專(zhuān)利名稱(chēng)：一種金屬鋁太陽(yáng)能集熱管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于太陽(yáng)能利用領(lǐng)域的一種集熱裝置，尤其涉及到一種太陽(yáng)能集熱管。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，潔凈新能源的開(kāi)發(fā)越來(lái)越受到關(guān)注，太陽(yáng)能光熱利用也越來(lái)越普遍，尤其是中高溫太陽(yáng)能光熱利用也在發(fā)展日程當(dāng)中。目前常用的太陽(yáng)能集熱裝置主要是太陽(yáng)能集熱管，如全玻璃型真空集熱管、熱管玻璃復(fù)合式集熱管。這些現(xiàn)有的集熱裝置多數(shù)在常溫以下使用，由于材料本身限制以及涂層技術(shù)原因，難以在高溫高壓狀態(tài)下工作。用于中高溫段的集熱裝置通常為金屬-玻璃集熱管，其金屬管一般為不銹鋼材料，質(zhì)量重，導(dǎo)熱性差；同時(shí)由于在400-500°C的溫度工作時(shí)，管表面的涂層存在熱穩(wěn)定性差；涂層與基體的熱膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的熱應(yīng)力影響涂層與基體間的結(jié)合力，導(dǎo)致涂層脫落；涂層中原子遷移等原因易造成涂層光吸收能力下降。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種金屬鋁太陽(yáng)能集熱管；該集熱管表面沉積有太陽(yáng)能選擇性吸收涂層，用于將太陽(yáng)能吸收轉(zhuǎn)化為熱能，吸收涂層可耐400-50(TC穩(wěn)定工作。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供一種金屬鋁太陽(yáng)能集熱管，包括了金屬鋁太陽(yáng)能集熱管和太陽(yáng)能選擇性吸收涂層所述的金屬鋁管為一空心體，選用一定管徑的金屬鋁圓柱或一定厚度管壁，管長(zhǎng)為2-細(xì)，管外直徑為4-lOcm;其具有一內(nèi)表面，且該內(nèi)表面上環(huán)設(shè)有若干凸起葉片，葉片高 2-10mm,厚度0. 5_3mm，葉片數(shù)量為20-100，管內(nèi)壁直徑為2-8cm。葉片與葉片之間形成一散熱凹槽；金屬鋁管外表面進(jìn)行表面拋光處理，然后迅速送進(jìn)真空室沉積吸收涂層。所述的太陽(yáng)能選擇性吸收涂層采用電弧離子鍍技術(shù)沉積制得，所述的太陽(yáng)能選擇性吸收涂層是一層耐高溫吸收涂層，其厚度為300-600nm ；涂層結(jié)構(gòu)包括紅外反射層、吸收層和減反射層。紅外反射層是厚度在50 120nm的金屬鋁膜，吸收層為兩個(gè)金屬漸變亞層構(gòu)成，成分由Nb和AlN混合而成，第一亞層是高Nb金屬體積百分比，厚度為80 130nm， 第二亞層是低Nb金屬體積比，厚度為90 150nm。減反射層是A1N，厚度是100 150nm。 涂層的具體制備步驟如下步驟1 在真空背底為4. OX 10_2 5. OX 10_4pa條件下，開(kāi)Al靶，電弧功率調(diào)節(jié)為 700 1000W，負(fù)偏壓在-150V -600V，沉積厚度在50 120nm的金屬鋁膜；步驟2 同時(shí)通入氬氣和氮?dú)猓ぷ鳉鈮赫{(diào)節(jié)為0. 1 2Pa，沉積吸收層沉積第一亞層，氬氣和氮?dú)饬髁勘葹?50 80 40，同時(shí)開(kāi)Al靶和Nb靶，Al靶弧源功率為700 1000，Nb靶弧源功率為1500 2000W，負(fù)偏壓在-150V 600V，沉積厚度為80 130nm的高Nb金屬體積比亞層；沉積第二亞層，氬氣和氮?dú)饬髁勘葹?50 40 20，調(diào)節(jié)Al靶弧源功率為700 1000，調(diào)節(jié)Nb靶弧源功率為800 1100W，負(fù)偏壓在-150V 600V，沉積厚度為90 150nm的低Nb金屬體積比亞層；步驟3 通入工作氣體氮?dú)?