[发明专利]镀太阳能玻璃真空集热器光谱选择性无剥离吸收膜

说明书

太阳能玻璃真空集热管(如图1)由双层玻璃管组成，内管外壁镀太阳光谱选择性吸收膜，两层玻管之间抽真空。集热管的作用吸收太阳光能转化为热能传递给被加热介质。吸收和转化的效率很大程度上决定于镀膜的品质。要求膜牢固的附着于管壁上，太阳光谱吸收系数尽量高，红外发射系数尽量低，就是讲几乎全部吸收太阳能而发散热量却很少。

镀膜的方法有多种，已经应用的有化学镀、电镀、真空蒸镀、溅射镀等。成膜材料多为铬黑，镍黑，铜黑等。膜与基体玻璃之间基本上属于物理机械结合，存在界面层，附着力小，温度升到一定程度或变化剧烈时出现剥落。当前流行的真空溅射镀膜，成品质量明显优于其他方法，但设备投资大、技术复杂系数高，需要贵重金属镍、铬等材料。

鉴于原有技术不足，移植了玻璃彩釉技术应用于太阳能集热管镀膜，获得成功。

烧釉在中国已有上千年历史，由此发展而来的玻璃彩釉也是完全成熟的技术。所用工艺、方法、材料五花八门，各有所长，我们实验了多种工艺配方。取效果比较理想的两套详细介绍。

印刷工艺：

一、用丝网印刷涂附釉料于管壁。(也可用喷涂、移印、浸渍等方法)

二、高温固化

三、化学消光

一、丝网印刷(喷涂、移印、浸渍等不做介绍)

1.制作印刷油墨：

既可提出要求，到有关厂家定做，又可自制(用彩釉粉与调墨油制造)

a.彩釉粉制作：

以低熔点玻璃粉(又称低温釉.熔剂)与太阳光谱选择性吸收材料(又称色剂，我们选用含钴、铁、铬、镍、铱的无机矿物氧化物)混合而成。

选用熔剂熔化温度比被镀玻璃管软化温度低10-20℃，二者热膨胀系数近似，颗粒四百目以下为宜。

色剂选用成熟配方：氧化钴22.5％，氧化铁40％，氧化铬35％，高锰酸钾10％。研细过筛(400目)熔剂与色剂比例80∶20。调合混匀即成玻璃彩釉粉。

b.配制调墨油：

乙基纤维素3克研细过筛。

醇酸树脂5毫升(如是干品应研细)

松油醇    100毫升

松节油    (冬季添加)10毫升

大剂量配制按以上比例。

C.调印刷油墨：

将玻璃釉粉与调墨油按重量比10∶6调和即成丝网印刷油墨

2.利用圆柱体丝网印刷机将油墨涂印到管壁上：(丝印机原理如图2所示)

a.被印玻管放置在两组平衡滚轮(2、3)上

b.丝网框架8放置于玻管上部滑道4上。

c.压下刮墨板5使丝网7与玻管接触并保持一定压力。

d.放油墨6于板后网上。

e.拉动网框使其向前移动，玻管与丝网摩擦滚动，油墨在刮墨板作用下涂印到管子上。

f.抬起框架取下管子，凉干等待入炉固化。

二、加热固化：

1、预热除油：

将凉干了的玻管垂直放置在炉中，由室温开始控制升温到500℃，升温时间30分钟左右，到温后保持10分钟左右。(待无黑烟气味冒出此时调墨油全部挥发，方可再次升温)

2.加热固化

继续升温到玻璃管软化温度下20℃，保持10分钟左右，此时玻璃釉熔化并与玻管表面熔合。(如因温度控制较低，管与釉不熔合时结合力较差，釉面无光泽，可免去消光处理工艺)。

3.冷却退火

不打开炉门关闭热源，缓缓冷却到可出炉温度，以30-40分钟为宜。

三、化学消光：

1.配制消光剂

水100份，氢氟酸10份，碳酸钾2份。

注意：消光槽选用铅或耐酸塑料槽。

2.消光处理：

将冷却后的镀管放入消光槽中2、3秒钟，马上提出用清水洗净干燥。即可制作集热管。

热喷涂工艺

热喷涂是把涂附、加热统一为一体的工艺。利用热源将釉料(不单是玻璃釉料)与太阳光谱选择性吸收材料的混合粉末或棒料加热，熔化，靠热源自身的动力或外加气流，将熔滴雾化推动熔粉成喷射的粒子束。以一定速度喷射到基体表面的工艺方法。

工艺简介：

第一步玻管表面粗化：

采用喷砂，化学腐蚀法都可以，如采用化学粗化可采用如下配方：

水100份氢氟酸10份碳酸钠2份，(粗化槽要求与消光槽要求相同)将管放入腐蚀液中尽量不触及内壁，粗化完毕后用清水洗净，干燥。

第二步热喷涂成膜：

设备：

1.LPC-1型立式喷涂车

2.SPH-E2000喷涂枪

3.乙炔、氧气、料箱等

配方：