專(zhuān)利名稱(chēng)：一種真空集熱管及其涂層制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能真空集熱管的加工領(lǐng)域，尤其涉及到一種真空集熱管及其涂層制備工藝。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)按照水溫一般將熱水分為三等40°C-80 °C的稱(chēng)為生活用熱水， 800C _250°C的稱(chēng)為工業(yè)用熱水；250°C -800°C的稱(chēng)為太陽(yáng)能熱發(fā)電用熱水。目前真空集熱管式太陽(yáng)能只能提供40°C _80°C的生活用熱水，而不能提供溫度更高的工業(yè)用熱水與太陽(yáng)能熱發(fā)電用熱水，其主要原因是受太陽(yáng)能的核心部件-真空集熱管所限制。選擇性吸收涂層是真空集熱管的核心，目前太陽(yáng)能真空集熱管的吸收涂層按照采用制備材料的不同可分為三種1、AlN-Al涂層，該涂層技術(shù)主要用材鋁，鋁的熔點(diǎn)為660. 37°C，真空集熱管長(zhǎng)期工作在高溫中，AlN-Al涂層在這一溫度下容易老化，縮短真空集熱管的使用壽命；2、AlN-SS-Cu涂層，該涂層主要用材鋁、不銹鋼、銅，該涂層技術(shù)是在AlN-Al涂層技術(shù)上的提高，材料中的不銹鋼彌補(bǔ)了材鋁不耐高溫的缺點(diǎn)，但該涂層工藝時(shí)間長(zhǎng)，效率低，集熱性能差；3、SS-C-Cu涂層，該技術(shù)主要用材不銹鋼、銅，該涂層技術(shù)的缺點(diǎn)是涂層穩(wěn)定性差，涂層在空氣中很容易氧化，發(fā)射率高，保溫性能差。因此，目前技術(shù)公開(kāi)的涂層工藝不能滿(mǎn)足提供工業(yè)用熱水及太陽(yáng)能熱發(fā)電用熱水的技術(shù)要求。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有真空管集熱管涂層技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種可提高集熱性能，增加涂層的熱穩(wěn)定性，工藝穩(wěn)定，效率高的真空集熱管及其涂層制備工藝。為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種真空集熱管，由玻璃內(nèi)管和玻璃外管構(gòu)成，其特征在于玻璃內(nèi)管外表面依次鍍有AlN-Al粘結(jié)層、純銅高紅外反射層、AlN-Ti高金屬吸收層、AlN-Ti低金屬吸收層、AlN減反層。上述真空集熱管的涂層制備工藝，包括以下步驟I)、將清洗潔凈的玻璃內(nèi)管放入磁控濺射室內(nèi)；2)、磁控濺射室抽真空至5. 0E-3Pa ；3)、打開(kāi)氬氣、氮?dú)饬髁坑?jì)，磁控濺射室內(nèi)充入高純氮?dú)?、氬氣，啟?dòng)鋁靶電源，濺射I分鐘20秒，在玻璃內(nèi)管外表面鍍一層AlN-Al粘結(jié)層；4)、關(guān)閉氮?dú)饬髁坑?jì)，啟動(dòng)銅靶電源，濺射6分鐘，鍍一層純銅高紅外反射層；5)、停止銅靶電源，打開(kāi)氮?dú)饬髁坑?jì)，啟動(dòng)鋁靶和鈦靶電源，濺射4分鐘30秒，鍍一層AlN-Ti高金屬吸收層；6)、降低鈦靶電流，改變氮?dú)饬髁浚瑸R射5分鐘40秒，鍍一層AlN-Ti低金屬吸收層；7)、停止鈦靶電源，濺射5分鐘，鍍一層AlN減反層。本發(fā)明和以往技術(shù)相比，具有以下有益效果
(I)、該吸收涂層是以被譽(yù)為“宇宙金屬”、“深海金屬”的金屬鈦?zhàn)鳛橹饕腻兡げ牧?，熔點(diǎn)高達(dá)1668°C，鍍膜層可抵御600°C的高溫，抗老化程度提高了 30% -40%,徹底克服了真空管穩(wěn)定性差、老化快、使用壽命短等問(wèn)題。(2)、玻璃內(nèi)管與純銅高紅外反射 層之間設(shè)有AlN-Al粘結(jié)層，純銅與玻璃附著力比較差，但AlN-Al與玻璃的附著力很強(qiáng)，AlN-Al又和純銅有很強(qiáng)的附著力，AlN-Al粘結(jié)層提高了涂層的附著度，不會(huì)造成涂層脫落，提高了涂層的壽命，純銅不僅有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，而且還具有高紅外反射性能，純銅高紅外反射層增強(qiáng)了涂層熱的傳遞和阻止了熱水熱量的散失。(3)、涂層中設(shè)有AlN-Ti高金屬吸收層、AlN-Ti低金屬吸收層，利用了光的干涉原理，對(duì)可見(jiàn)光譜區(qū)產(chǎn)生破壞性的干涉效應(yīng)，降低對(duì)太陽(yáng)光波長(zhǎng)中心部分的反射率，在可見(jiàn)光譜區(qū)產(chǎn)生一個(gè)寬闊的吸收峰，大大提高了涂層的熱吸收率。(4)、同時(shí)，三層吸收層結(jié)構(gòu)有效增加了太陽(yáng)能選擇性吸收涂層對(duì)太陽(yáng)能最強(qiáng)紫外可見(jiàn)光波段的能量吸收，使集熱管的吸收比高達(dá)96%以上，能穩(wěn)定的為人們提供エ業(yè)用熱水，可廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能采暖、制冷和海水淡化等領(lǐng)域。


