CN105908144A - 一种太阳能用真空不锈钢管的表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能用真空不锈钢管的表面处理方法，包括以下步骤：对不锈钢管进行除锈处理；去油处理；电解抛光处理；清洗处理；烘干处理；进行真空镀金属膜。通过试验可以发现，经过表面处理后的不锈钢管镀膜后膜层很完整，附着力很好，镀上了一层金属膜之后，其防止氢渗透的能力得到了增强，使真空度更容易维持了。铜层既能作为太阳能用真空管的金属底层，同时由于表面致密，不锈钢管的防氢渗透能力也得到了增强。

Description

一种太阳能用真空不锈钢管的表面处理方法
技术领域
本发明涉及太阳能热水器技术领域，特别是一种太阳能用真空不锈钢管的表面处理方法。
背景技术
太阳能热水器作为一种高效环保的家庭洗浴使用装置，已经进入大部分中小型家庭，太阳能的出现，标志着人类已经初步征服大自然，为人类更好的利用太阳能这一取之不尽用之不竭的能奠定了基础。现在市场上销售的大部分太阳能多为真空管集热器，热管式真空集热管尤为普遍。热管式真空管主要由热管，吸热板，玻璃管等几部分组成。其工作原理是，太阳光透过玻璃管照射在吸热板上，高吸收率的选择性太阳吸收膜将太阳能辐射能转换为热能。吸热板吸收的热量迅速将热管内的工质汽化，被汽化的工质上升热管冷凝端加热传热介质即超导液，同时工质放出汽化潜热后的冷凝成液体，在重力作用下流回热管下端，下端为加热端。如此利用热管内少量工质的汽化—液化相能相变循环过程，不断地将吸收的太阳辐射能传递给需要加热的介质。
然而，与全玻璃真空管相比金属直通真空管具有无可比拟的承压功能和热转换效率，可以应用于更多玻璃真空管无法涉足的领域，如太阳能发电等，带动整个行业的技术升级。所以在太阳能热利用行业中有部分厂家采用不锈钢管为材料，然而不锈钢管表面处理一直是个难题，不清洁的表面会影响太阳能吸收膜层的效果，同时不锈钢管一直存在的氢渗透问题也会影响到太阳能真空管的真空度，从而使传热效率降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种太阳能用真空不锈钢管的表面处理方法，使真空用的不锈钢管易于真空镀膜，同时具有防氢渗透的作用，维持真空度。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种太阳能用真空不锈钢管的表面处理方法，包括以下步骤：
第一步，对不锈钢管进行除锈处理；
第二步，对经过除锈处理的不锈钢管进行去油处理；
第三步，对经过去油处理的不锈钢管进行电解抛光处理；
第四步，对经过电解抛光处理的不锈钢管进行清洗处理；
第五步，对经过清洗的不锈钢管进行烘干处理；
第六步，对烘干后的不锈钢管进行内表面蒸发镀膜；
第七步，对经过烘干处理的不锈钢管进行真空镀金属膜。
所述第一步中使用布轮抛光除锈，保证除锈处理后，钢管表面光滑，没有明显锈迹。
所述第二步中使用丙酮超声波清洗去油。
所述第三步中电解抛光的方法：将电解液加热至60-70度，用挂具将不锈钢管固定在阳极且保持工件与阴极相对，调整电压以及电流，抛光时间4-7分钟后取出工件；抛光处理后，表面粗糙度Ra为0.2μm以下。
所述第四步中先用高压水枪冲洗，将不锈钢管内电解液冲洗干净，然后使用去离子水进行超声波清洗，洗去表面的残留物。
所述第六步将蒸发丝Cr固定在不锈钢管的中央，进行蒸发镀膜，这样就可以在不锈钢管内壁得到均匀的Cr2O3膜。
所述第七步中将不锈钢管放入真空磁控溅射镀膜机中，采用氩气为保护气，金属靶材为铜，金属靶电流为40-60A，金属靶电压为400~500V，氩气流量为80sccm。
本发明采用上述方案后具有如下技术效果：
通过试验可以发现，经过表面处理后的不锈钢管镀膜后膜层很完整，附着力很好，外表面镀上了一层金属膜，内壁镀上一层Cr2O3膜之后，其防止氢渗透的能力得到了增强，使真空度更容易维持了。铜层既能作为太阳能用真空管的金属底层，同时由于表面致密，不锈钢管的防氢渗透能力也得到了增强。内表面的Cr2O3膜既能防止氢渗透，也能防止内部工作液对不锈钢管的侵蚀。
具体实施方式
为使本发明的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本申请中对试脸样品为外径24 mm、内径20mm、长20mm的不锈钢管试件进行试验。金属靶材为纯度99.99%纯铜靶。
实施例一
一种太阳能用真空不锈钢管的表面处理方法，包括以下步骤：
第一步，使用布轮对不锈钢管进行抛光除锈处理，保证除锈处理后，钢管表面光滑，没有明显锈迹；
第二步，使用丙酮超声波清洗去油；
第三步，对经过去油处理的不锈钢管进行电解抛光处理，方法是将电解液加热至60℃，用挂具将不锈钢管固定在阳极且保持工件与阴极相对，调整电压以及电流，抛光时间4分钟后取出工件；抛光处理后，表面粗糙度Ra为0.2μm以下；
第四步，对经过电解抛光处理的不锈钢管进行清洗处理，方法是：先用高压水枪冲洗，将不锈钢管内电解液冲洗干净，然后使用去离子水进行超声波清洗，洗去表面的残留物；
第五步，对经过清洗的不锈钢管进行烘干处理；
第六步，将蒸发丝Cr固定在不锈钢管的中央，进行蒸发镀膜，这样就可以在不锈钢管内壁得到均匀的Cr2O3膜。
第七步，对经过烘干处理的不锈钢管进行真空镀金属膜，方法是：将不锈钢管放入真空磁控溅射镀膜机中，采用氩气为保护气，金属靶材为铜，金属靶电流为40A，金属靶电压为400V，氩气流量为80sccm。
实施例二
一种太阳能用真空不锈钢管的表面处理方法，包括以下步骤：
第一步，使用布轮对不锈钢管进行抛光除锈处理，保证除锈处理后，钢管表面光滑，没有明显锈迹；
第二步，使用丙酮超声波清洗去油；
第三步，对经过去油处理的不锈钢管进行电解抛光处理，方法是将电解液加热至70℃，用挂具将不锈钢管固定在阳极且保持工件与阴极相对，调整电压以及电流，抛光时间7分钟后取出工件；抛光处理后，表面粗糙度Ra为0.2μm以下；
第四步，对经过电解抛光处理的不锈钢管进行清洗处理，方法是：先用高压水枪冲洗，将不锈钢管内电解液冲洗干净，然后使用去离子水进行超声波清洗，洗去表面的残留物；
第五步，对经过清洗的不锈钢管进行烘干处理；
第六步将蒸发丝Cr固定在不锈钢管的中央，进行蒸发镀膜，这样就可以在不锈钢管内壁得到均匀的Cr2O3膜。
第七步，对经过烘干处理的不锈钢管进行真空镀金属膜，方法是：将不锈钢管放入真空磁控溅射镀膜机中，采用氩气为保护气，金属靶材为铜，金属靶电流为60A，金属靶电压为500V，氩气流量为80sccm。
使用金相显微镜观察膜层的表面形貌，用扫描电镜观察膜层截面形貌及膜层厚度。不同铜靶电流参数下，薄膜的厚度稍有变化。当铜靶电流为40A时，膜层厚约0.55m；当铜靶电流上升为60A时，膜层厚约0.85m, 膜层厚度随着电流的增大而增加。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本发明中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
本发明中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (5)

