專利名稱：一種鋁基大面積電鍍黑鉻太陽(yáng)能集熱板的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能集熱板的制備方法，更具體地說(shuō)，涉及一種以鋁為基板的大面積電鍍黑鉻太陽(yáng)能集熱板制備方法。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能是一種取之不盡用之不竭的清潔能源，然而由于其到達(dá)地球后能量密度 小，給大規(guī)模的開(kāi)發(fā)利用帶來(lái)困難。這就決定了太陽(yáng)能直接用于日常生活和工業(yè)生產(chǎn)前，必 須提高太陽(yáng)能的能量密度。在太陽(yáng)能利用方面，太陽(yáng)能集熱器是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的核心部 分。高效率的太陽(yáng)能集熱器必須考慮使熱幅射損失減少到最低，即對(duì)太陽(yáng)幅射能量的吸收 率很高，而自身紅外輻射率很低，能夠把低品位的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成高品位的熱能。實(shí)踐證明， 各種光譜選擇性涂層是實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的有效措施。從上世紀(jì)五十年代太陽(yáng)能選擇性吸收涂層的設(shè)想提出至今，科研人員對(duì)此進(jìn)行了 大量的研究，涂層類型和制備方法已經(jīng)多種多樣。目前，根據(jù)吸收原理和涂層結(jié)構(gòu)的不同， 選擇性吸收涂層主要有體吸收型涂層、干涉型吸收涂層、金屬_電介質(zhì)復(fù)合涂層、表面結(jié)構(gòu) 型吸收涂層等種類，制備方法主要有涂料法、電鍍法、電化學(xué)法、CVD法和真空鍍膜法等。在 太陽(yáng)能選擇性吸收涂層制備中，黑鎳由于有良好的光吸收性和穩(wěn)定性而作為吸收劑被廣泛 應(yīng)用，如太陽(yáng)能學(xué)報(bào)，2001，22 443-447就報(bào)道了一種黑鎳涂層的制備方法，并對(duì)其光學(xué)性 能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，該涂層具有良好的太陽(yáng)能吸收效果。但黑鎳鍍層的缺點(diǎn)是容易脆 碎，而且耐蝕性差，不能承受惡劣環(huán)境和戶外長(zhǎng)期使用。目前的研究表明，在各種黑色鍍層中，黑鉻的光學(xué)性質(zhì)是最好的，而且有耐熱、耐 腐蝕、耐氣候變化的特點(diǎn)。通常黑鉻鍍層是通過(guò)電鍍方式在極板上沉積出來(lái)，目前使用的黑 鉻電解液中一般都含有高濃度的六價(jià)鉻離子，這是對(duì)環(huán)境極為有害的物質(zhì)。另一方面，由于 電鍍黑鉻應(yīng)用的電流密度較高，現(xiàn)有的工藝和設(shè)備均只能在小尺寸的極板(< 0. 5m2)上進(jìn) 行電鍍處理，才能保證鍍層的均勻和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種以環(huán)保型的三價(jià)鉻為電解液的電鍍黑鉻太陽(yáng)能集熱 板的制備方法，本發(fā)明同時(shí)解決了在大面積鋁板上電鍍黑鉻的工藝難題。本發(fā)明的另一貢獻(xiàn)是找到了一種電鍍黑鉻太陽(yáng)能集熱板的制備方法，該方法步驟 簡(jiǎn)單易操作，可工業(yè)化生產(chǎn)，。本發(fā)明的另一貢獻(xiàn)是找到了 一種用于電鍍黑鉻太陽(yáng)能集熱板的電解液配方，能有 效的提高太陽(yáng)能集熱板的熱效率。本發(fā)明所提供的三價(jià)鉻電鍍黑鉻的電解液配方各組分濃度為三氯化鉻 (CrCl3 ·6Η20) 150 250 克 / 升，氯化銨(NH4Cl) 20-35 克 / 升，草酸(C2H2O4 ·2Η20) 1 5 克 /升，乙酸銨(CH3COONH4) 5 8克/升，硼酸(H3BO3) 15 25克/升，氯化鐵(FeCl3) 0. 3 2克/升。
