專利名稱：一種新型中高溫太陽能集熱管金屬與玻璃的封接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽能應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種新型中高溫太陽能真空集熱管中金屬 與玻璃封接的方法。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)，在金屬玻璃中高溫太陽能真空集熱管制造中，由于常用的可伐合金與 常用的太陽能高硼硅玻璃(3.2X10_6-3.6X10_6/°C)的熱膨脹系數(shù)有一定差值，因此金屬 與玻璃很難直接進行封接，如要實現(xiàn)匹配封接，則有兩種方式一、需要加入多個過渡段，過渡段的增加使得漏氣的可能性增大，致使整個裝置的 氣密性降低；過渡段過長使得過渡裝置占整個集熱管的比例加大，降低了集熱管的集熱效 率；而中間的過渡玻璃國內(nèi)的產(chǎn)量少，價格高，增加了集熱管的生產(chǎn)成本；工藝復雜，不適 合大規(guī)模生產(chǎn)。二、需要改變玻璃或者金屬的熱膨脹系數(shù)，目前常用的可伐合金的熱膨脹系數(shù)為 4. 7X 10_6-5. 2X 10_6/°C，要改變它的膨脹系數(shù)工藝非常復雜，大批量生產(chǎn)無法保證其熱膨 脹系數(shù)的穩(wěn)定性，所以選擇改變玻璃的熱膨脹系數(shù)更為簡便可行，由于目前中性硼硅玻璃 已經(jīng)有大批量生產(chǎn)的條件，許多醫(yī)用的藥劑瓶正是使用的這種中性硼硅玻璃。因此選擇這 種中性硼硅玻璃替代常用的熱膨脹系數(shù)為3. 2X 10_6-3. 6X 10_6/°C的太陽能領(lǐng)域使用的高 硼硅玻璃無疑為封接工藝降低了難度，也節(jié)約了成本。而其他的非匹配封接技術(shù)也尚未成熟，玻璃管易炸裂，很難達到高溫工作的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型中高溫太陽能集熱管金屬與玻璃的封接方法。中性 硼硅玻璃與過渡段玻璃先封接，然后過渡段玻璃再與可伐合金直接封接，可伐合金的熱膨 脹系數(shù)與中性硼硅玻璃的膨脹系數(shù)相差范圍在5% 10%，而中間的過渡段玻璃與太陽能 集熱管中性硼硅玻璃的膨脹系數(shù)相差范圍也為5% 10% ；中性硼硅玻璃與過渡段玻璃封 接溫度在600°C -ΙΟΟΟ ，可伐合金與過渡段玻璃的封接區(qū)加熱溫度為600°C --1200°C;封 接口長度約3mm 8mm ；封接后對整個封接段進行退火處理，退火溫度在450°C 60(TC，時 間在10 60分鐘?，F(xiàn)有的中性硼硅玻璃與可伐合金封接，中性硼硅玻璃的熱膨脹系數(shù)與可伐合金 相近，相差范圍在10%以內(nèi)，理論上可以匹配封接，但是由于此種中性硼硅玻璃的軟化點 為780°C，封接溫度太高時，可伐合金的熱膨脹系數(shù)變化太大，因此本發(fā)明使用一段玻璃過 渡段，過渡段玻璃使用國內(nèi)的電子玻璃DM308，節(jié)約了生產(chǎn)成本，增加了封接可靠性的同時 也提高了太陽能集熱管的利用率，因為只有一段過渡段，所以就只有兩個熔接處，熔接處越 少，漏氣點就越少，極大提高了集熱管的密封性，也就是延長了集熱管的壽命，同時減少了 漏氣點，也就減少了集熱管炸裂的可能性，間接提高了集熱管的成品率，降低了集熱管的生 產(chǎn)成本，而過渡段越少，意味著這一段占集熱管總長的比例越少，所以集熱管的有效長度就越長，每減少一個過渡段，集熱管的有效長度就增加10 20mm，因此也提高了太陽能集熱 管的利用率。


圖1是為本發(fā)明中高溫太陽能集熱管中性硼硅玻璃與可伐合金連接的結(jié)構(gòu)示意 圖。圖中1-中性硼硅玻璃；2-過渡段玻璃；3-可伐合金。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。本發(fā)明是一種新型中高溫太陽能集熱管金屬與玻璃的封接方法，如圖1所示，中 性硼硅玻璃1與過渡段玻璃2先封接，然后過渡段玻璃2再與可伐合金3直接封接。中 性硼硅玻璃1、過渡段玻璃2與可伐合金3的膨脹系數(shù)分別為4. 8X 10_6 5. 2X 10_6/°C、 4. 7Χ1(Γ6 5. 2X1(T6,C禾口 4. 7Χ1(Γ6 5. 2 X 1(T6/°C，過渡段玻璃 2 采用電子玻璃 DM308。 所述的中性硼硅玻璃是指熱膨脹系數(shù)為4. 8 5. 2X 10-6/oC (20 300°C )，透光率為91% 的玻璃，其化學性能穩(wěn)定，耐水一級、耐酸一級、耐堿甲級，并且具有較強抗冷熱沖擊性和很 高的機械強度。.