1.一种太阳能用真空不锈钢管的表面处理方法，包括以下步骤：
第一步，对不锈钢管进行除锈处理；
第二步，对经过除锈处理的不锈钢管进行去油处理；
第三步，对经过去油处理的不锈钢管进行电解抛光处理；
第四步，对经过电解抛光处理的不锈钢管进行清洗处理；
第五步，对经过清洗的不锈钢管进行烘干处理；
第六步，对烘干后的不锈钢管进行内表面蒸发镀膜；将蒸发丝Cr固定在不锈钢管的中央，进行蒸发镀膜；
第七步，对经过烘干处理的不锈钢管进行真空镀金属膜；将不锈钢管放入真空磁控溅射镀膜机中，采用氩气为保护气，金属靶材为铜，金属靶电流为40-60A，金属靶电压为400~500V，氩气流量为80sccm。
2.根据权利要求1所述的太阳能用真空不锈钢管的表面处理方法，其特征在于：所述第一步中使用布轮抛光除锈，保证除锈处理后，钢管表面光滑，没有明显锈迹。
3.根据权利要求1所述的太阳能用真空不锈钢管的表面处理方法，其特征在于：所述第二步中使用丙酮超声波清洗去油。
4.根据权利要求1所述的太阳能用真空不锈钢管的表面处理方法，其特征在于：所述第三步中电解抛光的方法：将电解液加热至60-70度，用挂具将不锈钢管固定在阳极且保持工件与阴极相对，调整电压以及电流，抛光时间4-7分钟后取出工件；抛光处理后，表面粗糙度Ra为0.2μm以下。
5.根据权利要求1所述的太阳能用真空不锈钢管的表面处理方法，其特征在于：所述第四步中先用高压水枪冲洗，将不锈钢管内电解液冲洗干净，然后使用去离子水进行超声波清洗，洗去表面的残留物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111549372A (zh) * 2020-05-20 2020-08-18 华南理工大学 一种提高硬铬镀层与钢基体结合力的方法
CN113308693A (zh) * 2021-04-30 2021-08-27 江苏龙山管件有限公司 一种高强度耐腐蚀不锈钢管件及其加工工艺

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