L,碳酸氢钠10-30g/L,焦磷酸钠10-40g/L,液温20-50℃;
阳极氧化液为磷酸或磷酸和硫酸的混合液,其中磷酸35-200g/L,硫酸0-15g/L,氧化温度20-40℃;
电解着色液主要为金属盐溶液,金属盐可以是镍、钴、铜、锡的硫酸盐或上述两种金属盐的混合物,其中金属盐30-100g/L,硼酸20-40g/L,温度20-40℃;
冷封闭液为市售的Ni-F冷封闭液,封闭温度20-45℃,封闭时间3-20分钟。
由于本发明方法采取条带在槽中竖立运行,因而条带不凹折,同时在电化学处理过程中产生的气泡能顺利逸出,保证了膜的质量。
使用时,进行流道吹胀,即将复合在铝材条带中的铜管吹起,并按要求切断后直接组装成太阳能集热器。
本发明的优点:
(1)整个制造过程在50℃以下的液温中进行,与现有技术相比能耗低;
(2)本发明的予处理液可除油、防腐蚀同槽进行,与现有两步处理方法相比工艺过程简单;
(3)本发明方法制得的太阳能选择性吸收膜具有优良的光学性能,其吸收率α>0.9,放射率ε<0.20,并且有一定的耐腐蚀性能。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
图(1),是本发明太阳能选择性吸收膜制造工艺流程示意图;
图(2),是本发明制造方法的专用设备剖视图;
图(3),是图(2)的侧视图。
实施例,如图(1)成卷的铜铝复合条带8竖立放置,经开卷机开卷后,由滚轮牵引连续地依次进入槽1、槽2、槽3和槽4进行电化学处理,槽1为除油和碱腐蚀的予处理,除去条带表面的油污和自然氧化膜;槽2应用直流电进行阳极氧化处理,使条带表面形成多孔性阳极氧化膜;第3槽应用交流电源进行电解处理,将析出的金属沉积在氧化膜的微孔中,使条带表面形成太阳能选择性吸收膜;经槽4冷封闭液进行封孔,使条带表面未被金属沉积填满的微孔封闭,最好经滚轮6在条带两面覆盖塑料保护膜5,进入收卷机(图中未表示)制得具有太阳能选择性吸收膜的成卷铜铝复合条带7。
所用处理液浓度及温度举以下几例:
予处理液为:
实施例1 实施例2 实施例3
氢氧化钠(g/L) 50 10 20
市售去油剂(g/L) 10 50 30
碳酸钠(g/L) 0 40 20
碳酸氢钠(g/L) 10 30 0
焦磷酸钠(g/L) 10 40 20
液温(℃) 20 50 30
阳极氧化液为磷酸或磷酸和硫酸的混合液,其中,
实施例1 实施例2 实施例3
磷酸(g/L) 35 200 80
硫酸(g/L) 0 15 4
氧化温度(℃) 38 20 28
电解着色液为金属盐和硼酸溶液,金属盐可以是镍、钴、铜、锡中的一种硫酸盐或两种硫酸盐的混合液,其中,
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4
硫酸镍(g/L) 30 100 50 25
硫酸钴(g/L) 0 0 0 5
硼酸(g/L) 20 40 25 25
温度(℃) 35 20 28 24
Ni-F冷封闭液,其
实施例1 实施例2
封闭温度(℃) 25 35
封闭时间(分) 10 5
本发明方法用的予处理液槽1,阳极氧化液槽2,电解着色液槽3,冷封闭液槽4,其结构如图(2)、图(3)所示,它是由上下两层槽组合成,上层槽1相对的两侧面各有一窄缝1-1,下层槽1-2有连接输送装置9〔见图(1)〕的开孔1-3。
在运行过程中,条带8竖立放置,由滚轮牵引进入上层槽一侧的窄缝,通过槽中处理液后从槽的另一侧窄缝导出,再进入下一槽。条带8在槽中移动时,溶液由上层槽窄缝1-1流入下层槽1-2内,再用输送装置9将溶液返回上层槽,以保持槽中规定的液面。