[其他]太阳能搪瓷釉

说明书

本发明属于搪瓷釉，是一种用于吸收太阳能的搪瓷釉。

目前，太阳能热水器一般多采用不锈钢、铜以及铝等材质，其太阳能吸收层是在上述金属的表面经化学处理或是涂上一层涂料来实现的。如日本公开特许昭57-204752、52-156434、57-90062、52-38652、57-203778以及美国专利4356815。这其中皆有如下一种或一种以上的不足之处：一是材质较昂贵，二是制造工艺较复杂，三是吸收层表面不能完全失光，影响对光的吸收，四是吸收层的耐候性较差。

搪瓷材料所采用的基板一般是廉价的，并且搪瓷材料所具有的耐腐蚀性日益被人们所认识，如其耐候性一般皆能达到几十年无退化的要求。在太阳能的应用上，有人将搪瓷材料用于热水器的水箱及水的循环系统，也有人将黑色搪瓷直接用于太阳能热水器的接收系统。但这些做法所用的搪瓷釉，一般仍属于普通搪瓷釉的范畴。如《太阳能学报》1980年第1期介绍的“搪瓷盒式太阳能集热器”，其搪瓷釉组成是兼顾与金属坯体的密着性而进行一次烧成的。因此其吸收层表面的光泽度在50度以上，在太阳能的吸收过程中，光损失较大。

本发明的目的在于利用搪瓷材料的上述优点，同时为增强太阳能吸收层的吸收性能。

达到本发明目的的方法是太阳能热水器的材质和吸收层皆采用搪瓷材料，该搪瓷材料是先在金属基板上涂烧普通搪瓷底釉，然后将本发明的太阳能搪瓷釉仅在其太阳能接收面喷涂并烧成，以形成太阳能吸收层。为增强该吸收层的吸收性能：一是选用石墨和碳化硅作太阳能搪瓷釉的失光剂，使吸收层表面失光，二是将多种选择性吸收离子和化合物微粒如Co²⁺、Mn²⁺、Fe²⁺、Cr₂O₃、CuO等，填加于太阳能搪瓷釉中，以使吸收层对入射光做多种选择吸收，并在层内做多次反射和散射，而提高表面层的吸收率。三是引用了多种半导体材料如C_石墨、SiC、Fe₂O₃等，以进行半导体能级的运用，原理是光能E＝1.242/λ（ev），如果某一半导体材料的禁带宽度Eg≤E，则其电子容易被激发，当产生非辐射的电子空穴的复合时，其能量便以热的形式传递给晶格。

本太阳能搪瓷釉的网络形成剂是SiO₂和B₂O₃，各选择吸收离子和化合物微粒的引入是采用熔加和磨加相结合的方法，其特征在于太阳能搪瓷釉的釉浆除掉水份98%（重量比）以上的组成如下：

SiO₂21～35 SiC 1～5

MnO₂5～15 Fe₂O₃1～4

B₂O₃4～12 CaO 1～4

CoO    4～10    BaO    0.5～3

Na₂O 8～15 TiO₂0.5～2

FeO    5～12    NiO    0.5～4

C_石墨5～14 Cr₂O₃0.5～3

Al₂O₃2～7 CuO 1～3

引入本发明各元素的原料采用普通搪瓷原料，其混料和熔制工艺与生产普通搪瓷相同，唯其烧成温度和烧成时间要求较严格。烧成温度范围在700～760℃，烧成时间在1分20秒～2分30秒。若烧成温度过低或烧成时间过短，其吸收层与普通搪瓷底釉层的结合力变差，若烧成温度过高或烧成时间过长，则其吸收层表面的光泽度将增加。另外失光剂石墨和碳化硅的含量，若其合量小于5%则达不到失光效果，若其合量大于15%，则使太阳能吸收釉层的强度变差。

在本发明中，其产品的制造是简单的，并且由烧成条件和原料组成决定其釉中各成份皆处于稳定状态和亚稳状态，所以其产品的工作条件可适应各种环境，如氧化气氛、潮湿、酸碱介质、高温（700℃以上）等。因此，按本发明的方法制成的产品不仅适用于以水作吸热介质的太阳能的利用，而且也适用于其它吸热介质的光-热转换。同时本发明中的太阳能吸收层的光泽度皆在0.7度以下，其吸收性能优于目前用于吸收太阳能的涂料层（见附图）。