Способ получения оптически-селективного покрытия на поверхности алюминия или его сплава

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОПТИЧЕСКИ-СЕЛЕКТИВНОГО ПОКРЫТИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ АЛЮМИНИЯ ИЛИ ЕГО СПЛАВА(71) Заявитель Белорусский государственный университет(72) Авторы Свиридов Дмитрий Вадимович Свиридова Татьяна Викторовна(73) Патентообладатель Белорусский государственный университет(57) Способ получения оптически-селективного покрытия на поверхности алюминия или его сплава, включающий анодное окисление подложки из алюминия либо алюминиевого сплава и гальваническое осаждение никеля на переменном токе в порах слоя оксида, отличающийся тем, что при гальваническом осаждении поры в слое оксида заполняют никелем на 3/4 глубины и дополнительно осаждают смесь оксидно-гидроксидных соединений молибдена и вольфрама в соотношении 11 при воздействии ультразвука частотой 22 кГц. Изобретение относится к области создания оптически-селективных покрытий и может быть использовано при производстве солнечных коллекторов и других устройств конверсии энергии светового излучения. Эффективная трансформация энергии солнечного излучения в тепловую требует придания облучаемой поверхности селективных оптических свойств поверхность не только должна поглощать падающий свет видимого спектрального диапазона, но и обеспечивать низкую эффективность излучения в инфракрасном диапазоне. Указанная селективность обеспечивается либо за счет создания многослойных покрытий в виде пленки, поглощающей солнечный свет, но пропускающей инфракрасное излучение, которая наносится на основу с низким уровнем эмиссии в инфракрасном диапазоне 1, либо за счет использования в качестве материала покрытий пленок оксидов 2 и смешанных сульфидов 3 металлов, а также керметов 4 с низким коэффициентом отражения в видимом спектральном диапазоне и высоким коэффициентом отражения в инфракрасном диапазоне. Альтернативный подход состоит в создании поглощающих металлических поверхностей с развитой поверхностью, морфология которых обеспечивает низкий уровень излучения в тепловом диапазоне 1. В качестве прототипа 5 выбран способ получения оптически-селективного покрытия на алюминии за счет электрохимического окисления 13550 1 2010.08.30 его поверхности и осаждения никеля в порах оксидного слоя в переменно-токовом режиме. Покрытие такого рода характеризуется высоким коэффициентом поглощения в видимом спектральном диапазоне и низким коэффициентом эмиссии в инфракрасном диапазоне (последний не превышает 10 ), что обеспечивает высокую эффективность конверсии энергии светового излучения в тепловую. В то же время существенным недостатком таких покрытий является то обстоятельство, что никелевые волокна выступают за пределы поверхности оксидной матрицы-носителя, результатом чего является низкая механическая прочность получаемого таким образом оптически-селективного покрытия. Задача изобретения - разработка способа получения механически прочного оптическиселективного покрытия на поверхности алюминия и его сплавов. Поставленная задача решается тем, что в способе получения оптически-селективного покрытия на поверхности алюминия или его сплава, включающем анодное окисление подложки из алюминия либо алюминиевого сплава и гальваническое осаждение никеля на переменном токе в порах слоя оксида, при гальваническом осаждении поры в слое оксида заполняют никелем на 3/4 глубины и дополнительно осаждают смесь оксидногидроксидных соединений молибдена и вольфрама в соотношении 11 при воздействии ультразвука частотой 22 кГц. Сущность изобретения достигается за счет неполного заполнения гальванически осаждаемым никелем пор в слое оксида алюминия, дополнительного осаждения на поверхность никеля оксидно-гидроксидных соединений молибдена и вольфрама с последующим закрытием пор в оксидном слое. Анодное окисление поверхности алюминия (либо его сплавов) проводится на постоянном токе с использованием фосфорно-кислотного электролита, аналогичного использованному 5 и обеспечивающего образование в слое оксида большого числа случайно ориентированных пор елочкообразной структуры. Осаждение никеля в порах выполняется в переменно-токовом режиме с использованием боратного электролита 5. Для осаждения на поверхность никеля оксидно-гидроксидных соединений молибдена и вольфрама поверхность модифицированного никелем слоя оксида алюминия подвергается воздействию ультразвука в присутствии смеси поливольфрамовой и полимолибденовой кислот. Устья пор в полученном таким образом оптическиселективном покрытии полностью закрываются при длительном хранении, герметизируя поглощающие никелевые элементы, модифицированные осаждением оксидногидроксидных соединений молибдена и вольфрама. Пример 1. Пленка оксида алюминия выращивается на поверхности алюминия (99,95 ) в растворе фосфорной кислоты (15 мас. ) при напряжении 12 В. Толщина пленки составляет 4 мкм. Осаждение никеля в порах выполняется в переменно-токовом режиме (частота 50 Гц, напряжение 8 В) из электролита следующего состава 472 50 г/л 33 20 г/л глицерин 2,5 мл/л вода до 1 литра. Поры в оксиде заполняются никелем надлины. После завершения осаждения образец помещается в водный раствор смешанной поли-молибдено-вольфрамовой кислоты,полученный пропусканием смеси растворов 0,5 М 24 и 0,5 М 24 (11) через ионообменную колонку с катионитом КУ-2 в -форме, и подвергается обработке ультразвуком (22 кГц) в течение 1 мин. Величина оптического поглощения в видимом спектральном диапазоне составляет 96 , величина эмиссии на длине волны 10 мкм составляет 10 . Пример 2. Оптически-селективное покрытие получается, как в примере 1, но сонохимическое осаждение проводят из раствора полимолибденовой кислоты, полученного пропусканием 2 13550 1 2010.08.30 раствора 0,5 М 24 через колонку с катионитом КУ-2 в -форме. Величина оптического поглощения в видимом спектральном диапазоне составляет 88 , величина эмиссии на длине волны 10 мкм составляет 19 . Пример 3. Оптически-селективное покрытие получается, как в примере 1, но пленка оксида алюминия выращивается путем анодирования алюминиевого сплава АМГ-3. Величина оптического поглощения в видимом спектральном диапазоне составляет 96 , величина эмиссии на длине волны 10 мкм составляет 10 . Пример 4. Оптически-селективное покрытие получается, как в примере 1, но сонохимическое осаждение оксидно-гидроксидных соединений молибдена (вольфрама) не проводится. Величина оптического поглощения в видимом спектральном диапазоне составляет 65 , величина эмиссии на длине волны 10 мкм составляет 23 . Заявляемый способ позволяет получать оптически-селективные покрытия с высоким отношением поглощение/эмиссия на поверхности светопоглощающих элементов конверторов из алюминия и алюминиевых сплавов за счет использования высокотехнологических процессов электрохимического окисления и осаждения в сочетании с ультразвуковой обработкой. При этом полученное покрытие характеризуется высокой механической прочностью (его износостойкость, оцененная по величине потери массы образца в условиях сухого трения, превышает соответствующий показатель для покрытия, аналогичного прототипу, более чем в 40 раз) и может использоваться без дополнительной защиты от механических повреждений. Использованные источники 1. Серафин Б. Преобразование солнечной энергии. - М. Энергоиздат, 1982. - С. 8-56. 2.4392920, МПК 25 5/50,1983. 3.2917817,1959. 4.4312915, МПК 32, 1982. 5.4148294, МПК 24 3/02, 1979. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3