真空集热管的玻璃金属封接工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种真空集热管的玻璃金属封接工艺，其是在真空集热管的玻璃封接件和金属封接件之间涂低熔焊料玻璃粉浆，然后加热使之固化，将玻璃封接件和金属封接件密封封接在一起。采用本发明专利技术的封接工艺可以在较低的温度下对金属与玻璃的进行封接且不需施加压力，从而简化其生产设备，并因此降低真空集热管制造成本。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种玻璃金属封接技术，具体地讲是一种针对太阳能真空集热管的玻璃金属封接工艺。
技术介绍
太阳能是一种取之不尽的绿色能源。在太阳能的利用中，通常采用一种太阳能真空集热管，将太阳能的热量有效地收集起来。这种太阳能真空集热管包括有玻璃管，该玻璃管内设有金属吸热体，采用真空技术将玻璃管内呈真空状态，以最大限度地减少热能的损失。金属吸热体至少有一端伸出于玻璃管的外端，并连接于热能所需的装置，如水箱、联集管等。为保持玻璃管内的真空状态，必须解决玻璃管与金属吸热体的伸出端的密封连接问题。传统的真空集热管的玻璃金属封接一般采用火焰封接的方法，将被封接的玻璃和金属熔接在一起。该方法要求被封接的玻璃和金属之间的膨胀系数非常匹配，相互间的差值小于6％。同时在封接时需对玻璃进行高温加热至1000摄氏度以上，然后再对玻璃进行仔细的退火，以消除熔接时造成的热应力；另外该种封接方式由于需要进行封接温度较高，熔接温度很难调节，能耗大，工艺重复性差，且金属件易于高温氧化。为此，北京市太阳能研究所提出一种热压封技术，即中国专利技术专利93101627.4。该专利公开了一种热压封技术，利用该技术，可以在较低的温度下，对集热管的玻璃法兰端面与金属端盖间通过一种铅基材料进行固态的封接，即在焊接材料保持固态的状态下通过适当的加压，使其封接在一起。这样，不仅使工艺大大简化，同时也解决了玻璃管材料和与之封接的金属材料之间膨胀系数不匹配所造成的困难。热压封技术是属于材料固态焊接技术中的一种特殊的焊接方法，解决问题的关键是对封接件进行加热和加压，使其在连接处产生微量的塑性变形，进而发生原子间的相互扩散来实现封接的。缘此，热压封技术要解决的一个关键性的问题，是在对封接部位进行加热之后，向玻璃管封接的端面施加一40-150kg/cm2的冲击压力，一般情况下冲击时间为0.5s。由于玻璃管的长、径比较大，要使细长状玻璃管不被压碎，必须对该冲击压力进行精确控制，另外，对玻璃管的形状也有极其严格要求。该专利所采用的解决方法是，将玻璃管的端面制成法兰形式，在该法兰的下端面设定支撑，使得该冲击压力完全由法兰承接，从而减少了对玻璃管本身的形状要求。但这样就对法兰下面的支撑要求非常高，从而增加了设备的工艺复杂性。并且，由于需要在玻璃管封接的端面施加一40-150kg/cm2的冲击压力，从而使得封接的成品率较低。并且由于在采用热压封技术时，必须垂直于玻璃管端面的对玻璃管的施压，目前所采用的方法是在生产线的施压工位是向地下延伸，因此，必须在该工位处具有一个向地下延伸的至少与玻璃管等长的深度。这样，不仅增加了生产线的复杂性，而最重要的是因此限制了真空集热管的长度，目前采用热压封技术生产太阳能集管的最大长度为2米。随着太阳能的大规模利用，这种长度的集热管是远远不能满足使用需求的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种真空集热管的玻璃金属封接工艺，其能够在较低的温度下对金属与玻璃的进行封接且不需施加压力，从而简化其生产设备，并因此降低真空集热管制造成本。本专利技术的目的是这样实现的，一种真空集热管的玻璃金属封接工艺，其是在真空集热管的玻璃封接件和金属封接件之间涂低熔焊料玻璃粉浆，然后加热使之固化，将玻璃封接件和金属封接件密封封接在一起。本专利技术的上述封接工艺具体可包括如下步骤 1)将配制好的低熔焊料玻璃粉浆涂于玻璃封接件和金属封接件之间；2)在300℃-600℃的温度下加热保温5-60分钟，使低熔焊料玻璃粉浆固化；3)退火冷却，去应力。在本专利技术中，于上述步骤1)之前，可首先对玻璃封接件和金属封接件的封接处进行表面清洗预处理。