CN102258975A

CN102258975A - 一种全玻璃太阳能真空集热管高效蒸散型合金吸气剂

Info

Publication number: CN102258975A
Application number: CN2011101117076A
Authority: CN
Inventors: 蒋贤文; 杨连民; 丁海层; 马兵
Original assignee: Ji'nan Sangle Vacuum Pipe Co Ltd
Current assignee: Ji'nan Sangle Vacuum Pipe Co Ltd
Priority date: 2011-05-03
Filing date: 2011-05-03
Publication date: 2011-11-30

Abstract

本发明公开了一种全玻璃太阳能真空集热管高效蒸散型合金吸气剂。所述吸气剂的组分及质量百分比为：钡72％-84％，镁3％-8％，锶5％-9％，铝7％-11％，以及不可避免的杂质。本发明吸气剂制造性能稳定，得钡量一致性好，蒸散过程中放气量小。保证了吸气剂在蒸散时释放气体分子降到最低，从而有效地保证了夹层真空度，同时由于该工艺制备的吸气膜吸附的气体分子少，那么它对真空管在使用过程中渗透到夹层中的气体分子的吸附能力较强，因此能有效地保持真空管的夹层真空度，提高集热管夹层之间的真空性能，延长真空管的使用寿命。

Description

一种全玻璃太阳能真空集热管高效蒸散型合金吸气剂

技术领域

本发明涉及一种全玻璃太阳能真空集热管高效蒸散型合金吸气剂，该吸气剂消除真空集热管中残余气体(H₂、He、CH₄、N₂、O₂、Ar、CO₂、H₂O及其他成份的油蒸汽)并保持集热管中高真空度。

背景技术

在现有技术中，太阳能真空集热管用吸气剂是一种蒸散型钡铝镍合金吸气剂，广泛应用于各种规格的太阳能真空集热管中。由于真空管在使用过程中，气体分子的渗透，夹层真空度在不断地下降，当真空度下降到一定程度时，蒸散型钡铝镍合金吸气剂吸气膜消失，真空管丧失保温性能，寿命结束。由此可见，真空管的夹层真空度越高，吸气膜对气体分子的吸收能力就越强，它的使用寿命越长。吸气剂本身吸附着大量的气体分子，在蒸散过程中将要释放出来，从而降低了真空管夹层真空度。吸气膜除了要吸附真空夹层中残余的气体分子，还要吸附吸气剂本身释放的气体分子，那么吸气膜对真空管在使用过程中渗透到真空夹层中的气体分子的吸附能力将下降，也就是真空管保持真空的能力将下降，最终导致真空管的使用寿命缩短。

发明内容

本发明的内容是为了克服现有技术的不足，提供一种具有较高的机械性能和吸附性能的蒸散型钡镁锶铝合金吸气剂。该吸气剂制造性能稳定，得钡量一致性好，蒸散过程中放气量小。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种全玻璃太阳能真空集热管高效蒸散型合金吸气剂，其特征是，其组分及质量百分比为：钡72％-84％，镁3％-8％，锶5％-9％，铝7％-11％，以及不可避免的杂质；其中所述杂质中的元素Si、Fe、Pb、Sb、Na、K均≤40ppm。

制备方法为：取原料钡、镁、锶和铝采用常用的吸气剂制备方式制成吸气剂；所述原料钡的纯度≥99.0％，原料镁的纯度≥99.5％，原料锶的纯度≥99.8％，原料铝的纯度≥99.99％。

所述制备方法优选为：取原料钡、镁、锶和铝，经混合、冷等静压、高温烧结制成成分均匀分布的电极棒；电极棒焊接后采用真空熔炼制成合金铸锭；然后经锻造、轧制、拉丝、酸洗、退火工艺制造出本发明的全玻璃太阳能真空集热管高效蒸散型合金吸气剂。该吸气剂外形尺寸及技术参数见图1-2和表1-2。

表1本发明全玻璃太阳能真空集热管高效蒸散型合金吸气剂的外形尺寸

型号	A(mm)	B(mm)	H(mm)	h(mm)	图号
						TPY14/O/11/25SF-17	Ф6.8	Ф11.0	1.1	15±0.2	图1
TPY14/O/13/35SFA15	Ф8.9	Ф13.1	1.3	15±0.2	图2
						TPY14/O/14/25SF-17	Ф11.3	Ф14.1	1.45	15±0.2	图1
TPY14/O/13/50SF-16	Ф8.9	Ф13.1	1.3	16±0.2	图1