上述電解液配方的主鹽為三氯化鉻，發(fā)黑劑為草酸，或者是草酸和乙酸銨的混合 物，無(wú)機(jī)添加劑為氯化鐵。本發(fā)明是通過(guò)以下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)在1 3平方米的鋁板上通過(guò)三價(jià)鉻電鍍黑鉻工藝，電鍍出黑鉻涂層極板經(jīng)過(guò)后 處理得到太陽(yáng)能集熱板。(1)鋁板的鍍前處理在鋁板的背面焊接與鋁板等長(zhǎng)、直徑為1 3cm的銅管，其 中銅管間距為10 20cm ；對(duì)鋁板進(jìn)行充分的除油和清洗，除油是將純鋁或鋁合金極板浸泡 在堿性溶液中5 10分鐘，清洗是分別用熱水和冷水將已除油的鋁板清洗2 3遍，(2)三價(jià)鉻電鍍黑鉻將極板與電源負(fù)極相連，充分浸泡在電解液中進(jìn)行電鍍，電 鍍的工藝條件為工作溫度15 35，鍍液pH值1 3，電流密度為30 50安/平方分米， 鋁板背面銅管全部通電形成陽(yáng)極分布，將鋁板充分浸泡在電解液中進(jìn)行大面積電鍍。(3)后處理最后將鍍有黑鉻涂層極板在一定溫度下保溫烘干，加膜后可得到太 陽(yáng)能集熱板。所述鋁板的鍍前處理步驟中的除油液配方為氫氧化鈉(NaOH)50-80 (g/L)碳酸鈉(Na2CO3)20-40 (g/L)磷酸三鈉(Na3PO4· 12H20) 5-20 (g/L)溫度(V)60-100。所述三價(jià)鉻電鍍黑鉻步驟中所用的電解液配方為三氯化鉻100 300克/升氯化銨10-50克/升硼酸10 50克/升無(wú)機(jī)添加劑0. 3 2克/升發(fā)黑劑。所述三價(jià)鉻電鍍黑鉻步驟中所用的電解液配方優(yōu)選為三氯化鉻150 250克/升氯化銨20-35克/升硼酸15 25克/升無(wú)機(jī)添加劑0. 3 2克/升發(fā)黑劑。其中步驟中發(fā)黑劑為草酸，或者草酸和乙酸銨的混合物，無(wú)機(jī)添加劑為氯化鐵。草 酸濃度為1 10克/升，乙酸銨濃度為1 10克/升；或者草酸濃度為1 5克/升，乙 酸銨濃度為5 8克/升。所述黑鉻涂層厚度控制在10 50 μ m,涂層顏色呈灰黑色或黑 色。本發(fā)明首次提出在大 面積鋁板上電鍍黑鉻鍍層，并將環(huán)保型三價(jià)鉻電鍍黑鉻工藝 應(yīng)用于制備太陽(yáng)能吸熱涂層。該技術(shù)不僅可以在1 3平方米的鋁板上制備高效的太陽(yáng)能 吸熱涂層，而且采用環(huán)保型電解液，設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝操作簡(jiǎn)單易行。由于采用了上述的制備 方法，所制備的太陽(yáng)能吸熱涂層厚度為20 μ m，涂層顏色呈黑色，在可見(jiàn)光波段的吸收率可 達(dá)0. 96以上。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書 所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明也可通過(guò)其他不同的具體實(shí)例 加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在不背離本發(fā)明的目 的下進(jìn)行各種修飾與變更。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明實(shí)施例1本發(fā)明的太陽(yáng)能集熱板的制備方法，是在2m2的鋁板上通過(guò)三價(jià)鉻電鍍黑鉻工藝， 電鍍出黑鉻涂層極板經(jīng)過(guò)后處理得到太陽(yáng)能集熱板。其可以通過(guò)以下步驟來(lái)得到太陽(yáng)能集熱板，首先在鋁板的背面焊接與鋁板等長(zhǎng)、 直徑為2cm的銅管，其中銅管間距為15cm ；第一步鋁板的除油處理除油液配方氫氧化鈉(NaOH)70 (g/L)碳酸鈉(Na2C03)30 (g/L)磷酸三鈉(Na3P04 12H20) 10 (g/L)溫度(°C)85將面積為2m2的鋁極板浸泡在除油液中5 10分鐘，鋁極板經(jīng)過(guò)浸泡后，鋁極板 表面除油拋光。第二步清洗分別用熱水和冷水將已進(jìn)行除油處理的鋁板清洗2 3遍。