Eljárás szelektív bevonattal
C25D11 / 10 - tartalmazó szerves savat
A tulajdonosok a szabadalmi RU 2393275:
Bespalova Jeanne I. (RU)
Dyachishin Anatolij Silvestrovich (RU)
Klushin Victor A. (RU)
A találmány tárgya napenergia mérnöki és fel lehet használni a napkollektorok használt fűtési és hűtési lakó- és ipari épületek és növények. Az eljárás magában foglalja az előzetes zsírtalanítás, maratás és a felületi bevonat elektrokémiailag. Ebben a további lépést hajtunk végre maratása után a felület a lazítás lépése kémiai galvanizálására egy alkáli oldattal, majd eltávolítjuk a cinkkel foszforsav oldatban, és a bevonási eljárás hajtjuk végre egy aszimmetrikus váltakozó áram egy arány átlagos katódos és anódos áramok 1,5: 1 és feszültség 8-15 segítségével elektrolit hőmérsékleten 25 ± 5 ° C-on az alábbi összetételű, g / l: Al2 (SO4) 3 · 18H2 O 35,0; NiSO4 · 7H2 O 35,0; Formalin 1,5; citromsav 1,0. A műszaki hatás hatékonyságának növelése a napenergia átalakítási hővé kollektor és költségeinek csökkentése a bevonat. 1. táblázat.
A találmány tárgya napenergia mérnöki és fel lehet használni a napkollektorok használt fűtési és hűtési lakó- és ipari épületek és növények.
Szelektív bevonatok - optikai bevonatok Ajánlott alkalmazás külső felületét az abszorbens napkollektor, amely átalakítja az elektromágneses sugárzás a nap hővé.
A hatékonyságot mérhető sejtfelszíni szelektív abszorpciós együttható Ac napenergia relatív emissziós ε hosszú hullámú hősugárzást és az arány a abszorptivitás hogy emisszióképesség Ac / ε.
Annak érdekében, magas hatékonyságot a napelem az szükséges, hogy a relatív felülete a szerves kollektor abszorpciós együttható spektrumában napsugárzás Ac közeledik 1,0, integráló erősítés és a relatív intrinsic sugárzás kollektor felülete 8, szemben a nap, a felületi hőmérséklete 50-200 ° a közeledik a nulla értéket. Minél magasabb az Al / ε-érték, annál hatékonyabb kollektor alakítja elektromágneses sugárzás a nap hővé.
Az ilyen bevonatok különböző módszereket a gőzfázisból - kémiai és elektrokémiai.
Szelektív bevonatok kell vetni a lehetőségét, hogy ezek alkalmazása az adott anyag a hő, amely a használt különböző anyagok, mint a fémek: alumínium, acél, nikkel, titán, ezüst, réz és mások.
A alumínium használata megtalálta a legelterjedtebb használata miatt a specifikus fizikai-mechanikai és thermophysical jellemzőket viszonylag alacsony költséggel.
Költség egy fontos tényező, mivel a szelektív bevonatok vagy csökkenti a költségek más elemei a napkollektor vagy kollektor javítja a teljesítményt azáltal, hogy növeli a működési hőmérséklet nyert napkollektor vagy növelésével teljes összegét elnyelt energia.
Eljárás többrétegű bevonattal egy napkollektor belső felületén egy henger alumínium fóliából (szabadalom RU №2133928), amely tartalmaz permetezés egy réteg titán majd reaktív porlasztással vákuumban egy réteg sztöchiometrikus titán metalloid által termelt reaktív porlasztással atmoszférában N2 vagy CO2 parciális nyomása minden gáz tartományban (2,5-8,0) x 10 -2 Pa, majd lerakódása amorf széntartalmú anyagok parázsfénykisülést vákuumot a gőz vagy szerves elementoo rganicheskih vegyületek parciális nyomása 10 és 20 Pa.
A kapott bevonat ilyen módon kellően alacsony emissziós (ε≈0,04), de elég nagy abszorpciós együttható a szoláris spektrum (Ac = 0,94), amely végül biztosítja a kívánt hatékonyságot a kollektor. Továbbá, a használata ez a módszer korlátozott a komplexitás és többlépcsős bevonási folyamatot a speciális gáz környezetben (CO2 vagy N2) és nagyvákuumban, és a komplex feldolgozó berendezések és a multiplex kabátok minőség-ellenőrzés során a folyamat.
Az is ismert (szabadalom RU №2044964), amelynek lényege abban áll, szekvenciális lerakódását két réteg parázsfénykisülést gőzök a szerves vagy fémorganikus vegyületek, hogy a fém felületét a kollektor. A bevonat egy fém alsó réteg, amely része a kollektor felülete néz a nap, az első felhordott parázsfénykisülést benzolban nyomású gőzt a 10 -2 Hgmm a kisülési áram sűrűsége 0,7 A / m 2. A belső égésű kisülési feszültség 4,0 kV frekvenciája 50 Hz.