在本专利技术中，于上述步骤1)之前，还可对金属封接件进行表面电镀防氧化处理。在本专利技术中，于上述步骤2)中的加热温度可进一步为430℃-530℃。优选地，该加热温度为450℃-500℃。在本专利技术中，于上述步骤2)中的加热保温时间可优选为10-20分钟。在本专利技术中，所述的金属封接件的材料为可伐合金，且且金属封接件、玻璃封接件以及低熔焊料玻璃粉浆三者的膨胀系数相匹配，以确保该三者的封接效果。该金属封接件可具体由铁镍合金制成。在本专利技术中，所述的金属封接件可直接为真空集热管的金属端盖，或者为一金属过渡连接件，在封接于玻璃封接件后，再与金属端盖焊接在一起。在本专利技术中，所述的玻璃封接件的封接部为管状，金属封接件封接于该管状玻璃封接件的管口外周缘或者管口内周缘或者管口端面。在本专利技术中，于玻璃封接件的管口端面进行封接的玻璃封接件的管口端可进一步形成有向内侧或外侧或者两侧延伸的法兰端面，以增加封接面积。所述的金属过渡连接件可为环状，所述的金属端盖直接焊接于该环状金属过渡连接件的外周缘。于所述的环状金属过渡连接件上向上延设有管状凸缘，所述的金属端盖焊接于该凸缘的边缘。所述的金属过渡连接件可为直接封接于管状玻璃封接件管口内缘或者管口外缘的管状金属过渡连接件，所述的金属端盖焊接于管状金属过渡连接件另一端管口内缘或者管口外缘。在本专利技术中，所述的玻璃封接件可直接为真空集热管的玻璃管，或者为一玻璃连接件，其在封接于金属封接件后，再与真空集热管的玻璃管熔接在一起。本专利技术的效果是显著的，由于本专利技术采用低熔焊料玻璃粉浆低温加热固化后，将真空集热管的玻璃封接件和金属封接件封接在一起；其进行封接的温度远远低于现有的火焰封接的温度，并且也不需要像现有的热压封接那样需要一定的冲击力，从而不但降低了能耗，成本低，工艺重复性好，而且操作方便、工艺简便、设备简单，易于进行大批量规模生产。并且，由于本专利技术中不需要对真空集热管施加垂直的冲击力，在进行封接操作时，真空集热管的放置方式不受限制，如可以轴向平放，这样，真空集热管的长度将不会受到限制。附图说明图1本专利技术的将金属端盖直接封接于真空集热管的玻璃管的一种封接结构示意图；图2本专利技术的金属过渡连接件为环状的封接结构示意图；图3本专利技术的设有凸缘的环状金属过渡连接件的一种封接结构示意图；图4本专利技术的设有凸缘的环状金属过渡连接件的另一种封接结构示意图；图5本专利技术的管状金属过渡连接件的一种封接结构示意图；图6本专利技术的管状金属过渡连接件的另一种封接结构示意图；图7本专利技术的封接结构用于闷晒式玻璃-金属真空集热管的一种结构示意图；图8本专利技术的封接工艺用于闷晒式玻璃-金属真空集热管的另一种结构示意图；图9本专利技术的封接工艺用于U形管式玻璃-金属真空集热管的一种结构示意图； 图10本专利技术的封接工艺用于直流式玻璃-金属真空集热管的一种结构示意图。具体实施例方式如图所示，本专利技术的真空集热管的玻璃金属封接工艺是在真空集热管的玻璃封接件1和金属封接件2之间涂低熔焊料玻璃粉浆3，然后加热使之固化，将玻璃封接件1和金属封接件2密封封接在一起。这样，由于低熔焊料玻璃粉浆在较低温度下加热即可固化，从而将真空集热管的玻璃封接件1和金属封接件封接2在一起；其进行封接的温度远远低于现有的直接进行火焰封接的温度(＞1000摄氏度)，并且也不需要像现有的热压封接那样需要一定的冲击力，从而不但降低了能耗，成本低，工艺重复性好，而且操作方便、工艺简便、设备简单，易于进行大批量规模生产。本专利技术的上述封接工艺具体可包括如下步骤1)将配制好的低熔焊料玻璃粉浆3涂于玻璃封接件1和金属封接件2之间；2)在300本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种真空集热管的玻璃金属封接工艺，其特征在于，其是在真空集热管的玻璃封接件和金属封接件之间涂低熔焊料玻璃粉浆，然后加热使之固化，将玻璃封接件和金属封接件密封封接在一起。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：江希年，高汉三，葛洪川，
申请(专利权)人：江希年，高汉三，葛洪川，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]