第三步電鍍黑鉻將極板與電源負(fù)極相連，充分浸泡在電解液中進(jìn)行電鍍，電鍍的工藝條件為工作 溫度25°C，鍍液pH值2，電流密度為40安/平方分米，陽(yáng)極材料為石墨，鋁板背面銅管全部 通電形成陽(yáng)極分布，將鋁板充分浸泡在電解液中進(jìn)行大面積電鍍。電解液配方條件如下三氯化鉻(CrCl3 6H20) 200 克 / 升氯化銨(NH4C1)20 克 / 升草酸(C2H204 2H20)2 克 / 升乙酸銨(CH3C00NH4)5 克 / 升硼酸(H3B03)15 克 / 升第四步后處理將鍍有黑鉻涂層的極板在60°C下烘干，加膜后可得到太陽(yáng)能集熱板。所得到的太 陽(yáng)能集熱板涂層厚度在12 y m，涂層顏色呈灰黑色或黑色。所制備的太陽(yáng)能吸熱涂層吸收率 為 0. 965。實(shí)施例2本發(fā)明的太陽(yáng)能集熱板的制備方法，是在2m2的鋁板上通過(guò)三價(jià)鉻電鍍黑鉻工藝， 電鍍出黑鉻涂層極板經(jīng)過(guò)后處理得到太陽(yáng)能集熱板。其可以通過(guò)以下步驟來(lái)得到太陽(yáng)能集熱板，首先在鋁板的背面焊接與鋁板等長(zhǎng)、
5直徑為2cm的銅管，其中銅管間距為15cm ；其可以通過(guò)以下步驟來(lái)得到太陽(yáng)能集熱板第一步鋁板的除油處理除油液配方氫氧化鈉(NaOH)70 (g/L)碳酸鈉(Na2C03)30 (g/L)磷酸三鈉(Na3P04 12H20) 10 (g/L)溫度(°C)85將面積為2m2的鋁極板浸泡在除油液中5 10分鐘，鋁極板經(jīng)過(guò)浸泡后，鋁極板 表面除油拋光。第二步清洗分別用熱水和冷水將已進(jìn)行除油處理的鋁板清洗2 3遍。第三步電鍍黑鉻將極板與電源負(fù)極相連，充分浸泡在電解液中進(jìn)行電鍍，電鍍的工藝條件為工作 溫度25°C，鍍液pH值2，電流密度為40安/平方分米，陽(yáng)極材料為石墨，鋁板背面銅管全部 通電形成陽(yáng)極分布，將鋁板充分浸泡在電解液中進(jìn)行大面積電鍍。電解液配方條件如下三氯化鉻(CrCl3 6H20)150 克 / 升氯化銨(NH4C1)10 克 / 升草酸(C2H204 2H20)1 克 / 升乙酸銨(CH3C00NH4)2 克 / 升硼酸(H3B03)10 克 / 升第四步后處理將鍍有黑鉻涂層的極板在60°C下烘干，加膜后可得到太陽(yáng)能集熱板。所得到的太陽(yáng)能集熱板涂層厚度在18 U m，涂層顏色呈灰黑色或黑色。所制備的太 陽(yáng)能吸熱涂層吸收率為0. 968。實(shí)施例3本發(fā)明的太陽(yáng)能集熱板的制備方法，是在3m2的鋁板上通過(guò)三價(jià)鉻電鍍黑鉻工藝， 電鍍出黑鉻涂層極板經(jīng)過(guò)后處理得到太陽(yáng)能集熱板。其可以通過(guò)以下步驟來(lái)得到太陽(yáng)能集熱板，首先在鋁板的背面焊接與鋁板等長(zhǎng)、 直徑為2cm的銅管，其中銅管間距為15cm ；其可以通過(guò)以下步驟來(lái)得到太陽(yáng)能集熱板第一步鋁板的除油處理除油液配方氫氧化鈉(NaOH)70 (g/L)碳酸鈉(Na2C03)30 (g/L)磷酸三鈉(Na3P04 12H20) 10 (g/L)溫度(°C)85將面積為2m2的鋁極板浸泡在除油液中5 10分鐘，鋁極板經(jīng)過(guò)浸泡后，鋁極板 表面除油拋光。
第二步清洗分別用熱水和冷水將已進(jìn)行除油處理的鋁板清洗2 3遍。第三步電鍍黑鉻將極板與電源負(fù)極相連，充分浸泡在電解液中進(jìn)行電鍍，電鍍的工藝條件為工作 溫度20°C，鍍液pH值1. 5，電流密度為35安/平方分米，陽(yáng)極材料為石墨，鋁板背面銅管 全部通電形成陽(yáng)極分布，將鋁板充分浸泡在電解液中進(jìn)行大面積電鍍。電解液配方條件如 下三氯化鉻(CrCl3 6H20)250 克 / 升氯化銨(NH4C1)35 克 / 升草酸(C2H204 2H20)5 克 / 升乙酸銨(CH3C00NH4)8 克 / 升硼酸(H3B03)25 克 / 升第四步后處理將鍍有黑鉻涂層的極板在60°C下烘干，加膜后可得到太陽(yáng)能集熱板。所得到的太陽(yáng)能集熱板涂層厚度在25 ym，涂層顏色呈灰黑色或黑色。所制備的太 陽(yáng)能吸熱涂層吸收率為0. 971。實(shí)施例4本發(fā)明的太陽(yáng)能集熱板的制備方法，是在3m2的鋁板上通過(guò)三價(jià)鉻電鍍黑鉻工藝， 電鍍出黑鉻涂層極板經(jīng)過(guò)后處理得到太陽(yáng)能集熱板。其可以通過(guò)以下步驟來(lái)得到太陽(yáng)能集熱板，首先在鋁板的背面焊接與鋁板等長(zhǎng)、 直徑為2cm的銅管，其中銅管間距為15cm ；其可以通過(guò)以下步驟來(lái)得到太陽(yáng)能集熱板