Bevonatok ilyen eljárással előállított a következő tulajdonságokkal rendelkeznek: Ac ≈0,92-0,94; ε≈0,07-0,08, amely jelzi, hogy a magas hatásfok. De ez a módszer önmagában a bevonatok előállítására meglehetősen bonyolult és nem biztonságos, mivel a lerakódás eljárást végzik benzol gőz ködfénykisüléssel és komplikált speciális berendezések gyártása, ami nagyban növeli a költségeit a késztermék.
A legegyszerűbb a végrehajtás tekintetében az ipari méretekben, az elektrokémiai módszer alkalmazása a funkcionális bevonatok, ami egyben a legkevésbé költséges.
Ismert például, az ismertetett módszer A. №802409 és tartalmaz előre előkészítésével a fém felületén lerakódó nem porózus réteg tartalmazó oldatban bórsav, borkősav vagy citromsav és / vagy sói hőmérsékleten 5-45 ° C-on, a DC feszültség 30-100 V, majd alkalmazása a porózus réteg oldatban anionokat tartalmazó hat vegyértékű króm hőmérsékleten 40-50 ° C-on, és egy DC feszültséget 20-80 V 20-90 percig, majd festés egy elektrokémiai fémsó megoldásokat.
Együtt a előnye ennek a módszernek kell különíteni, és a hátrányai, mint például a többlépéses, időtartam, nagyfeszültségű a folyamat során, és ennek eredményeként, viszonylag nagy energiafogyasztás.
Egy prototípus tartjuk az elektrokémiai bevonási eljárás, számú szabadalmi leírásban ismertetett RU №2096534, amely bevonat egy elektromos szikra kisülés galvanosztatikus üzemmódban állandó áramsűrűség, 3-10 A / dm2 5-20 percen át egy véges feszültség képező 90- 150 V-a-alumínium-vizes elektrolit oldatot, amely nátrium-dihidrogén-foszfát, kálium-ferricianid, nátrium-volframát vagy molibdát.
Hátrányai módjai közé tartozik a viszonylag magas áramsűrűség és feszültség a réteg, ami jelentős energiafogyasztást, valamint a magas költségek a vegyi anyagok gyártásához használt elektrolitok.
A műszaki megoldandó probléma A jelen találmány által, egy eljárás szelektív bevonattal, hogy javítsák a hatékonyságot a konverziós napenergia kollektor hővé növelésével az integrál abszorpciós koefficiens Ac és csökkenti az integrál emissziós ε bevonat csökkenő bevonattal költségek optimalizálásával a folyamat segítségével alapfelszereltség és a költségek csökkentése az energia és vegyszer.
A probléma megoldódott segítségével elektrokémiai előállítására szolgáló eljárás szelektív bevonatot, amely lépés után a maratási lépést lazítás felületek, amely egy kémiai galvanizálására egy alkáli oldattal, majd eltávolítjuk a cinkkel foszforsav oldatban, és a bevonási eljárás előnyét a váltakozó aszimmetrikus áram aránya az átlagos katód és egy anód jelenlegi 1,5: 1, a feszültség a 8 és 15, és használatával egy elektrolit hőmérsékletét 25 ± 5 ° C-on az alábbi összetételű, g / l:
Citromsav - 1,0
Az eljárás a következő lépéseket tartalmazza:
- zsírtalanító oldat nátrium-dikromátot (Na2 Cr2 O7) vízben (10 g / l).
Nátrium-dikromátot be, hogy növelje az elektromos vezetőképesség az oldat, csökkentése hidrogénfelvétel és alumínium gátlójaként korrózió alumínium ötvözetek. Ezt alkalmazzák, mint a leggazdaságosabb Himreaktiv zsírtalanító oldat adott folyamat számára.
- marató készítmény oldatban, g / l:
salétromsav (HNO3) - 450-500;
réz-szulfát (CuSO4 · 5H2 O) - 30-40;
nátrium-nitrát (NaNO3) - 5-10.
A koncentráció salétromsavat veszünk a standard készítmény maratás deformálható alumíniumötvözetek. Réz-szulfát kerül bevezetésre termelt aktív helyeket a felületen alumínium redukciójával alumínium és réz annak későbbi maratási salétromsavval. A koncentráció a réz-szulfát van beállítva empirikusan. Beadott nátrium-nitrát annak a ténynek köszönhető, hogy a nátrium ionok katalizátor csökkentésére réz, alumínium felületén.
- lazítás felülete (kémiai galvanizálás).
Ennek lényege eljárás lényege, hogy az alumínium felületi réteg cink által letétbe kémiai galvanizálására egy lúgos oldat. Cink a felületre lerakódott által egyenetlenül a pre-aktív centrumok, és ezért eltávolítása után a cink-alumínium felülete szerez egy nagyon fejlett mikroszerkezet, hogy fokozza az abszorpciós együttható. Horganyzó végezzük vizes oldatban a kompozíció, g / l: NaOH - 134,0; ZnO - 34,0. A formáció az oldat fog bekövetkezni gdroksitsinkata: ZnO + 2NaOH + H2 O → Na2 [Zn (OH) 4].
