[發明專利]太陽能選擇性吸收涂層的集熱管及其制造方法

無效

• 申請號: 200710098378.X
• 申請日: 2007-04-24
• 公開（公告）號: CN101294749A
• 公開（公告）日: 2008-10-29
• 發明（設計）人: 王智建;隗方基;劉建民;李雪峰;陳志濤;張粉利
• 申請（專利權）人: 梁美意
• 主分類號: F24J2/48
• 分類號: F24J2/48;B32B1/08;B32B33/00;B32B9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種太陽能選擇性吸收涂層的集熱管及其制造方法，該涂層使集熱元件在高溫空氣中適用，屬于太陽能熱水器的技術領域。

背景技術

太陽能熱水器的集熱管由于抗氧化能力較差且穩定性也差，一般采用太陽能選擇性涂層只能在真空中或保護性氣體中使用。國內生產的集熱管都在真空中使用，才能保證其壽命，國外的Solel公司(以色列Luz公司生產的金屬與玻璃封接的真空集熱管)與肖特公司的產品可以在40℃左右的高溫條件下使用，但其涂層必須在真空或保護氣體中使用，否則其性能將迅速衰減而導致無法應用，另外這些產品的制作工藝復雜且成本偏高。

發明內容

本發明的目的是要提供一種太陽能選擇性吸收涂層的集熱管，它可以在200-500℃的高溫空氣中可以長期穩定工作，這種選擇性涂層的集熱管也可以封閉在真空中或在定為惡劣的環境中使用，如果在中低溫的空氣中使用，涂層和集熱管的壽命更加優越。

本發明的另一個目的是提供上述選擇性吸收涂層的制造方法。該方法采用表面拋光高溫烘烤和磁控濺射鍍膜，使涂層成為多層性結構。

選擇性吸收涂層的集熱管是這樣實現的：

集熱管的基體材料鋼管1，其外表面沉積一層太陽能選擇性吸收涂層3，該鋼管1的兩端為無膜區4，內腔2內充以流動工質，在基體材料5的表面有一層過渡層6，其表面又形成一層Al₂O₃、AlN或Sio₂的粘附層7，再沉積一層Al、Ag、Cu、Ni、Mo、W、NiCr合金或不銹鋼的紅外反射層8，依次又濺射Al₂O₃、AlN或SiO₂的保護層9，保護層9表面濺射一層Al₂O₃、Aln或Sio₂的陶瓷成分和Ni、W、NiCr合金或不銹鋼形成的沉積吸收層10，最后是一層Al₂O₃、AlN、TiO₂、SiO₂和MgF₂的減反射層11。

上述涂層的制造方法是在基體材料1表面高溫300-800℃的高溫烘烤20-100分鐘形成過渡層6，又以磁控濺射方法形成粘附層7，接著又用磁控濺射方法濺射沉積一層金屬紅外反射層8，其厚度為50～500mm，然后又涂覆一層保護層9，其厚度是20-100nm，再采用雙靶濺射方法沉積一層吸收層10，吸收層10為金屬陶瓷成分，其厚度為60-300nm，采用中頻電源反應濺射在吸收層10，制成減反射層11且厚度為50-120nm。

太陽能選擇性吸收涂層的集熱管及其制造方法的優點是涂層是多層的結構，具有涂層集熱管在高溫300-500℃的空氣中適用，吸收率α高達94％以上，發射率ε小于15％(400℃)，在真空中可耐400-700℃的高溫，各項性能穩定可靠，本涂層的集熱元件可單獨用于空氣中作為太陽能光伏發電的元件。

附圖說明

圖1是耐高溫太陽能選擇性吸收涂層的鋼管示意圖

圖2是太陽能選擇性吸收涂層示意圖

圖3是拋光設備示意圖

圖4是高溫處理設備示意圖

圖5是鍍膜機示意圖

圖6是鍍膜后處理設備示意圖

其中1.基體材料鋼管??2.內腔??3.太陽能選擇性吸收涂層??4.無膜區??5.基體材料??6.過渡層??7.粘覆層??8.紅外反射層??9.保護層??10.沉積吸收層??11.減反射層??12.拋光設備??13.拋光頭??14.高溫??15.電加熱16.攪拌風扇??17.鍍膜機??18.磁控濺射靶??19.電源??20.后處理設備??21.電加熱

具體實施方式

由圖1，集熱管的基體材料鋼管1，其外表面沉積一層太陽能選擇性吸收涂層3，該鋼管1的兩端為沒有涂層的無膜區4，內腔2內充以流動工質，可以是氣體或液體，當陽光照射集熱元件，其吸收涂層3吸收陽光使基體材料鋼管1加熱到200-500℃，熱量傳遞于內腔2中之工質，使其產生高壓蒸汽或高溫液體，根據實際需要基體材料鋼管1可選用不銹鋼、碳素鋼和鎳合金、銅鋁或鋁合金的管材或板材，其長度為300～600mm，內腔2的內徑大于10mm。