，氣壓調(diào)節(jié)為0. 1 lPa，開(kāi)Al靶，電弧功率調(diào)節(jié)為 700 1000W，負(fù)偏壓在-150V 600V，沉積厚度為100 150nm的減反射層。步驟4:將沉積有吸收涂層的金屬鋁太陽(yáng)能集熱管放置在氮?dú)鈿鈮簽?2-5X 10_2Pa，溫度200 300°C的爐箱內(nèi)退火2-3個(gè)小時(shí)。優(yōu)選的，步驟1 3中的氬氣純度為99. 99%，氮?dú)饧兌葹?9.99%，Al靶純度為 99. 99%, Nb 純度為 99. 99%。本實(shí)用新型的有益效果為，提供一種金屬鋁太陽(yáng)能集熱管，導(dǎo)熱率高，其管內(nèi)部為梳妝凸起片狀結(jié)構(gòu)，既增強(qiáng)金屬鋁太陽(yáng)能集熱管的剛度，又提高金屬管的傳熱能力，利于傳熱工質(zhì)快速將太陽(yáng)能選擇性吸收涂層轉(zhuǎn)化的熱能帶走，避免傳熱工質(zhì)(導(dǎo)熱油)出現(xiàn)燒焦或結(jié)垢現(xiàn)象，進(jìn)一步提升集熱系統(tǒng)的運(yùn)行能力；使用金屬鋁，降低了集熱裝置重量，而且降低了集熱管成本造價(jià)。本實(shí)用新型適用于聚焦型太陽(yáng)能集熱裝置，采用高沸點(diǎn) (300-4000C )的導(dǎo)熱油作為傳熱工質(zhì)，避免了高溫高壓狀態(tài)下對(duì)金屬管的特殊要求。
圖1金屬鋁太陽(yáng)能集熱管示意圖；圖2金屬鋁太陽(yáng)能集熱管內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3太陽(yáng)能選擇性吸收涂層結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參照?qǐng)D1所示，一種金屬鋁太陽(yáng)能集熱管，其包括一金屬鋁管1和太陽(yáng)能選擇性吸收涂層2;其中，請(qǐng)參照?qǐng)D2所示，所述的金屬鋁管1為一空心體，選用一定管徑的金屬鋁圓柱或一定厚度管壁，管長(zhǎng)為2-細(xì)，管外直徑為4-lOcm ；其具有一內(nèi)表面，且該內(nèi)表面上環(huán)設(shè)有若干凸起葉片3，葉片3高2-10mm，厚度0. 5_3mm，葉片；數(shù)量為20-100，管內(nèi)壁直徑為2_8cm。葉片3與葉片3之間形成一散熱凹槽4 ；金屬鋁管1外表面進(jìn)行表面拋光處理，然后迅速送進(jìn)真空室沉積吸收涂層2。請(qǐng)參照?qǐng)D3所示，所述的太陽(yáng)能選擇性吸收涂層2采用電弧離子鍍技術(shù)沉積制得， 所述的太陽(yáng)能選擇性吸收涂層是一層耐高溫吸收涂層，其厚度為300-600nm ；吸收涂層2結(jié)構(gòu)包括紅外反射層21、吸收層22和減反射層23 ；其中，該紅外反射層21是厚度在50-120nm 的金屬鋁膜，覆蓋于所述金屬鋁管1的外表面；該吸收層22為第一亞層221及第二亞層222 兩個(gè)金屬漸變亞層構(gòu)成，成分由Nb和AlN混合而成；所述第一亞層221是高Nb金屬體積百分比，厚度為80-130nm ；所述第二亞層222是低Nb金屬體積比，厚度為90-150nm。減反射層是A1N，厚度是100-150nm。本實(shí)用新型的集熱管金屬鋁太陽(yáng)能集熱管兩端采用對(duì)齊密封封裝，管內(nèi)部流動(dòng)的傳熱工質(zhì)是高沸點(diǎn)的導(dǎo)熱油，太陽(yáng)能被聚焦在集熱管表面，集熱管表面涂層將光能轉(zhuǎn)化為熱能，由導(dǎo)熱油快速帶走。