Eltávolítása a réteg cink végezzük 30% -os vizes ortofoszforsav. Ebben az esetben, a kémiai galvanizálás alkalmazzuk kapjunk kifejlesztett felületen, és nem mint albevonatot későbbi rel.
- elektrokémiai bevonat
A folyamat zajlik egy aszimmetrikus váltakozó áram egy arány átlagos katódos és anódos áramok 1,5: 1, a feszültség a 8 és 15, és használatával egy elektrolit hőmérsékletét 25 ± 5 ° C-on az alábbi összetételű, g / l:
Citromsav - 1,0.
Segítségével aszimmetrikus áram:
- Ez előnyös, hogy a szelektív bevonatot, amely által okozott periodikus passziválása az elektród felületén, előre az anód időszakban, és a változó áramlások oldásával fémion a különböző részein a geometriai elrendezése az elektród felületén;
- Ez csökkenti a fogyasztást a folyamat legfeljebb 10 kW;
- Ez csökkenti a költségeket a szelektív bevonat a napkollektor panel;
- Ez lehetővé teszi, hogy kapjunk egy egyrétegű szelektív bevonattal.
Az elektrolit összetétel szelektív bevonat környezeti biztonság az alkalmazás megszüntetésével toxikus vegyületeket (nátrium-volframát és molebdata).
A javasolt módszer megszerzésének szelektív lefedettség van megvalósítva a következőképpen.
1. példa Szelektív elnyelő bevonatot visznek fel egy lemezre 30 × 30 × 0,5 mm, alumíniumból ötvözetből fokozatú 5 M. A előoxidáló termékek felületének elő a fent leírt eljárással. Ezután szelektív bevonatot viszünk fel a felületre a minták. Amint a sejt használt kémiai üveg főzőpohárba 200 ml; mérőelektródokkal - alumínium védjegy Egy 5 M. A keverést a elektrolit oldat alkalmazásával végeztük mágneses keverővel. Reagensek előállításához használt az elektrolit oldat volt jel „ch.d.a” vagy „kémiailag tiszta”. Oxidálást hajtunk végre egy arány amplitúdók a szekunder katód és az anód áramok 2: 1 és 8 V, a hőmérsékletet 25 ± 5 ° C-on, és a felvitel idejével 1,5 perc. Az abszorpciós koefficiens Ac alkalmazásával határoztuk photocolorimeter mark FM - 50 volt, 93,0%, és az emissziós ε, definiált termoradiometre TPM - ÉS - 8,0%. A bevonat vastagsága kisebb, mint 1 mikron.
2. példa Szelektív elnyelő bevonatot visznek fel egy lemezre 30 × 30 × 0,5 mm, alumíniumból ötvözetből fokozatú 5 M. A előoxidáló termékek felületének elő a fent leírt eljárással. Ezután szelektív bevonatot viszünk fel a felületre a minták. Amint a sejt használt kémiai üveg főzőpohárba 200 ml; mérőelektródokkal - alumínium védjegy Egy 5 M. A keverést a elektrolit oldat alkalmazásával végeztük mágneses keverővel. Reagensek előállításához használt az elektrolit oldat volt jel „ch.d.a” vagy „kémiailag tiszta”. Oxidálást hajtunk végre egy arány amplitúdói szekunder áramok a katód és az anód 1,5: 1, és a feszültség 10 V, a hőmérsékletet 25 ± 5 ° C-on, és a felvitel idejével 2,5 perc. Az abszorpciós együttható Ac alkalmazásával határozzuk photocolorimeter védjegy FM - 50 94,0%, és az emissziós ε, definiált termoradiometre TPM - ÉS - 6,0%. A bevonat vastagsága kisebb, mint 1 mikron.
3. példa Szelektív elnyelő bevonatot visznek fel egy lemezre 30 × 30 × 0,5 mm, alumíniumból ötvözetből fokozatú 5 M. A előoxidáló termékek felületének elő a fent leírt eljárással. Ezután szelektív bevonatot viszünk fel a felületre a minták. Amint a sejt használt kémiai üveg főzőpohárba 200 ml; mérőelektródokkal - alumínium védjegy Egy 5 M. A keverést a elektrolit oldat alkalmazásával végeztük mágneses keverővel. Reagensek előállításához használt az elektrolit oldat volt jel „ch.d.a” vagy „kémiailag tiszta”. Oxidálást hajtunk végre egy arány amplitúdók a szekunder katód és az anód áramok 3: 1 és a feszültség 15 V, a hőmérsékletet 25 ± 5 ° C-on, és a felvitel idejével 3,0 perc. Az abszorpciós koefficiens Ac alkalmazásával határoztuk photocolorimeter mark FM - 50 volt, 92,0%, és az emissziós ε, definiált termoradiometre TPM - és - 8,0%. A bevonat vastagsága kisebb, mint 1 mikron.
Így a legoptimálisabb megszerzésének feltételeit szelektív bevonatok módok 2. példa.
Összehasonlító feltételek és tulajdonságai a jelen bevonatok és az ismert módszerrel az 1. táblázatban megadott.