JPS584263B2 - 太陽熱選択吸収面の製造方法 - Google Patents
太陽熱選択吸収面の製造方法Info
- Publication number
- JPS584263B2 JPS584263B2 JP55021786A JP2178680A JPS584263B2 JP S584263 B2 JPS584263 B2 JP S584263B2 JP 55021786 A JP55021786 A JP 55021786A JP 2178680 A JP2178680 A JP 2178680A JP S584263 B2 JPS584263 B2 JP S584263B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- selective absorption
- electrolysis
- solar heat
- sulfuric acid
- primary
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は太陽熱選択吸収面の改善された製造方法に係り
、特に二段の電解着色手法を採用する太陽熱選択吸収面
の製造法において、一次電解を低電圧で行ない得ると共
に、二次電解における着色をより有効に行なわせて、高
効率の選択吸収面を取得し得る方法に関するものである
。
、特に二段の電解着色手法を採用する太陽熱選択吸収面
の製造法において、一次電解を低電圧で行ない得ると共
に、二次電解における着色をより有効に行なわせて、高
効率の選択吸収面を取得し得る方法に関するものである
。
近年の石油危機以来、エネルギー資源、特に化石燃料の
枯渇化が重大な問題となり、このためエネルギー源を多
方面から求めるべく各種の研究が為されているが、その
中でも太陽エネルギーは地球上の何処にも存在する最も
利用し易いエネルギー源の一つとされ、その利用技術の
開発が急がれている。
枯渇化が重大な問題となり、このためエネルギー源を多
方面から求めるべく各種の研究が為されているが、その
中でも太陽エネルギーは地球上の何処にも存在する最も
利用し易いエネルギー源の一つとされ、その利用技術の
開発が急がれている。
ところで、この太陽エネルギーは一般に太陽熱として把
握されるものであって、通常黒色化表面にてその吸収が
行なわれることとなるが、従来の、例えば黒色塗料を塗
布してなる表面などにあっては太陽熱の吸収性能におい
ては優れているものの、その輻射能が高いところから、
吸収されたエネルギー(太陽熱)が赤外線として放射さ
れて(放熱されて)その損失を惹起しており、このため
かかる吸収された太陽熱を適当な変換手段、例えば水に
伝導して、その温度を高めようとしても、充分に高め得
ず、それ故その用途には自ずと制限を受けるなど、太陽
熱が未だ効果的に利用され得ない問題を内在しているの
である。
握されるものであって、通常黒色化表面にてその吸収が
行なわれることとなるが、従来の、例えば黒色塗料を塗
布してなる表面などにあっては太陽熱の吸収性能におい
ては優れているものの、その輻射能が高いところから、
吸収されたエネルギー(太陽熱)が赤外線として放射さ
れて(放熱されて)その損失を惹起しており、このため
かかる吸収された太陽熱を適当な変換手段、例えば水に
伝導して、その温度を高めようとしても、充分に高め得
ず、それ故その用途には自ずと制限を受けるなど、太陽
熱が未だ効果的に利用され得ない問題を内在しているの
である。
そして、これを解決するには、太陽エネルギー(太陽熱
)、特に太陽スペクトルの大半を占める可視及び近赤外
波長領域のエネルギーの吸収能が高く、しかも長波長(
赤外線)の領域での輻射能が低いという特徴、換言すれ
