钛金太阳集热管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种钛金太阳集热管。该钛金太阳集热管，包括主要由内玻璃管和罩玻璃管构成的玻璃真空管和以内玻璃管为基体的太阳能吸收涂层，所述太阳能吸收涂层包括依次镀制的黄金底层、第一阻热扩散层、吸收层、第二阻热扩散层和减反射层，其中上述黄金底层是以ＴｉＮ和Ａｌ靶为溅射阴极的在磁控溅射工艺镀制的结构层。本实用新型专利技术提供了一种太阳能吸收效率高，且使用寿命长，外观美观的钛金太阳集热管。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

钛金太阳集热管(一)
本技术涉及一种钛金太阳集热管，其包括玻璃真空管和位于玻璃真空管真空室内的以内玻璃管为基体的太阳能吸收涂层。(二)
技术介绍
随着人类科学技术的发展和生产力水平的提高，能源短缺的问题逐渐暴露出来。传统能源如石油、天然气等的日渐枯竭，限 制了人类的继续发展和进步。在全球性能源紧张的新形势下，开 发以太阳能为代表的新能源是缓解能源紧张的途径。在太阳能系 统中，以太阳真空集热管为取能装置的集热系统应用最为广泛， 所说的太阳真空集热管以太阳能吸收涂层用于吸收入射的太阳辐 射，并将其转换为热能。太阳能光热利用以温度小于iocrc的低温应用为主，如太阳 能热水器，太阳能干燥等。应用于上述温度范围内的太阳能吸收 涂层，若工作于较高温度时，由于涂层间金属和介质的扩散作用 加强，涂层结构遭到破坏，使涂层整体性能发生变化。集热管的 选择性吸收涂层应能承受较高的温度，并能长期稳定工作，在波长为0.3 2.5 ti m太阳光谱范围内具有较高的吸收比，同时在红 外光谱范围内(波长为2.5~5.0 ii m)保持较低的热发射比，但 工艺相对复杂，成本较高。90年代，市场集热管以渐变吸收型全玻璃真空太阳集热管为 主流产品，膜色均为黑色。2000年初本申请人采用德国技术，开 发了地中海蓝集热管，引领了蓝色的世界，至今地中海蓝膜色一 直是市场的主流膜色。集热管内管膜色也一直是以Al金属层的银 白色与Cu金属层的红色为主，多年来一直没有突破。目前国内应用较广的是中国专利CN85100142公开的A1-N/A1 渐变膜，该涂层的优点是，采用单只Al靶直流磁控溅射镀膜，使 3溅射系统结构简化，溅射效率提高，生产周期短，成本较低，涂层的吸收率可达a "0.93，发射率e " 0. 06 ( 100°C )。但是当工 作温度较高时，涂层中的铝离子活性增加，金属离子和绝缘介质 的热扩散作用加强，涂层结构紊乱，涂层性能下降，影响了真空 管的集热效率和寿命。同时该膜层颜色为黑色，外观不佳。上述太阳能吸收涂层目前多为两层吸收层的干涉膜结构，两 层膜之间因金属成份的配比不同而互相产生干涉作用，实现了比 渐变膜更高的吸收比和更低的发射比，耐高温性能也有较大提高。 然而目前所普遍采用的A1-A1N或SS-A1N金属陶瓷复合薄膜本身 的的熔点较低，在温度较高时，选择性吸收性能消失。
技术实现思路
因此，本技术针对现有技术的上述缺陷，提供了一种太 阳能吸收效率高，且使用寿命长，外观美观的钛金太阳集热管。本技术采用的技术方案为该钛金太阳集热管，包括主要由内玻璃管和罩玻璃管构成的 玻璃真空管和以内玻璃管为基体的太阳能吸收涂层，所述太阳能 吸收涂层包括依次镀制的黄金底层、第一阻热扩散层、吸收层、 第二阻热扩散层和减反射层。所述减反射层为以双反应气体的混合气体镀制的纯介质膜。 所述减反射层、第二阻热扩散层、吸收层、第一阻热扩散层、黄金底层的厚度比为11: 2: 30: 3: 80。上述钛金太阳集热管，所述玻璃真空管尾端设有支撑在所述 内玻璃管与所述罩玻璃管之间的支架。所述玻璃真空管尾端设有用于承载吸气剂的装置，并在所述 罩玻璃管上镀有吸气膜。根据本技术的技术方案可知，相对于现在的具有两层结 构层的太阳能吸收涂层，本技术又增加了几个结构层，其中， 由于上述太阳能吸收涂层的膜系结构中增加可以由氮化钛和铝材 质溅射而成的的黄金底层，有效的解决了传统膜层存在的金属底 层氧化而造成发射比上升的问题，保温效果提高30%。