表2本发明全玻璃太阳能真空集热管高效蒸散型合金吸气剂的技术参数

本发明的原理是：金属钡的主要用途是作消气剂，可以除去各类真空管和电视显象管内的痕量气体。但是钡在空气中化学性质太活泼，因而在集热管中很难控制。为了降低钡的活性，将活性较低的金属Mg、Sr、Al等加入到钡中，制成多元合金。铝是一种轻金属，质地坚，具有良好的延展性、导热性、耐热性，在空中的稳定性好。金属镁主要制造铝合金，镁作为合金元素，可提高铝的机械强度，改善机械加工性能。金属锶具有优良的变质效应，可以将钡铝镁合金进行变质改良处理。

残余气体来源分析：(1)集热管本身材料为硼硅特硬玻璃，渗He比较突出，同时集热管中所使用的蒸散型吸气剂基本上对惰性气体没有吸收能力。在集热管使用过程中He成份在残气中所占比例逐渐增大，所以残气中的He成份应当来源于空气中的He气通过玻璃外壁的渗透。(2)硼硅玻璃在温度较高时，会放出大量气体，其中主要以H₂O汽和CO₂等。集热管工作过程中，玻璃壁中的气体会不断的解吸，本身就是一个无穷尽的放气源。所以残余气体中的H₂O和CO₂成份主要来源于玻璃气壁放气。(3)溅射离子镀膜需要使用Ar作为保护气体，而选择性吸收膜本身结构比较疏松，生产过程中不可避免的会存在Ar成份掩埋在膜层中，在集热管使用过程中Ar成份逐渐向夹层扩散。因此残气中的Ar成份来源于镀膜环节。(4)排气过程使用机械泵和油扩散泵组成的泵组，抽气过程中扩散泵油会扩散到集热管中去。因此残气中油蒸气成份主要来源于扩散泵油。(5)残气中存在各种油蒸气的碎片以及H₂、O₂、H₂O、CO₂成份较高温度时各种气体之间存在电化学平衡：CH₄＝C+2H₃↑

2H₂O＝O₂↑+2H₂↑

C+2H₂＝CH₄↑

2CO＝2C+O₂↑

CO₂＝C+O₂↑

CH₄在热的表面上离解产生H并在表面上残留碳。反之，H、C反应又能生成CH₄和各种碳氢化合物。所以残气中存在的CH₄成份来源于相关气体之间的电化学平衡。

根据俄歇结果分析蒸散的钡膜未发现氮，可能钡不能有效地吸收氮，所以集热管中氮的分压强比较高。

由此可知，全玻璃太阳真空集热管中使用的钡蒸散型吸气剂在集热管工作过程中能很好的维持夹层真空度。吸气剂工作过程中对H₂、CH₄、O₂、Ar、CO₂、H₂O及其他成份的油蒸汽有明显的吸气作用，对氮影响不大，对惰性气体He没有吸收能力。

本发明的有益效果时：本发明吸气剂制造性能稳定，得钡量一致性好，蒸散过程中放气量小。保证了吸气剂在蒸散时释放气体分子降到最低(只有不吸收的残余分子氮和He)，从而有效地保证了夹层真空度，同时由于该工艺制备的吸气膜吸附的气体分子少，那么它对真空管在使用过程中渗透到夹层中的气体分子的吸附能力较强，因此能有效地保持真空管的夹层真空度，提高集热管夹层之间的真空性能，延长真空管的使用寿命(目前常用真空管使用寿命为12-15年，使用本发明吸气剂的真空管使用寿命为15-20年)。

附图说明

图1和图2为本发明全玻璃太阳能真空集热管高效蒸散型合金吸气剂的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

配比(质量百分比)：钡(纯度≥99.0％)80％，镁(纯度≥99.5％)5％，锶(纯度≥99.8％)8％，铝(纯度≥99.99％)7％。

制备方法：按上述质量百分比称取原料，经混合、冷等静压、高温烧结制成成分均匀分布的电极棒；电极棒焊接后采用真空熔炼制成合金铸锭；然后经锻造、轧制、拉丝、酸洗、退火工艺制造出本发明的全玻璃太阳能真空集热管高效蒸散型合金吸气剂。

实施例2

配比(质量百分比)：钡(纯度≥99.0％)78％，镁(纯度≥99.5％)6％，锶(纯度≥99.8％)6％，铝(纯度≥99.99％)10％。

实施例3

配比(质量百分比)：钡(纯度≥99.0％)73％，镁(纯度≥99.5％)8％，锶(纯度≥99.8％)8％，铝(纯度≥99.99％)11％。

实施例4

配比(质量百分比)：钡(纯度≥99.0％)84％，镁(纯度≥99.5％)3.5％，锶(纯度≥99.8％)5.3％，铝(纯度≥99.99％)7.2％。

Claims

1.一种全玻璃太阳能真空集热管高效蒸散型合金吸气剂，其特征是，其组分及质量百分比为：钡72％-84％，镁3％-8％，锶5％-9％，铝7％-11％，以及不可避免的杂质；其中所述杂质中的元素Si、Fe、Pb、Sb、Na、K均≤40ppm。