ば太陽光をよく吸収し(吸収率大)、吸収面からの熱放
射の小さい(放射率小)光学特性をもつ、所謂選択吸収
面を開発することが重要な課題とされているのである。
)、特に太陽スペクトルの大半を占める可視及び近赤外
波長領域のエネルギーの吸収能が高く、しかも長波長(
赤外線)の領域での輻射能が低いという特徴、換言すれ
ば太陽光をよく吸収し(吸収率大)、吸収面からの熱放
射の小さい(放射率小)光学特性をもつ、所謂選択吸収
面を開発することが重要な課題とされているのである。
かかる事情の下、特開昭51−3333号公報などにお
いては、アルミニウム材料を陽極酸化処理(一次電解)
して多孔性の酸化皮膜を形成せしめた後、金属塩含有電
解浴中で電解(二次電解)して該酸化皮膜の孔内に金属
を析出、充填することによって、着色し、以て目的とす
る選択吸収膜(面)を得る手法が明らかにされている。
いては、アルミニウム材料を陽極酸化処理(一次電解)
して多孔性の酸化皮膜を形成せしめた後、金属塩含有電
解浴中で電解(二次電解)して該酸化皮膜の孔内に金属
を析出、充填することによって、着色し、以て目的とす
る選択吸収膜(面)を得る手法が明らかにされている。
しかしながら、本発明者らが、かかる従来の陽極酸化処
理と金属塩存在下の電解とを組み合せたアルミニウム材
料の二段の電解着色手法に基づく太陽熱選択吸収面の製
造法について種々検討した結果、いずれの方法において
も充分な選択吸収性能を有する太陽熱選択吸収面を得る
ことが困難であり、しかも一次電解における電解電圧が
高くなり、コストアップにつながる等の問題を内在して
いることが明らかとなったのである。
理と金属塩存在下の電解とを組み合せたアルミニウム材
料の二段の電解着色手法に基づく太陽熱選択吸収面の製
造法について種々検討した結果、いずれの方法において
も充分な選択吸収性能を有する太陽熱選択吸収面を得る
ことが困難であり、しかも一次電解における電解電圧が
高くなり、コストアップにつながる等の問題を内在して
いることが明らかとなったのである。
そこで、本発明者らは、更に検討を進めた結果、選択吸
収面の製造方法として二段電解処理手法を採用した場合
に、一次電解に硫酸浴を用いるより燐酸浴を用いた方が
選択吸収性能が優れていることを認めたのである。
収面の製造方法として二段電解処理手法を採用した場合
に、一次電解に硫酸浴を用いるより燐酸浴を用いた方が
選択吸収性能が優れていることを認めたのである。
そして、これは、燐酸アルマイト法の特徴として微孔径
が硫酸浴より大きくなるが、その反面、電解電圧が高く
なり、一方硫酸アルマイト法では微孔径が小さくなり且
つ電解電圧も低くなる(直流電解)ことより、選択吸収
特性の差は微孔径の大きさにより決定され、該微孔径が
大きくなれば、それだけ二次電解時の金属の沈着が効果
的に行なわれ得て、選択吸収面としての着色が有効に行
なわれ得ることにあると考えたのである。
が硫酸浴より大きくなるが、その反面、電解電圧が高く
なり、一方硫酸アルマイト法では微孔径が小さくなり且
つ電解電圧も低くなる(直流電解)ことより、選択吸収
特性の差は微孔径の大きさにより決定され、該微孔径が
大きくなれば、それだけ二次電解時の金属の沈着が効果
的に行なわれ得て、選択吸収面としての着色が有効に行
なわれ得ることにあると考えたのである。
そして、本発明では、以上のことを考慮に入れ燐酸に特
定量の硫酸を添加することにより微孔径はやや小さくし
、電解電圧を低く押え、さらに交流電解にすることによ
り電解電圧を低く押えたまま微孔径の減少を少なくして
、しかも形成される酸化皮膜の厚さが約3μを越えない
ようにすることにより、次の二次電解工程において極め
て効果的な着色が行なわれ、しかも高効率の選択吸収膜
を作製し得たのである。