0107]第一步鋁板的除油處理
0108]除油液配方
0109]氫氧化鈉(NaOH)70 (g/L)
0110]碳酸鈉(Na2C03)30 (g/L)
0111]磷酸三鈉(Na3P04 12H20)10 (g/L)
0112]溫度(°C)85將面積為2m2的鋁極板浸泡在除油液中5 10分鐘，鋁極板經(jīng)過(guò)浸泡后，鋁極板 表面除油拋光。第二步清洗分別用熱水和冷水將已進(jìn)行除油處理的鋁板清洗2 3遍。第三步電鍍黑鉻將極板與電源負(fù)極相連，充分浸泡在電解液中進(jìn)行電鍍，電鍍的工藝條件為工作 溫度20°C，鍍液pH值1. 5，電流密度為35安/平方分米，陽(yáng)極材料為石墨，鋁板背面銅管 全部通電形成陽(yáng)極分布，將鋁板充分浸泡在電解液中進(jìn)行大面積電鍍。電解液配方條件如 下三氯化鉻(CrCl3 6H20)180 克 / 升氯化銨(NH4C1)30 克 / 升0120]草酸(C2H204 2H20)
0121]乙酸銨(CH3C00NH4)
0122]硼酸(H3B03)
4克/升 7克/升 18克/升第四步后處理將鍍有黑鉻涂層的極板在60°C下烘干，加膜后可得到太陽(yáng)能集熱板。所得到的太陽(yáng)能集熱板涂層厚度在26 ym，涂層顏色呈灰黑色或黑色。所制備的太 陽(yáng)能吸熱涂層吸收率為0. 963。實(shí)施例5本發(fā)明的太陽(yáng)能集熱板的制備方法，是在3m2的鋁板上通過(guò)三價(jià)鉻電鍍黑鉻工藝， 電鍍出黑鉻涂層極板經(jīng)過(guò)后處理得到太陽(yáng)能集熱板。其可以通過(guò)以下步驟來(lái)得到太陽(yáng)能集熱板，首先在鋁板的背面焊接與鋁板等長(zhǎng)、 直徑為2cm的銅管，其中銅管間距為15cm ；其可以通過(guò)以下步驟來(lái)得到太陽(yáng)能集熱板第一步鋁板的除油處理除油液配方氫氧化鈉(NaOH)70 (g/L)碳酸鈉(Na2C03)30 (g/L)磷酸三鈉(Na3P04 12H20) 10 (g/L)溫度(°C)85將面積為2m2的鋁極板浸泡在除油液中5 10分鐘，鋁極板經(jīng)過(guò)浸泡后，鋁極板 表面除油拋光。第二步清洗分別用熱水和冷水將已進(jìn)行除油處理的鋁板清洗2 3遍。第三步電鍍黑鉻將極板與電源負(fù)極相連，充分浸泡在電解液中進(jìn)行電鍍，電鍍的工藝條件為工作 溫度20°C，鍍液pH值1. 5，電流密度為35安/平方分米，陽(yáng)極材料為石墨，鋁板背面銅管 全部通電形成陽(yáng)極分布，將鋁板充分浸泡在電解液中進(jìn)行大面積電鍍。電解液配方條件如 下三氯化鉻(CrCl3 6H20)280 克 / 升氯化銨(NH4C1)45 克 / 升草酸(C2H204 2H20)8 克 / 升乙酸銨(CH3C00NH4)10 克 / 升硼酸(H3B03)24 克 / 升第四步后處理將鍍有黑鉻涂層的極板在60°C下烘干，加膜后可得到太陽(yáng)能集熱板。所得到的太陽(yáng)能集熱板涂層厚度在36 ym，涂層顏色呈灰黑色或黑色。所制備的太 陽(yáng)能吸熱涂層吸收率為0. 961。將上述太陽(yáng)能集熱板用于制備太陽(yáng)能集熱器，其外形尺寸為 2000X1000X80 (mm)，太陽(yáng)能集熱板黑鉻涂層吸收率達(dá)到95% 士2%、發(fā)射率為4% 士 1%，