此外，增4加第一阻热扩散层和第二阻热扩散层则主要应用于防止内部结构 层在高温下的稳定性，解决了吸收涂层经过高温烘烤后吸收比降低的问题，膜层耐温可达600'C，膜层抗老化程度提高30 40%， 同时可以有效防止能量损失。经验证，本技术涂层的多层结 构具有稳定的太阳能选择性吸收效果，涂层吸收比可达0.96，发 射比s《0.06 ( 80。C )，应用于太阳能热利用行业可以在200°C-300 "C间长期稳定工作。上述选择性吸收，主要选择太阳光能量最强的波长在可见光 波段400 600nm之间，但普通膜层由于吸收层结构的问题很难达 到这个波段的最高吸收，本膜层其吸收层为多层干涉吸收结构， 能有效增加了太阳选择性吸收涂层对紫外-可见光波段的吸收，有 选择性的加强了对太阳能量最强的波段的吸收，使集热管的吸收 比可达到96%。且基于本具有多层结构层的膜层，因黄金底层的在可见光波 段内的反射波长，使得该膜层呈紫罗兰色，外形美观。(四) 附图说明 下面结合说明书附图来具体说明一下本技术，使本领域的技术人员更好的理解本技术，其中图1为本技术实施例中太阳集热管的结构示意图。 图2为本技术实施例中太阳能吸收涂层的结构示意图。 图中1、内玻璃管，2、真空室，3、太阳能吸收涂层，4、 罩玻璃管，5、支架，6、承载吸气剂的装置，7、吸气膜，8、减 反射层，9、第二阻热扩散层，10、低金属体积比吸收层，11、高 金属体积比吸收层，12、第一阻热扩散层，13、黄金底层。具体实施方式参照说明附图1和2，本实施例钛金太阳集热管，包括主要 由内玻璃管1和罩玻璃管4构成的玻璃真空管和以内玻璃管为基 体的太阳能吸收涂层3，所述太阳能吸收涂层包括依次镀制的黄 金底层13、第一阻热扩散层12、吸收层、第二阻热扩散层9和减 反射层8，其中上述黄金底层是以TiN和Al靶为溅射阴极的在磁控溅射工艺镀制的结构层。所述第一阻热扩散层是以Ti、 TiC、 TiN和TiCN靶作为溅射 阴极的结构层；所述第二阻热过渡层是以Ti和TiN化合物把作为 溅射阴极的结构层。两阻热扩散层均采用熔点较高的金属及其化 合物构成的结构层，能有效保护内部吸收层结构稳定，即使在高 温下也不会发生变化。所述吸收层是以Ti、 Al、 SS靶作为溅射阴极的结构层，结构 稳定，吸收效果好。所述吸收层包括底层的高金属体积比吸收层11和与其紧邻 的低金属体积比吸收层10，这里的高低是区分两侧结构的，通过 控制反应气体来获得相应的金属含量比例，通过有选择的分波段 分层吸收太阳光谱中的能量较高的部分，吸收效果好。当然，所 述吸收层也不限于两层结构，可以是两层以上，以获得更好的吸 收效果。所述减反射层为以双反应气体的混合气体镀制的纯介质膜， 这里的双反应气体，最好采用碳氢反应气体，纯介质膜则具有较 小的折射率，减小光如何的反射率，以达到较好的光透射性能。所述减反射层、第二阻热扩散层、吸收层、第一阻热扩散层、黄金底层的厚度比为11: 2: 30: 3: 80，依据MdXWell，上述结构的膜层，可以具有较好的干涉效果，使其对太阳光的吸收比例较高。为了增加太阳集热管的结构强度，所述玻璃真空管尾端设有支撑在所述内玻璃管与所述罩玻璃管之间的支架5。同时，所述玻璃真空管尾端设有用于承载吸气剂的装置6， 并在所述罩玻璃管上镀有吸气膜7。权利要求1.一种钛金太阳集热管，包括主要由内玻璃管(1)和罩玻璃管(4)构成的玻璃真空管和以内玻璃管为基体的太阳能吸收涂层(3)，其特征在于所述太阳能吸收涂层包括依次镀制的黄金底层(13)、第一阻热扩散层(12)、吸收层、第二阻热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛金太阳集热管，包括主要由内玻璃管（１）和罩玻璃管（４）构成的玻璃真空管和以内玻璃管为基体的太阳能吸收涂层（３），其特征在于：所述太阳能吸收涂层包括依次镀制的黄金底层（１３）、第一阻热扩散层（１２）、吸收层、第二阻热扩散层（９）和减反射层（８）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李业博，刘希杰，柯伟，吴旭林，沈永春，赵厚超，李贤仁，
申请(专利权)人：山东力诺新材料有限公司，
类型：实用新型
国别省市：88[中国|济南]