[發明專利]一種太陽能集熱器用鋼化玻璃透明蓋板

有效

• 申請號: 201310444470.2
• 申請日: 2013-09-23
• 公開（公告）號: CN104441840A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 陳廷敏;王學鋒;趙寶山;張孝德;李濤;楊德仁;馮光
• 申請（專利權）人: 寧夏銀晨太陽能科技有限公司
• 主分類號: B32B17/06
• 分類號: B32B17/06;F24J2/48;C23C28/00;C23C18/32
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技術領域

本發明涉及一種太陽能集熱器用鋼化玻璃透明蓋板，特別是一種具有隔熱層的太陽能集熱器用鋼化玻璃透明蓋板。

背景技術

太陽能熱水器的基本部件包括吸熱板、透明蓋板、隔熱層和外殼等幾部分。透明蓋板的主要作用在于在保證太陽輻射有效透過的前提下保護吸熱板，以防灰塵、雨雪等侵蝕吸熱板導致其損壞。可用于制造透明蓋板的材料主要有兩大類，即玻璃鋼板和鋼化玻璃。

玻璃鋼板基本結構為玻璃纖維增強透明樹脂板，其優點主要包括質輕、易加工成型、導熱率小、耐沖擊性強等。但樹脂基材在長期光照下、特別是紫外光照射下易于老化，導致樹脂材料的降解，不僅影響其力學性能，也導致玻璃鋼板變黃、透光效率降低。

鋼化玻璃多選用低鐵鋼化玻璃，其透光性好、耐候性強。但玻璃材料的導熱率高，難以將熱能保存于太陽能集熱器內部，導致太陽光集熱器光-熱轉換效率降低；另一方面，普通的硅酸鹽基玻璃耐磨性、耐腐蝕性差，難以抵御灰塵的刮磨和雨水中酸堿物質對其的腐蝕，結果也是導致透明蓋板透光效率降低。

發明內容

針對現有技術中鋼化玻璃透明蓋板的缺陷，本發明提出了如下的解決方法，即提供一種太陽能集熱器用鋼化玻璃透明蓋板，具有多層鍍層，其結構為依次具有鋼化玻璃、隔熱層和表層。所述隔熱層為鎳磷合金。所述表層為類金剛石玻璃層、類金剛石碳層、或類金剛石玻璃和類金剛石碳交替層疊形成的層。

本領域中已廣泛使用化學鍍的方法制備鎳磷合金鍍層，所得鍍層均勻性好，附著性強、耐磨性和耐腐蝕性較高。本發明人意外發現，通過在鋼化玻璃上增加一層鎳磷合金鍍層，不僅可以有效提高鋼化玻璃諸如耐磨性、耐腐蝕性等性能，同時能夠顯著降低具有該鍍層的鋼化玻璃的導熱率，從而有效抑制了太陽能集熱器內部熱能通過透明蓋板散失。

化學鍍鎳磷合金可采用本領域常規的方法進行。傳統的化學鍍配方包括硫酸鎳、磷酸二氫鈉和添加劑、穩定劑等，一般在（55-70）±2℃、pH5.0-6.5條件下實現。鍍層厚度可通過化學鍍時間和鍍層原料周期性補加等方式來實現，這均為本領域技術人員所熟知的技術操作，一般化學鍍時間為0.5-2.5h，鍍液原料周期性補加2-8次。

隔熱層的厚度對于平衡其透光性和導熱率至關重要。鍍層過厚，盡管導熱率下降，但透光性也隨之下降；鍍層厚度不足，則難以有效降低鋼化玻璃的導熱率。鍍層厚度一般應控制在8-22μm、優選9-18μm、進一步優選10-12μm范圍內。

隔熱層中，鎳磷鍍層優選通過刻蝕方法形成多個獨立的區間。如此，于隔熱層之上再覆蓋表層時，部分表層材料可與鋼化玻璃基底直接接觸，從而將鎳磷鍍層分割為多個獨立的區間，不僅提高了鍍層的牢固性，也保證了鍍層個別區間遭到破壞后其與區間依然可以維持封閉的狀態，從而延長了鍍層的壽命。間隙可通過將隔熱層完全刻蝕而形成，間隙寬度優選0.5-1.5μm，所述蝕刻可使用本領域常用的方法，例如全息激光蝕刻（HLE）、濺射與離子束銑蝕（SIME）、高壓等離子刻蝕（HPPE）、反應離子刻蝕（RIE）等。

表層位于隔熱層相反與玻璃鋼板基底的一側，起到保護隔熱層、同時降低鋼化玻璃自爆率的作用。其構成材料包括等離子體聚合物層，具體可以為類金剛石玻璃（DLG）或類金剛石碳（DLC）。

類金剛石玻璃（DLG）是由碳和硅構成的基本上呈無定形態的玻璃，可任選含有諸如氫、氮、氧、氟等雜原子；類金剛石碳（DLC）主要由碳原子和氫原子構成。DLG和DLC分子結構穩定，具有良好的剛性、耐磨性和耐腐蝕性，即使使用非常薄的鍍層也能有效防止沙塵等刮花鋼化玻璃、或酸堿等對玻璃鋼板的腐蝕。

DLG和DLC層的制備方法可根據本領域技術人員所熟知的方法來實現，例如美國專利US2007/0020451A1中所公開的方法。

表層可包含一層DLG或DLC，也可為DLG和DLC交替形成的多層表層。表層的厚度優選100-300nm、進一步優選150-200nm。

本發明所涉及的太陽能集熱器用鋼化玻璃透明蓋板可通過如下步驟制備：

（1）對鋼化玻璃進行清潔；

（2）在鋼化玻璃上通過化學鍍的方法形成鎳磷鍍層，即為隔熱層；

（3）對隔熱層進行蝕刻，將隔熱層分割為多個相互獨立的區間；

（4）在隔熱層的上方生成表層。