專利名稱：具有抗微電池腐蝕保護結構的太陽能集熱芯的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及太陽能光熱綜合利用的太陽能集熱芯，特別涉及的是用于太陽能集熱器上的具有抗微電池腐蝕保護結構的太陽能集熱芯。
背景技術：
太陽能集熱器是太陽熱利用已經(jīng)市場化的商品。平板式太陽能集熱器的核心部件是集熱芯，它是由鍍有選擇性吸收太陽能光譜的膜層的集熱板與銅管焊接為一體組成的，集熱芯銅管輸送集熱板吸收太陽能熱量后的熱媒或熱油或熱水流體到儲熱系統(tǒng)如水箱等等發(fā)揮或交換熱能的作用，如制熱水等，由此產(chǎn)生可再生能源。集熱芯過去是銅金屬基板與銅管焊接在一起組成，集熱芯因是同一種金屬，沒有電位差，集熱芯在建筑屋頂上長時間使用，那怕在海邊的腐蝕性空氣環(huán)境使用，也不發(fā)生微電池腐蝕，集熱芯的使用壽命都在十五年以上。由于銅材料漲價，加之更廣泛推廣使用太陽能集熱器，為了追求更低成本的集熱芯以使光熱利用更具市場化能力，人們開始用鋁金屬基板代替銅基板，由于鋁基板與銅管之間焊接處因采用激光熔焊會產(chǎn)生銅鋁合金，之間存在的電位差而導致晶間腐蝕和電隅腐蝕，特別是潮濕空氣和有氯離子空氣環(huán)境，使集熱芯的使用壽命達不到過去的十五年的使用壽命。針對此問題，業(yè)者改用了超聲波焊接技術不產(chǎn)生熔焊，盡量避免產(chǎn)生銅鋁合金而導致晶間腐蝕和電隅腐蝕，而延長集熱芯使用壽命。 由于兩金屬材料接觸面是相互鑲入，當集熱芯使用環(huán)境潮濕有氯離子腐蝕性空氣在焊接界面長期保有水汽等，仍會產(chǎn)生微電池腐蝕，這種腐蝕隨著長時間作用，會將銅管壁厚腐蝕穿孔，特別對于激光焊接因熔焊管壁和基板產(chǎn)生銅鋁合金，銅管的壁厚腐蝕會更快，阻隔焊接處的焊接界面或產(chǎn)生的銅鋁合金熔焊點與潮濕空氣、水、和腐蝕性潮濕環(huán)境接觸，成為防止此處產(chǎn)生微電池腐蝕的關鍵技術，也是提高集熱芯及集熱器壽命的關鍵點。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了克服以上不足，提供ー種阻隔焊接處的焊接界面與潮濕空氣、水、 和腐蝕性潮濕環(huán)境接觸而產(chǎn)生電化學腐蝕，提高集熱芯及集熱器使用壽命的具有抗微電池腐蝕保護結構的太陽能集熱芯。本發(fā)明的目的是這樣來實現(xiàn)的
本發(fā)明具有抗微電池腐蝕保護結構的太陽能集熱芯，有ー塊金屬吸熱基板，金屬吸熱基板面向太陽光一面鍍有太陽能選擇性吸收膜層而另一面上緊貼并焊接有輸送吸熱板熱量的銅管，銅管與金屬吸熱基板焊接處與空氣接觸面涂覆有ー層阻隔水或腐蝕性空氣的抗微電池腐蝕的有機樹脂，銅管將被加熱了的流體輸送到集熱芯以外的儲熱系統(tǒng)中，阻隔焊接處的焊接界面與潮濕空氣、水、和腐蝕性潮濕環(huán)境接觸從而不產(chǎn)生電化學腐蝕，提高了集熱芯及集熱器使用壽命。上述的太陽能選擇性吸收膜層中有電鍍黑鉻層，在電鍍黑鉻層與金屬吸熱基板之間至少鍍有ー層具有紅外反射功能的銅層和/或至少ー層具有紅外反射功能的鎳層。上述的太陽能選擇性吸收膜層是采用真空磁控濺射的方法鍍在金屬吸熱基板上， 由金屬吸熱基板向外分別是具有紅外反射功能的鋁或銅層、具有光熱轉換功能的氮化硅或氮氧化硅層、鉻合金或鉻合金氧化物層、氮化硅或氮氧化硅層。
