太陽能熱水器用鋁帶單面電鍍黑鉻材料的制備及性能研究

【摘要】：太陽能熱水器作為太陽能光熱利用的典型代表，能夠有效緩解能源危機和環(huán)境污染等全球性難題，因此受到了各國政府及科研工作者的高度重視。集熱板芯是太陽能熱水器的核心部件，其性能好壞直接關(guān)系到太陽能熱水器性能的優(yōu)劣。而電鍍黑鉻涂層因其優(yōu)異的耐蝕性、耐磨性、熱穩(wěn)定性及太陽能光譜選擇吸收性等優(yōu)點，被廣泛用于平板太陽能熱水器集熱板芯。 常用的電鍍黑鉻材料以銅帶為基材，但銅價格昂貴。本論文以具有更高性價比的鋁替代銅作為黑鉻鍍層的基材，并解決了鋁電鍍結(jié)合力較差的技術(shù)難題，制備出了結(jié)合力優(yōu)異的鋁帶電鍍黑鉻樣品。同時對鋁帶電鍍黑鉻材料的光學(xué)性能和耐腐蝕性能進(jìn)行了測試，并對其作用機理進(jìn)行分析，最終設(shè)計了改進(jìn)材料光學(xué)性能及耐腐蝕性能的方法。本論文主要研究結(jié)果如下： 第一、常規(guī)工藝制備的鋁帶電鍍黑鉻材料的結(jié)合力較差，采用百格法測試只能達(dá)到3B級。通過采用瞬時電解除油、調(diào)節(jié)預(yù)鍍液的pH值等改進(jìn)方法，成功制備出了結(jié)合力達(dá)5B級的鋁帶電鍍黑鉻材料，解決了鋁電鍍結(jié)合力較差的技術(shù)難題。 第二、采用降低鍍液溫度、提高電流密度、增加電鍍時間等方法，獲得了表面平整、致密、均勻的黑鉻鍍層。采用紫外可見分光光度計和雙波段發(fā)射率測試儀測試材料吸收率和發(fā)射率，吸收率α大于0.97，α/ε接近9，具有優(yōu)異的選擇吸收性能。 第三、鋁帶電鍍黑鉻材料的SEM及EDS分析表明，材料特殊的微觀結(jié)構(gòu)及鍍層結(jié)構(gòu)使鋁帶電鍍黑鉻材料在NaCl溶液中滿足原電池形成的三個條件，從而形成原電池加速腐蝕。通過優(yōu)化預(yù)鍍層厚度和對黑鉻鍍層進(jìn)行封閉處理的方法成功制備出了具有優(yōu)異的耐腐蝕性能的鋁帶電鍍黑鉻材料，該材料48h中性鹽霧試驗后，鍍層無蝕點。 總體而言，本論文制備出的鋁帶電鍍黑鉻樣品，其主要性能可達(dá)到或超過市場常用的銅帶電鍍黑鉻樣品，同時其成本相對較低，性價比高，具有較強的市場競爭力。 【關(guān)鍵詞】：鋁 黑鉻 吸收率 發(fā)射率 耐腐蝕性能 結(jié)合力
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TK515;TQ153
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-22
• 1.1 太陽能熱水器簡介9-14
• 1.1.1 太陽能熱水器的結(jié)構(gòu)及工作原理9-11
• 1.1.2 太陽能熱水器的分類11-14
• 1.2 太陽能選擇吸收涂層簡介14-16
• 1.2.1 選擇性吸收涂層概念14-15
• 1.2.2 選擇性吸收涂層研究概況15-16
• 1.2.3 太陽選擇性吸收涂層基本類型16
• 1.3 鋁及鋁合金發(fā)展概況16-17
• 1.4 鋁及其合金表面處理技術(shù)簡介17-20
• 1.4.1 鋁合金表面處理技術(shù)分類17-18
• 1.4.2 鋁上電鍍技術(shù)的特點18-19
• 1.4.3 電鍍黑鉻技術(shù)簡介19-20
• 1.5 本文選題依據(jù)及主要內(nèi)容20-22
• 1.5.1 選題背景及依據(jù)20-21
• 1.5.2 主要內(nèi)容21-22
• 第二章 鋁帶電鍍黑鉻材料的制備及結(jié)合力改進(jìn)22-31
• 2.1 引言22
• 2.2 樣品制備22-27
• 2.2.1 樣品結(jié)構(gòu)設(shè)計22-23
• 2.2.2 樣品制備流程及工藝23-27
• 2.3 結(jié)合力測試及工藝參數(shù)優(yōu)化27-30
• 2.3.1 百格法簡介27
• 2.3.2 未改進(jìn)樣品的結(jié)合力測試27-28
• 2.3.3 工藝參數(shù)優(yōu)化28-30
• 2.3.4 改進(jìn)樣品結(jié)合力測試30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 鋁帶電鍍黑鉻材料光學(xué)性能研究31-42
• 3.1 引言31
• 3.2 吸收率的表征及優(yōu)化31-39
• 3.2.1 紫外可見分光光度計概述31-33
• 3.2.2 吸收率的測試及結(jié)果分析33-34
• 3.2.3 光吸收機理分析34-36
• 3.2.4 吸收率的優(yōu)化36-39
• 3.3 鋁帶電鍍黑鉻材料發(fā)射率的測試39-41
• 3.3.1 雙波段發(fā)射率測量儀概述39-40
• 3.3.2 發(fā)射率的測試結(jié)果及分析40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第四章 鋁帶電鍍黑鉻材料耐腐蝕性能研究42-48
• 4.1 引言42
• 4.2 耐腐蝕性能測試42-44
• 4.2.1 中性鹽霧試驗概述42-43
• 4.2.2 耐腐蝕性能測試43-44
• 4.3 腐蝕機理分析44-46
• 4.4 耐腐蝕性能的優(yōu)化46-47
• 4.4.1 增加預(yù)鍍層厚度46
• 4.4.2 封閉處理46-47
• 4.5 本章小結(jié)47-48
• 第五章 總結(jié)與展望48-50
• 5.1 總結(jié)48
• 5.2 展望48-50
• 參考文獻(xiàn)50-53
• 致謝53-54
• 研究生期間發(fā)表論文及研究成果54

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