定量の硫酸を添加することにより微孔径はやや小さくし
、電解電圧を低く押え、さらに交流電解にすることによ
り電解電圧を低く押えたまま微孔径の減少を少なくして
、しかも形成される酸化皮膜の厚さが約3μを越えない
ようにすることにより、次の二次電解工程において極め
て効果的な着色が行なわれ、しかも高効率の選択吸収膜
を作製し得たのである。
すなわち、本発明の特徴とするところは、アルミニウム
またはその合金材料を、重量基準で燐酸100部に対し
て22部よりも多くない計の硫酸を含む燐酸−硫酸系電
解浴を用いて交流にて一次電解せしめることにより、そ
の表面に約3μを越えない厚さの酸化皮膜を形成せしめ
た後、金属塩の存在下に二次電解せしめて該酸化皮膜を
暗色乃至は黒色系の色調に着色せしめることにあり、こ
れによって従来法の問題を悉く解消して、一次電解電圧
を低くしてコストアップの要因を排除しつつ、高効率の
選択吸収面が有利に製造され得ることとなったのである
。
またはその合金材料を、重量基準で燐酸100部に対し
て22部よりも多くない計の硫酸を含む燐酸−硫酸系電
解浴を用いて交流にて一次電解せしめることにより、そ
の表面に約3μを越えない厚さの酸化皮膜を形成せしめ
た後、金属塩の存在下に二次電解せしめて該酸化皮膜を
暗色乃至は黒色系の色調に着色せしめることにあり、こ
れによって従来法の問題を悉く解消して、一次電解電圧
を低くしてコストアップの要因を排除しつつ、高効率の
選択吸収面が有利に製造され得ることとなったのである
。
ここにおいて、かかる本発明にて用いられる基材には、
アルミニウム(Al)若しくはその合金からなる各種の
材料があり、太陽熱選択吸収面としての用途に応じて所
定のものが選ばれ、合金成分、形状などによって何等の
制約を受けるものではない。
アルミニウム(Al)若しくはその合金からなる各種の
材料があり、太陽熱選択吸収面としての用途に応じて所
定のものが選ばれ、合金成分、形状などによって何等の
制約を受けるものではない。
また、このようなAl材料は、選択吸収面として赤外域
の放射率εを小さくするために、従来から認められてい
る如く平滑な表面とすることが推奨され、そしてこの平
滑な表面を得るために基材表面には、バフ研磨、化学研
磨、電解研磨などの研磨手法を採用した光輝処理が施さ
れることとなる。
の放射率εを小さくするために、従来から認められてい
る如く平滑な表面とすることが推奨され、そしてこの平
滑な表面を得るために基材表面には、バフ研磨、化学研
磨、電解研磨などの研磨手法を採用した光輝処理が施さ
れることとなる。
さらに、このAl材料は、その表面の汚れの程度により
、必要に応じて脱脂が行なわれることとなるが、このと
き該材料の光輝面を損なわないように中性洗剤などの如
きノンエッチングタイプの脱脂剤を使用するように配慮
されねばならないことは当然である。
、必要に応じて脱脂が行なわれることとなるが、このと
き該材料の光輝面を損なわないように中性洗剤などの如
きノンエッチングタイプの脱脂剤を使用するように配慮
されねばならないことは当然である。
脱脂後、表面の薬剤を除去するために、水洗が施される
。
。
そして、かかる表面の清浄な、且つ好適に平滑化された
Al材料には、本発明に従って、一次電解処理が施され
、これによってその表面に所定の酸化皮膜が形成せしめ
られる。
Al材料には、本発明に従って、一次電解処理が施され
、これによってその表面に所定の酸化皮膜が形成せしめ
られる。
即ち、この一次電解処理は、燐酸及び硫峻を含む電解浴
を用いて交流の電流を通じることにより行なわれるので
ある。
を用いて交流の電流を通じることにより行なわれるので
ある。
なお、かかる電解浴中の燐酸及び硫酸の比率は、重量基