實(shí)施例1選用長(zhǎng)度為: 的金屬鋁太陽(yáng)能集熱管，管外直徑為7cm，內(nèi)直徑為5cm，其內(nèi)部加工出的梳妝凸起葉片結(jié)構(gòu)厚度為2mm，高度為1cm，葉片數(shù)為40 ；以此金屬管為基體，采用電弧離子鍍技術(shù)在管表面沉積耐高溫太陽(yáng)能選擇性吸收涂層，涂層的具體制備步驟如下步驟1 在真空背底為5. OX 10_3pa條件下，開(kāi)Al靶，電弧功率調(diào)節(jié)為800W，負(fù)偏壓在-150V，沉積厚度在50nm的金屬鋁膜；步驟2 同時(shí)通入氬氣和氮?dú)猓ぷ鳉鈮赫{(diào)節(jié)為0. 5Pa，沉積吸收層沉積第一亞層，氬氣和氮?dú)饬髁勘葹?50 70，同時(shí)開(kāi)Al靶和Nb靶，Al靶弧源功率為800W，Nb靶弧源功率為1500W，負(fù)偏壓在-150VV，沉積厚度為90nm的高Nb金屬體積比
亞層；沉積第二亞層，氬氣和氮?dú)饬髁勘葹?50 25，調(diào)節(jié)Al靶弧源功率為800W，調(diào)節(jié) Nb靶弧源功率為800W，負(fù)偏壓在-150VV，沉積厚度為95nm的低Nb金屬體積比亞層；步驟3 通入工作氣體氮?dú)猓瑲鈮赫{(diào)節(jié)為0. lPa，開(kāi)Al靶，電弧功率調(diào)節(jié)為800W，負(fù)偏壓在-150V，沉積厚度為120nm的減反射層。步驟4 將沉積有吸收涂層的金屬鋁太陽(yáng)能集熱管放置在氮?dú)鈿鈮簽? X IO-2Pa, 溫度300°C的爐箱內(nèi)退火2個(gè)小時(shí)。通過(guò)上述實(shí)施方式，本實(shí)用新型的目的已經(jīng)被完全有效的達(dá)到了。熟悉該項(xiàng)技藝的人士應(yīng)該明白本實(shí)用新型包括但不限于附圖和上面具體實(shí)施方式
中描述的內(nèi)容。任何不偏離本實(shí)用新型的功能和結(jié)構(gòu)原理的修改都將包括在權(quán)利要求書(shū)的范圍中。
權(quán)利要求1.一種金屬鋁太陽(yáng)能集熱管，包括金屬鋁管和太陽(yáng)能選擇性吸收涂層，其特征在于，金屬鋁管為一空心體，其具有一內(nèi)表面，且該內(nèi)表面上環(huán)設(shè)有若干凸起葉片，葉片與葉片之間形成一散熱凹槽；所述的太陽(yáng)能選擇性吸收涂層是一層耐高溫吸收涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬鋁太陽(yáng)能集熱管，其特征在于，所述的金屬鋁管長(zhǎng)為2-4 米，外直徑4-10cm，內(nèi)直徑2-8cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬鋁太陽(yáng)能集熱管，其特征在于，所述的金屬鋁管內(nèi)部是梳狀凸起葉片結(jié)構(gòu)，凸起葉片高2-10mm，厚度0. 5_3mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述金屬鋁太陽(yáng)能集熱管，其特征在于，所述的太陽(yáng)能選擇性吸收涂層厚度為300-600nm。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種金屬鋁太陽(yáng)能集熱管，包括了金屬鋁管和太陽(yáng)能選擇性吸收涂層；所述的金屬鋁管內(nèi)部是梳狀凸起葉片結(jié)構(gòu)，管外表用多弧離子鍍技術(shù)沉積有耐高溫的太陽(yáng)能選擇性吸收涂層。該金屬鋁太陽(yáng)能集熱管具有導(dǎo)熱性高，重量輕，制作技術(shù)簡(jiǎn)單成本低的優(yōu)點(diǎn)，表面吸收涂層可以承受300-500℃的高溫，集熱管可以在200-400℃溫度下工作。
文檔編號(hào)C23C14/06GK201992892SQ20112012648
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2011年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者韓培剛 申請(qǐng)人:韓培剛