附圖為本發(fā)明公開(kāi)的真空集熱管涂層結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I、玻璃外管，2、AlN減反層，3、AlN-Ti低金屬吸收層，4、AlN-Ti高金屬吸收層，5、純銅高紅外反射層，6、AlN-Al粘結(jié)層，7、玻璃內(nèi)管。
具體實(shí)施例方式參看附圖，玻璃外管I內(nèi)部設(shè)有玻璃內(nèi)管7，玻璃內(nèi)管7外表面依次鍍有AlN-Al粘結(jié)層6、純銅高紅外反射層5、AlN-Ti高金屬吸收層4、AlN-Ti低金屬吸收層3、AlN減反層2 ；所述的AlN-Al粘結(jié)層6與玻璃內(nèi)管7、純銅高紅外反射層5均有較強(qiáng)的附著力，進(jìn)而可提高了涂層整體的附著度，避免涂層脫落，提高了涂層的壽命；所述的純銅高紅外反射層5采用的材料——純銅不僅有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，而且還具有高紅外反射性能，純銅高紅外反射層5增強(qiáng)了涂層熱的傳遞和阻止了熱水熱量的散失;所述的AlN-Ti高金屬吸收層4、A1N-Ti低金屬吸收層3可對(duì)可見(jiàn)光譜區(qū)產(chǎn)生破壞性的干涉效應(yīng)，降低對(duì)太陽(yáng)光波長(zhǎng)中心部分的反射率，在可見(jiàn)光譜區(qū)產(chǎn)生ー個(gè)寬闊的吸收峰；所述的AlN減反層2為化合物介質(zhì)薄膜。上述真空集熱管涂層結(jié)構(gòu)制備過(guò)程包括以下步驟實(shí)施例一I)、將清洗潔凈的玻璃內(nèi)管7放入磁控濺射室內(nèi)；2)、磁控濺射室抽真空至5. 0E-3Pa ；3)、打開(kāi)氬氣、氮?dú)饬髁坑?jì)，磁控濺射室內(nèi)充人高純氮?dú)狻鍤?，啟?dòng)鋁靶電源，濺射I分鐘20秒，在玻璃內(nèi)管7外表面鍍ー層AlN-Al粘結(jié)層6 ；
4)、關(guān)閉氮?dú)饬髁坑?jì)，啟動(dòng)銅靶電源，濺射6分鐘，鍍一層純銅高紅外反射層5 ；5)、停止銅靶電源，打開(kāi)氮?dú)饬髁坑?jì)，啟動(dòng)鋁靶和鈦靶電源，濺射4分鐘30秒，鍍一層AlN-Ti高金屬吸收層4 ;6)降低鈦靶電流，改變氮?dú)饬髁?，濺射5分鐘40秒，鍍一層AlN-Ti低金屬吸收層3 ；7)、停止鈦靶電源，濺射5分鐘，鍍一層AlN減反層2，即得到上述所述的真空集熱 管涂層結(jié)構(gòu)。實(shí)施例二其他步驟與實(shí)施例一相同，將步驟2)磁控濺射室抽真空至3Pa，也可制的上述真空集熱管涂層結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.一種真空集熱管，由玻璃內(nèi)管、玻璃外管構(gòu)成，其特征在于玻璃內(nèi)管外表面依次鍍有AlN-Al粘結(jié)層、純銅高紅外反射層、AlN-Ti高金屬吸收層、AlN-Ti低金屬吸收層、AlN減反層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種真空集熱管的涂層制備工藝，其特征在于，包括以下步驟 1)、將清洗潔凈的玻璃內(nèi)管放入磁控濺射室內(nèi)； 2)、磁控濺射室抽真空至5.0E-3Pa ； 3)、打開(kāi)氬氣、氮?dú)饬髁坑?jì)，磁控濺射室內(nèi)充入高純氮?dú)?、氬氣，啟?dòng)鋁靶電源，濺射I分鐘20秒，在玻璃內(nèi)管外表面鍍一層AlN-Al粘結(jié)層； 4)、關(guān)閉氮?dú)饬髁坑?jì)，啟動(dòng)銅靶電源，濺射6分鐘，鍍一層純銅高紅外反射層； 5)、停止銅靶電源，打開(kāi)氮?dú)饬髁坑?jì)，啟動(dòng)鋁靶和鈦靶電源，濺射4分鐘30秒，鍍一層AlN-Ti高金屬吸收層； 6)、降低鈦靶電流，改變氮?dú)饬髁浚瑸R射5分鐘40秒，鍍一層AlN-Ti低金屬吸收層； 7)、停止鈦靶電源，濺射5分鐘，鍍一層AlN減反層。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種真空集熱管工藝，尤其公開(kāi)了一種真空集熱管及其涂層制備工藝，其方案是在玻璃內(nèi)管外表面依次鍍有AlN-Al粘結(jié)層、純銅高紅外反射層、AlN-Ti高金屬吸收層、AlN-Ti低金屬吸收層、AlN減反層。由于吸收涂層采用金屬鈦為主要鍍膜材料，克服了真空管穩(wěn)定性差、老化快、使用壽命短等問(wèn)題，其特殊的涂層結(jié)構(gòu)使真空集熱管吸收比高達(dá)96％以上，能穩(wěn)定的為人們提供工業(yè)用熱水。
文檔編號(hào)F24J2/46GK102620448SQ201110027800
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月26日
發(fā)明者胡海龍 申請(qǐng)人:德州旭能真空管有限公司