[發明專利]太陽能集熱管罩玻璃管增透涂層的成型工藝

無效

• 申請號: 201210071198.3
• 申請日: 2012-03-19
• 公開（公告）號: CN102603205A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 杜勇;劉希杰;楊波
• 申請（專利權）人: 山東力諾新材料有限公司
• 主分類號: C03C17/23
• 分類號: C03C17/23;C03C15/00
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 丁修亭

技術領域

本發明涉及一種太陽能集熱管罩玻璃管減反射涂層的成型工藝，屬于太陽能熱膜層/涂層技術領域，其中減反射涂層也叫增透涂層。

背景技術

隨著光熱技術的不斷進步，在高溫發電領域對集熱管集熱效率要求越來越高，目前有兩種途徑增加集熱管的集熱效率，其一是增加內管太陽吸收比，另一種則是減反射，即增透。工業上主要使用高硼硅3.3玻璃及其改性的相似玻璃作為罩玻璃管，其太陽透射比一般在0.89左右，玻璃材料本身吸收的太陽光在2%左右，因此通過表面改性等方法減少罩玻璃管表面反射對于提高光熱轉化率有重要的意義。

當前市場上平板玻璃的增透技術較為廣泛，主要有磁控濺射法、等離子噴涂法、化學氣相沉積法、溶膠凝膠法、酸腐蝕法等。物理法鍍膜主要是膜層硬度較低，不易長時間暴露在自然環境中，且要得到高的太陽透射比需要的成本較高，不利于高溫集熱管在發電上的大規模應用。化學法成本較為低廉，膜層硬度有一定的提高，但是工藝和配方控制存在一定的難度，是有可能應用于高溫管的增透技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可控性好、成本低且能夠獲得較高增透效果的太陽能集熱管罩玻璃管增透涂層的成型工藝。

本發明采用以下技術方案：

該發明太陽能集熱管罩玻璃管增透涂層的成型工藝，包括清洗進而烘干的步驟，還包括以下步驟：

高溫處理步驟：把罩玻璃管放入爐內，在600℃-625℃的條件下，保溫30~40分鐘；

降溫步驟：采用受控降溫，基本勻速地降溫至室溫；

酸蝕步驟：在罩玻璃管表面腐蝕出微觀凹坑；

SiO₂膜層制備步驟和膜層固化步驟。

依據本發明制備上述太陽能集熱管罩玻璃管增透涂層的成型工藝，引入減反射膜層原理，該原理見于物理化學學報第13卷第6期中“鈉硼硅酸鹽玻璃分相及浸析的NMR研究”對于硼玻璃前處理的理論：組分一定的均勻玻璃經分相處理后，結構中出現以亞微觀尺寸的不均勻區，包括富硅相、富鈉硼相，隨分相處理溫度的升高，有兩個機制在同時起作用：從動力學因素考慮，溫度愈高，玻璃粘度愈低，結構調整加快，分相速率增加，且分相區的尺寸增大；從熱力學角度考慮，溫度愈高，其平衡態的混溶程度愈大，即富硅相中的鈉、硼和富鈉硼相中的硅增加。當析出的富鈉硼相尺寸遠小于可見光光波波長時，玻璃保持透明。當分相導致富鈉硼相尺寸超過可見光光波波長時，則引起肉眼可見的乳濁。與溶膠凝膠增透相結合制定本實驗方案，制備漸變膜系。這屬于成型工藝的可控性因素。

基于前述原理采用本方案可以獲得較高的太陽透射比。工藝吸收了溶膠凝膠和表面溶蝕技術，其構思為先進梯度膜層的制作思路，增透的基本原理和實驗結論證明其能夠在較寬泛波長范圍內起到很好的增透效果，太陽透射比能夠提高2.5%-3%。關鍵是膜層硬度和附著力有明顯的改善。由于前處理的溶蝕技術，罩玻璃管表面產生了微觀的凹凸，能夠很好的使SiO₂膜層粘附，提高膜層的附著力，解決增透膜層衰減速度較快，無法長期暴漏在空氣中的不利因素，有利于大規模應用。此外，膜層外觀美觀，由于能夠在較寬的波長范圍內增透，因此罩玻璃管表面不顯示明顯干涉色，表面為淡藍色，與罩玻璃管底色相仿，缺陷較少，適合高溫管應用。同時生產成本較低，利用物理法及部分化學方法需要三、四層，甚至更多層才能夠達到的寬波長增透效果，僅兩步處理完成工藝，性價比較高。

上述太陽能集熱管罩玻璃管增透涂層的成型工藝，在酸蝕步驟后、SiO₂膜層制備步驟前還含有一步清洗步驟，該步驟要求在潔凈室內用去離子水沖洗罩玻璃管，去除罩玻璃管表面污物。

上述所述的太陽能集熱管罩玻璃管增透涂層成型工藝，所述高溫處理步驟，把罩玻璃管放入爐內后，控制爐溫以10℃/min的速度升溫。

上述太陽能集熱管罩玻璃管增透涂層的成型工藝，所述降溫步驟的降溫速度為20℃/min。

上述太陽能集熱管罩玻璃管增透涂層的成型工藝，所述酸蝕步驟具體為將罩玻璃管放入25℃?氫氟酸濃度3%-4%和硫酸濃度2%-3%的混合溶液中靜置18min~22min，取出。氫氟酸的濃度大溶液損傷玻璃表面嚴重，過少不能夠起到清潔表面的功能；硫酸主要是溶解氫氟酸腐蝕下來的雜質，使表面清潔。靜置時間和溫度與溶液是一個完整的體系，如果改變會影響到腐蝕層微孔大小和密度。

上述太陽能集熱管罩玻璃管增透涂層的成型工藝，酸蝕步驟的酸蝕時間優選為20min。