準で、燐酸100部に対して硫酸が22部を越えること
がないようにされることが必要であり、硫酸が燐酸に対
して余りにも多い量で存在する場合には、選択吸収性能
に優れた選択吸収面を得ることが困難となる。
準で、燐酸100部に対して硫酸が22部を越えること
がないようにされることが必要であり、硫酸が燐酸に対
して余りにも多い量で存在する場合には、選択吸収性能
に優れた選択吸収面を得ることが困難となる。
また、硫酸量の下限としては、一般に燐酸100部に対
して少なくとも約5部程度存在せしめることが望ましく
、それによって本発明の目的がより良好に達成される。
して少なくとも約5部程度存在せしめることが望ましく
、それによって本発明の目的がより良好に達成される。
さらに、かかる電解浴には、必要に応じて公知の添加剤
が適宜に加えられることはいうまでもない。
が適宜に加えられることはいうまでもない。
そして、この一次電解処理によって、Al材料の表面に
は周知のように垂直方向の微細孔を多数有する多孔性の
酸化皮膜が形成されることとなるが、その膜厚は、最終
的に得られる着色材料の選択吸収面としての性能、具体
的には赤外域の放射率εを著しく小さく(反射率大)維
持するために、約3μを越えないように、望ましくは約
2μを越えないように調節されねばならない。
は周知のように垂直方向の微細孔を多数有する多孔性の
酸化皮膜が形成されることとなるが、その膜厚は、最終
的に得られる着色材料の選択吸収面としての性能、具体
的には赤外域の放射率εを著しく小さく(反射率大)維
持するために、約3μを越えないように、望ましくは約
2μを越えないように調節されねばならない。
なお、この膜厚の調節は、電解条件、特に電解時間の調
整などによって容易に行なわれるものである。
整などによって容易に行なわれるものである。
次いで、かくして得られる所定の酸化皮膜が形成された
Al材料には、その表面に暗色乃至は黒色系の選択吸収
皮膜を生成せしめるために、金属塩の存在下における二
次電解操作が施されることとなるが、この二次電解によ
る酸化皮膜の着色には従来より公知の陽極酸化皮膜着色
のだめの種々なる電解手法が適宜に採用される。
Al材料には、その表面に暗色乃至は黒色系の選択吸収
皮膜を生成せしめるために、金属塩の存在下における二
次電解操作が施されることとなるが、この二次電解によ
る酸化皮膜の着色には従来より公知の陽極酸化皮膜着色
のだめの種々なる電解手法が適宜に採用される。
例えば、ニッケル(Ni)、錫(Sn)、銅(Cu)な
どの金属塩の単独またはそれらを二種以上含む電解浴を
用いて、交流、交直重畳電流などの電流にて電解するも
のであり、これによって酸化皮膜の前記微細孔内に金属
粒子が析出され、以てかかる金属粒子によって該酸化皮
膜が特有の暗色(濃色)乃至は黒色系の色調に着色され
ることとなるのである。
どの金属塩の単独またはそれらを二種以上含む電解浴を
用いて、交流、交直重畳電流などの電流にて電解するも
のであり、これによって酸化皮膜の前記微細孔内に金属
粒子が析出され、以てかかる金属粒子によって該酸化皮
膜が特有の暗色(濃色)乃至は黒色系の色調に着色され
ることとなるのである。
また、かくして得られた所定の着色皮膜を有するAl材
料には、必要に応じて、よく知られている高圧水蒸気、
熱湯などを用いた通常の封孔処理が施される。
料には、必要に応じて、よく知られている高圧水蒸気、
熱湯などを用いた通常の封孔処理が施される。
かくして得られる選択吸収面は極めて優れた太陽熱選択
吸収性能を有するものであり、しかもその製造工程では
一次電解電圧を低く押え得て、そのコストアップ要因な
どが効果的に排除され得たものであって、そこに本発明
の大きな工業的意義が存するのである。
吸収性能を有するものであり、しかもその製造工程では