上述的金屬吸熱基板是鋁金屬吸熱基板，銅管與鋁金屬吸熱基板是采用激光焊接方法焊接為一體，焊接點在銅管兩邊分布。上述的金屬吸熱基板是鋁金屬吸熱基板，銅管與鋁金屬吸熱基板是采用超聲波焊接方法焊為一體，銅管圓弧與鋁金屬吸熱基板平面之間有2至5mm寬度焊接為一體，超聲波焊接比激光焊增加了銅管與鋁金屬材料的接觸面積，從而增加了傳熱面積，熱傳導效率更高，減少了或不產(chǎn)生銅鋁合金而導致晶向腐蝕和電偶腐蝕，提高使用壽命。上述的有機樹脂是熱固性樹脂，因工作狀況時集熱芯板管溫度達100°C甚至 150°C，熱塑性樹脂不行，且不抗熱老化。熱固性樹脂涂覆工藝流程簡單，樹脂加固化劑，少部份溶劑，手工刷或機器噴涂后進100°C烘道加快固化即成涂層，涂層粘著力強、壽命長、防潮防腐具有抗微電池腐蝕保護結構的太陽能集熱芯，銅管與吸熱板焊接處與空氣接觸面涂覆有一層阻隔水或腐蝕空氣的抗微電池腐蝕的有機樹，抗熱老化。上述的熱固性樹脂是有機硅樹脂，或環(huán)氧樹脂，或丙烯酸樹脂、或聚酯樹脂。上述的熱固性樹脂中加有碳黑，樹脂中加有碳黑，不但能增加熱固性樹脂結合強度，也能增加涂層處對太陽熱的吸附，提高吸熱效率。本發(fā)明的具有抗微電池腐蝕保護結構的太陽能集熱芯，實現(xiàn)了阻隔焊接處的焊接界面與潮濕空氣、水、和腐蝕性潮濕環(huán)境接觸從而不產(chǎn)生電化學腐蝕，提高了集熱芯及集熱器使用壽命。


圖I為本發(fā)明中鋁金屬吸熱基板與太陽能選擇性接收膜層的結構示意圖。圖2為本發(fā)明金屬吸熱基板與太陽能選擇性接收膜層的另一結構示意圖。圖3為本發(fā)明具有抗微電池腐蝕保護結構的太陽能集熱芯結構示意圖。圖4為本發(fā)明具有抗微電池腐蝕保護結構的太陽能集熱芯另一結構示意圖。
具體實施例方式
實施例I:
圖I 圖3給出了本實施例I圖。參見圖1，太陽能選擇性吸收膜層I是采用真空磁控濺射鍍在鋁金屬基板2面向太陽光的一面上。太陽能選擇性吸收膜層中有由鋁金屬吸熱基板2向外分別是具有紅外反射功能的鋁(或銅)層3，具有光熱轉換功能的氮化硅(或氮氧化硅)層4，鉻合金(或鉻合金氧化物)層5、氮化娃(或氮氧化娃)層6。太陽能選擇性吸收膜層I也可如圖2所示鍍在鋁金屬基板面向太陽光的一面上。 太陽能選擇性吸收膜層中有電鍍黑鉻層7，在電鍍黑鉻層7與鋁金屬基板2之間鍍有一層具有紅外反射功能的銅層3和具有紅外放射功能的鎳層8。參見圖3，將直徑8_12mm銅管9與圖I (或圖2)中鍍有太陽選擇性能接收膜層I 的鋁金屬基板2用超聲波焊接機焊接后，在鋁金屬基板2與銅管9之間形成超聲波焊接界面10，采用機器噴涂或人工刷涂的方式，將有機樹脂即有機硅樹脂(或熱固性丙烯酸樹脂或環(huán)氧樹脂，聚酯樹脂等)均勻的涂在銅管和鍍有太陽能接收層鋁金屬基板的焊接連接的間隙處，經(jīng)過有機樹脂固化，(而每種有機樹脂的工藝特性均有差異有機硅樹脂固化溫度要求高，聚酯樹脂的使用溫度要低些等，綜合各個條件來看熱固性丙烯酸樹脂，環(huán)氧樹脂的エ藝性能要好ー些，最佳實施例是超聲波焊+有機硅樹脂或環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂。各個有機樹脂的配制エ藝和固化工藝已是成熟的エ藝)。經(jīng)固化后得到圖3的結果，在焊接連接的間隙處均勻的涂有一層有機樹脂層U。不管采用何種方式涂布要求有機樹脂層即有機硅樹脂或熱固性丙烯酸樹脂或環(huán)氧樹脂或聚酯樹脂等均勻連續(xù)，不得有漏涂，不然則因漏涂處不能阻隔水汽而使不同金屬界面產(chǎn)生電化學腐蝕?？刹捎猛扛矙C構自動噴出的樹脂自動涂覆到焊接痕上，完成對焊接痕的保護。實施例2:
圖I、圖2、圖4為實施例2圖。本實施2基本與實施例I相同，不同處是鍍有太陽能選擇性接收膜層I的鋁金屬基板2與銅管9用激光焊接機焊接，在鋁金屬基板2與銅管9之間形成激光焊接間隔縫12，采用機器噴涂或人工刷涂的方式，將有機樹脂即有機硅樹脂即熱固性丙烯酸樹脂(或環(huán)氧樹脂或聚酯樹脂等)均勻的涂在銅管和鍍有太陽能接收膜層的鋁金屬基板的焊接鏈接處。采用激光焊+有機硅樹脂或環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂涂覆エ 藝，管與金屬基板之間應盡量靠緊，防止樹脂流入間隙后固化成為隔熱涂層，使已比超聲波焊傳導熱水平低的情況變得更差。上述各實施例是對本發(fā)明的上述內容作進ー步的說明，但不應將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于上述實施例。凡基于上述內容所實現(xiàn)的技術均屬于本發(fā)明的范圍。
權利要求
1.具有抗微電池腐蝕保護結構的太陽能集熱芯，有一塊金屬吸熱基板，金屬吸熱基板面向太陽光一面鍍有太陽能選擇性吸收膜層而另一面上緊貼并焊接有輸送金屬吸熱基板熱量的銅管，銅管與金屬吸熱基板焊接處與空氣接觸面涂覆有一層阻隔水或腐蝕性空氣的抗微電池腐蝕的有機樹脂，銅管將被加熱了的流體輸送到太陽能集熱芯以外的儲熱系統(tǒng)中。
2.如權利要求I所述的具有抗微電池腐蝕保護結構的太陽能集熱芯，其特征在于太陽能選擇性吸收膜層中有電鍍黑鉻層、在電鍍黑鉻層與金屬吸熱基板之間至少鍍有一層具有紅外反射功能的銅層和/或至少一層具有紅外反射功能的鎳層。
3.如權利要求I所述的具有抗微電池腐蝕保護結構的太陽能集熱芯，其特征在于太陽能選擇性吸收膜層是采用真空磁控濺射的方法鍍在金屬吸熱基板上，太陽能選擇性吸收膜層中有從金屬吸熱基板向外是具有紅外反射功能的鋁或銅層、具有光熱轉換功能的氮化硅或氮氧化硅層、鉻合金或鉻合金氧化物層、氮化硅或氮氧化硅層。
4.如權利要求I或2或3所述的具有抗微電池腐蝕保護結構的太陽能集熱芯，其特征在于金屬吸熱基板是鋁金屬吸熱基板，銅管與鋁金屬吸熱基板是采用激光焊接方法焊接為一體，焊接點在銅管兩邊分布。
5.如權利要求I或2或3所述的具有抗微電池腐蝕保護結構的太陽能集熱芯，其特征在于金屬吸熱基板是鋁金屬吸熱基板，銅管與鋁金屬吸熱基板是采用超聲波焊接方法焊接為一體，銅管圓弧與鋁金屬吸熱基板平面之間有2至5_寬度焊接為一體。
6.如權利要求I或2或3所述的具有抗微電池腐蝕保護結構的太陽能集熱芯，其特征在于有機樹脂層是熱固性樹脂。
7.如權利要求6所述的具有抗微電池腐蝕保護結構的太陽能集熱芯，其特征在于熱固性樹脂是有機硅樹脂、或環(huán)氧樹脂、或丙烯酸樹脂、或聚酯樹脂。
8.如權利要求6所述的具有抗微電池腐蝕保護結構的太陽能集熱芯，其特征在于熱固性樹脂中加有碳黑。
全文摘要
本發(fā)明用于太陽能集熱器上的具有抗微電池腐蝕保護結構的太陽能集熱芯，有一塊金屬吸熱基板，金屬吸熱基板面向太陽光一面鍍有太陽能選擇性吸收膜層而另一面上緊貼并焊接有輸送金屬吸熱基板熱量的銅管，銅管與金屬吸熱基板焊接處與空氣接觸面涂覆有一層阻隔水或腐蝕性空氣的抗微電池腐蝕的有機樹脂，銅管將被加熱了的流體輸送到太陽能集熱芯以外的儲熱系統(tǒng)中。本發(fā)明太陽能集熱芯阻隔了焊接處的焊接界面與潮濕空氣、水、和腐蝕性潮濕環(huán)境接觸從而不產(chǎn)生電化學腐蝕，提高了使用壽命。
文檔編號B23K20/10GK102607204SQ20121006537
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月14日 優(yōu)先權日2012年3月14日
發(fā)明者劉光, 徐勝洋, 甘國工, 陳德武 申請人:甘國工