8玻璃蓋板采用特種智能鋼化玻璃，蓋板玻璃的透光率>92%，集熱器的熱效率達(dá)到了 60%。本發(fā)明的制備方法是通過(guò)流程上的設(shè)計(jì)，電解液配方的選擇等因素，來(lái)實(shí)現(xiàn)大面 積電鍍黑鉻太陽(yáng)能集熱板，而且所獲得的大面積電鍍黑鉻太陽(yáng)能集熱板具有非常高的熱效率。上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用本發(fā) 明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以很快地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的 一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施 例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對(duì)于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種鋁基大面積電鍍黑鉻太陽(yáng)能集熱板的制備方法，其特征在于在1～3平方米的鋁板上通過(guò)三價(jià)鉻電鍍黑鉻工藝，電鍍出黑鉻涂層極板經(jīng)過(guò)后處理得到太陽(yáng)能集熱板。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的制備方法，其特征是其包括具體步驟如下(1)鋁板的 鍍前處理在鋁板的背面焊接與鋁板等長(zhǎng)、直徑為1 3cm的銅管，其中銅管間距為10 20cm ；對(duì)鋁板進(jìn)行充分的除油和清洗，除油是將純鋁或鋁合金極板浸泡在堿性溶液中5 10分鐘，清洗是分別用熱水和冷水將已除油的鋁板清洗2 3遍；(2)三價(jià)鉻電鍍黑鉻將極板與電源負(fù)極相連，充分浸泡在電解液中進(jìn)行電鍍，電鍍的 工藝條件為工作溫度15 35°C，鍍液pH值1 3，電流密度為30 50安/平方分米，鋁 板背面銅管全部通電形成陽(yáng)極分布，將鋁板充分浸泡在電解液中進(jìn)行大面積電鍍；(3)后處理最后將鍍有黑鉻涂層極板在一定溫度下保溫烘干，加膜后可得到太陽(yáng)能 集熱板。
3.根據(jù)權(quán)利要求書2所述的制備方法，其特征是所述鋁板的鍍前處理步驟中的除油 液配方為氫氧化鈉 50-80克/升 碳酸鈉 20-40克/升 磷酸三鈉 5-20克/升 溫度(°C ) 60-100。
4.根據(jù)權(quán)利要求書2所述的制備方法，其特征是所述三價(jià)鉻電鍍黑鉻步驟中所用的 電解液配方為三氯化鉻 100 300克/升 氯化銨10-50克/升硼酸10 50克/升無(wú)機(jī)添加劑 0. 3 2克/升 發(fā)黑劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求書4所述的制備方法，其特征是所述三價(jià)鉻電鍍黑鉻步驟中所用的 電解液配方為三氯化鉻 150 250克/升 氯化銨20-35克/升硼酸15 25克/升無(wú)機(jī)添加劑 0. 3 2克/升 發(fā)黑劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求書5所述的制備方法，其特征是所述發(fā)黑劑為草酸，或者草酸和乙酸 銨的混合物，無(wú)機(jī)添加劑為氯化鐵。
7.根據(jù)權(quán)利要求書6所述的制備方法，其特征是草酸濃度為1 10克/升，乙酸銨 濃度為1 10克/升；或者草酸濃度為1 5克/升，乙酸銨濃度為5 8克/升。
8.根據(jù)權(quán)利要求書1至7任一所述的制備方法，其特征是所述黑鉻涂層厚度控制在 10 50 μ m,涂層顏色呈灰黑色或黑色。
全文摘要
本發(fā)明為一種鋁基大面積電鍍黑鉻太陽(yáng)能集熱板的制備方法。本發(fā)明的制備方法是利用三價(jià)鉻電鍍黑鉻工藝在大面積鋁板上制備高效的太陽(yáng)能吸熱涂層，采用環(huán)保型電解液，設(shè)備簡(jiǎn)單，工藝操作簡(jiǎn)單易行，可在1～3平方米的鋁板上電鍍黑鉻太陽(yáng)能吸熱涂層，涂層厚度控制在10～50μm，涂層顏色呈灰黑色或黑色，可見(jiàn)光波段范圍內(nèi)吸收率可達(dá)0.96以上。
文檔編號(hào)F24J2/50GK101864582SQ201010172230
公開(kāi)日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月12日
發(fā)明者周雄峰 申請(qǐng)人:上海哲能赫太陽(yáng)能設(shè)備有限公司