一次電解電圧を低く押え得て、そのコストアップ要因な
どが効果的に排除され得たものであって、そこに本発明
の大きな工業的意義が存するのである。
以下、実施例を示し、本発明を更に具体的に明らかにす
るが、本発明はこれら実施例の記載によって何等限定的
に解釈されるものでもない。
るが、本発明はこれら実施例の記載によって何等限定的
に解釈されるものでもない。
なお、実施例中の百分率は特に断りのない限り重量基準
によるものとする。
によるものとする。
実施例 1
平滑化されたAl合金AA5052板材を、ノンエッチ
ングタイプの脱脂剤:テイプソールAl47(東栄化学
製)の3%溶液に50℃で浸漬、脱脂処理した後、85
%燐酸100g/lおよび95%硫酸10g/lをそれ
ぞれ含むように調製された電解浴中において、電流密度
1A/dm2で10分間交流電解せしめることにより陽
極酸化処理を施し、該板材表面上に約1μの膜厚の酸化
皮膜を形成せしめた。
ングタイプの脱脂剤:テイプソールAl47(東栄化学
製)の3%溶液に50℃で浸漬、脱脂処理した後、85
%燐酸100g/lおよび95%硫酸10g/lをそれ
ぞれ含むように調製された電解浴中において、電流密度
1A/dm2で10分間交流電解せしめることにより陽
極酸化処理を施し、該板材表面上に約1μの膜厚の酸化
皮膜を形成せしめた。
また、この時の電解電圧は10V以下であった。
ついで、かかる陽極酸化処理Al合金板材を、120g
/lのNiSO4電解浴中において常法に従って交流電
解した結果、該板材表面の陽極酸化皮膜が黒色に着色さ
れた着色板材が得られた。
/lのNiSO4電解浴中において常法に従って交流電
解した結果、該板材表面の陽極酸化皮膜が黒色に着色さ
れた着色板材が得られた。
この着色板材は、吸収率α=0.92、放射率ε=0.
10の値を有する極めて優れた選択吸収性能を示す太陽
熱選択吸収面であった。
10の値を有する極めて優れた選択吸収性能を示す太陽
熱選択吸収面であった。
また、かかる着色板材を、市販の封子剤:アルマイトシ
ーラー(日本化学産業製)7g/l水溶液中において3
0分間煮沸することにより封孔処理したところ、性能に
は全く変化がなく、α=0.92、ε=0.10の選択
吸収膜が得られた。
ーラー(日本化学産業製)7g/l水溶液中において3
0分間煮沸することにより封孔処理したところ、性能に
は全く変化がなく、α=0.92、ε=0.10の選択
吸収膜が得られた。
実施例 2
Al合金AA6061板材を、実施例1と同様な条件下
で一次交流電解せしめた後、通常のSn塩を含む電解浴
中で交流二次電解を施した結果、α=0.92, ε=
0.15の光学的性能に優れた選択吸収膜が得られた。
で一次交流電解せしめた後、通常のSn塩を含む電解浴
中で交流二次電解を施した結果、α=0.92, ε=
0.15の光学的性能に優れた選択吸収膜が得られた。
実施例 3
純Al(AA1050)板を用いて、実施例1の方法を
繰り返しだ。
繰り返しだ。
α=0.91, ε=0.10の優れた選択吸収膜が得
られた。
られた。
比較例 1
Al合金(AA6063)押出材を、95%硫酸200
g/lの電解浴中において、20℃、2A/dm2、3
分30秒の条件下に、直流を用いて一次電解せしめた後
(酸化皮膜の厚さ=1.5μ)、実施例1と同様な条件
下に二次電解せしめた結果、α=0.85, ε=0.
70の光学的性能の劣った、特に放射率(ε)の悪い、
選択吸収膜として実用に供し得ないものが得られた。
g/lの電解浴中において、20℃、2A/dm2、3
分30秒の条件下に、直流を用いて一次電解せしめた後
(酸化皮膜の厚さ=1.5μ)、実施例1と同様な条件
下に二次電解せしめた結果、α=0.85, ε=0.