三種材料過渡封接方法如下1)首先，利用玻璃車床將中性硼硅玻璃管與過渡段玻璃管封接好，過渡段玻璃2 的長度為15 30mm，封接溫度在600°C —1000°C。2)然后，將可伐合金3清洗干凈，放入燒氫爐進行燒氫處理，之后，將可伐合金3放 入高頻加熱頭的底端加熱氧化。3)將1)中封接好的中性硼硅玻璃1與過渡段玻璃2的玻璃管也放入到高頻加熱 頭內(nèi)部，過渡段玻璃2的端頭與可伐合金3的端部正好對上。4)在600°C —1200°C的溫度下，將可伐合金3加熱到暗紅色，此時可伐合金3的表 面均勻的附著上一層氧化物，氧化物的主要成分為氧化亞鐵。氧化層的厚度為1-2 μ m，面密 度為0. 3-0. 7mg/m2時為最佳。由于可伐合金3的端部溫度極高，靠近可伐合金3端頭的過 渡段玻璃2變成熔融狀態(tài)，由于重力的原因，直接將可伐合金3插入到過渡段玻璃2中，插 入深度5-8mm，使熔融狀態(tài)的玻璃管均勻包覆在可伐合金管外壁，用石墨將其定型。5)將對接后的中性硼硅玻璃1與可伐合金3的封接段放置到退火爐中去除內(nèi)應(yīng) 力，時間維持在10-60分鐘，溫度維持在450°C -600°C。
權(quán)利要求
一種新型中高溫太陽能集熱管金屬與玻璃的封接方法，其特征在于中性硼硅玻璃與過渡段玻璃先封接，然后過渡段玻璃再與可伐合金直接封接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封接方法，其特征在于a)首先，利用玻璃車床將中性硼硅玻璃管與過渡段玻璃管封接好，封接溫度在 600 0C -IOOO0C ；b)然后，將可伐合金清洗干凈，放入燒氫爐進行燒氫處理，之后，將可伐合金放入高頻 加熱頭的底端加熱氧化；c)將a)中封接好的中性硼硅玻璃與過渡段玻璃的玻璃管也放入到高頻加熱頭內(nèi)部， 過渡段玻璃的端頭與可伐合金的端部正好對上；d)在600°C—1200°C的溫度下，將可伐合金加熱到暗紅色，此時可伐合金的表面均勻 的附著上一層氧化物，靠近可伐合金端頭的過渡段玻璃變成熔融狀態(tài)，直接將可伐合金插 入到過渡段玻璃中，插入深度5-8mm，使熔融狀態(tài)的玻璃管均勻包覆在可伐合金管外壁，用 石墨將其定型；e)將對接后的中性硼硅玻璃與可伐合金的整個封接段放置到退火爐中進行退火處理， 時間維持在10-60分鐘，溫度維持在450°C -600°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的封接方法，其特征在于所述的氧化物的主要成分為氧化亞 鐵，氧化層的厚度為1-2 μ m，面密度為0. 3-0. 7mg/m2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任意一項所述的封接方法，其特征在于，可伐合金的熱膨脹系數(shù) 與中性硼硅玻璃的膨脹系數(shù)相差范圍在5% 10%，過渡段玻璃與中性硼硅玻璃的膨脹系 數(shù)相差范圍為5% 10%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 3任意一項所述的封接方法，其特征在于，過渡段玻璃為電子玻璃 DM308，長度為 15 30mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 3任意一項所述的封接方法，其特征在于，中性硼硅玻璃與可伐合 金的封接口長度為3mm 8mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型中高溫太陽能集熱管金屬與玻璃的封接方法，涉及中性硼硅玻璃與可伐合金這兩種膨脹系數(shù)相近的金屬和玻璃如何進行匹配封接，為金屬玻璃中高溫太陽能真空集熱管的制作提供了新的方法。該方法中可伐合金的熱膨脹系數(shù)與中性硼硅玻璃的膨脹系數(shù)相差范圍在5％～10％，過渡段玻璃與中性硼硅玻璃的膨脹系數(shù)相差范圍為5％～10％；中性硼硅玻璃與過渡段玻璃封接溫度在600℃-1000℃，可伐合金與過渡段玻璃的封接區(qū)加熱溫度為600℃-1200℃；封接口長度約3mm-8mm；封接后對中性硼硅玻璃、過渡段玻璃與可伐合金的整個封接段進行退火處理，退火溫度在450℃-600℃，時間在10-60分鐘。
文檔編號C03C27/00GK101798184SQ20101011661
公開日2010年8月11日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者劉榮, 劉雪蓮, 張志鵬, 張秀廷, 范兵, 陳步亮 申請人:北京天瑞星真空技術(shù)開發(fā)有限公司