70の光学的性能の劣った、特に放射率(ε)の悪い、
選択吸収膜として実用に供し得ないものが得られた。
また、上記直流一次電解に代えて、同様な条件下で交流
一次電解を行なったところ、α=0.83,ε=0.5
0と同様な結果が得られた。
一次電解を行なったところ、α=0.83,ε=0.5
0と同様な結果が得られた。
比較例 2
実施例1と同様なAl板材を、85%燐酸の120gg
/l電解浴中において、25℃、1.5A/dm2、1
0分の条件下に、直流を用いて一次電解せしめた後、実
施例1と同様な条件下に二次電解せしめた結果、α=0
.88, ε=0.12と光学的性能はある程度満足す
る選択吸収膜が得られたが、一次電解時における最終電
圧は70〜80Vにもなった。
/l電解浴中において、25℃、1.5A/dm2、1
0分の条件下に、直流を用いて一次電解せしめた後、実
施例1と同様な条件下に二次電解せしめた結果、α=0
.88, ε=0.12と光学的性能はある程度満足す
る選択吸収膜が得られたが、一次電解時における最終電
圧は70〜80Vにもなった。
また、上記直流一次電解に代えて、同様な条件下で交流
一次電解を行なったところ、α=0.92,ε=0.1
2と選択吸収膜としては満足な結果が得られたが、この
ときの一次電解電圧は15Vで、かなり高いものであっ
た。
一次電解を行なったところ、α=0.92,ε=0.1
2と選択吸収膜としては満足な結果が得られたが、この
ときの一次電解電圧は15Vで、かなり高いものであっ
た。
比較例 3
一次電解浴として、85%燐酸の100g/l及び95
%硫酸の25g/lをそれぞれ含む溶液を用い且つ20
℃、1.5A/dm2、8分の一次電解条件を採用する
他は、実施例1の方法に従って実験を繰り返した結果、
α=0.85,ε=0.06と光学的性能のある程度劣
った選択吸収膜となった。
%硫酸の25g/lをそれぞれ含む溶液を用い且つ20
℃、1.5A/dm2、8分の一次電解条件を採用する
他は、実施例1の方法に従って実験を繰り返した結果、
α=0.85,ε=0.06と光学的性能のある程度劣
った選択吸収膜となった。
また、電解浴中における硫酸濃度を更に増やした結果(
85%燐酸100g/lに対して、95%硫酸35g/
l)、α=0.82,ε=0.07となり、その光学的
性能は更に劣ったものとなった。
85%燐酸100g/lに対して、95%硫酸35g/
l)、α=0.82,ε=0.07となり、その光学的
性能は更に劣ったものとなった。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 アルミニウムまたはその合金材料を、重量基準で燐
酸100部に対して22部よりも多くない量の硫酸を含
む燐酸−硫酸系電解浴を用いて交流にて一次電解せしめ
ることにより、その表面に約3μを越えない厚さの酸化
皮膜を形成せしめた後金属塩の存在下に二次電解せしめ
て該酸化皮膜を暗色乃至は黒色系の色調に着色せしめる
ことを特徴とする太陽熱選択吸収面の製造方法。 2 前記一次電解浴が、重量基準で燐酸100部に対し
て少なくとも約5部の硫酸を含む特許請求の範囲第1項
記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55021786A JPS584263B2 (ja) | 1980-02-22 | 1980-02-22 | 太陽熱選択吸収面の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55021786A JPS584263B2 (ja) | 1980-02-22 | 1980-02-22 | 太陽熱選択吸収面の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56119452A JPS56119452A (en) | 1981-09-19 |
| JPS584263B2 true JPS584263B2 (ja) | 1983-01-25 |
Family
ID=12064739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55021786A Expired JPS584263B2 (ja) | 1980-02-22 | 1980-02-22 | 太陽熱選択吸収面の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS584263B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5514827A (en) * | 1978-07-13 | 1980-02-01 | Sumitomo Alum Smelt Co Ltd | Production of selective absorbing material of solar heat energy |
-
1980
- 1980-02-22 JP JP55021786A patent/JPS584263B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56119452A (en) | 1981-09-19 |
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