CN107574406A - 一种太阳能槽式集热管的钢管表面处理工艺 - Google Patents

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李文
刘牧
刘延兵
蔡云飞
赵长宝
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Abstract

本发明公开了一种太阳能槽式集热管的钢管表面处理工艺，属于钢管表面处理工艺。本发明的工艺是将钢管进行前处理后，放入真空磁控溅射镀膜机转架中，抽真空，通氩气保护气，将真空磁控溅射镀膜机转架与直流电源相接，并通电，使真空磁控溅射镀膜机转架接通电源后，对钢管实现离子清洗。本发明所提供的钢管表面处理工艺，对钢管表面清洗更彻底，清洗结束后进行镀膜所得膜层附着力大于50N/mm2，用于真空集热管时在高温排气过程中不会出现脱膜、掉膜的现象。本发明的钢管表面处理，节省了时间成本以及人力物力，降低了耗电量，同时降低了产品的不合格率。

Description

一种太阳能槽式集热管的钢管表面处理工艺
技术领域
本发明涉及太阳能集热管的处理工艺，具体涉及一种太阳能槽式集热管的钢管表面处理工艺。
背景技术
太阳能槽式集热管是由内管-不锈钢管(以下简称钢管)与玻璃外管组成，将内、外管之间抽真空即可获得太阳能槽式真空集热管。为使集热管最大限度的提高集热效率，现有技术中已采用在不锈钢内管表面镀太阳能选择性吸收膜，从而实现太阳光辐射的充分利用。
而现有的钢管镀膜工艺，由于膜层和不锈钢材质及膨胀系数的不同，膜层在高温排气过程中，会出现膜层脱落现象，导致前期镀膜前功尽弃；另外，由于不锈钢表面的微小颗粒用超声波不易清洗干净，因此会给膜层的质量造成很大影响。
为了清洗不锈钢管表面，传统的镀膜钢管在镀膜之前需进行超声波清洗并低温烘干；为确保膜层的附着力，传统工艺中还包括制作氧化层步骤，即将不锈钢管放入高温除气炉中，使不锈钢管表面形成氧化层，氧化层起过渡层的作用，可以过渡不锈钢材质与膜层之间的膨胀系数。
由于传统工艺中超声波清洗后还需要进行烘干处理，不仅会使镀膜之前钢管表面清洗不彻底，而且还存在处理工艺繁琐的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种太阳能槽式集热管的钢管表面处理工艺，克服现有技术中存在的工艺繁琐、钢管表面处理不彻底容易导致膜层脱落等问题。
为了实现上述目的或者其他目的，本发明是通过以下技术方案实现的。
一种太阳能槽式集热管的钢管表面处理工艺，将钢管进行前处理后，放入真空磁控溅射镀膜机转架中，抽真空，通氩气保护气，将真空磁控溅射镀膜机转架与直流电源相接，并通电，使真空磁控溅射镀膜机转架接通电源后，对钢管实现离子清洗。
进一步地，所述真空磁控溅射镀膜机转架的材质为金属材料。优选地，所述真空磁控溅射镀膜机转架的材质为不锈钢材料。
真空磁控溅射镀膜机转架可通过电线连通直流电源，由于真空磁控溅射镀膜机转架材质为金属材料，因此，接通电源后，真空磁控溅射镀膜机转架可导电至钢管，钢管在电压作用下，结合镀膜机中不锈钢管中心靶磁场的作用，使不锈钢管表面的微小颗粒溅射到真空磁控溅射镀膜机的衬板上，从而实现钢管表面的离子清洗。
进一步地，前处理包括以下处理：较直处理、粗抛光处理、精抛光处理、超声波清洗及低温烘干，所述前处理均为本领域的常规技术手段。
所述较直处理是指调整不锈钢管的直线度。
所述粗抛光处理是指用粗抛机将钢管表面的杂质去除，并得到相对光洁度较好的表面。
所述精抛光处理是指用精抛机将钢管表面精细抛光，达到光洁度合格的镀膜表面。
所述超声波清洗是指将钢管放入超声波清洗池中，采用去离子水进行清洗，超声波清洗时间为15-25min。超声波清洗结束后将钢管放入电烘箱内在140-160℃下烘干40min。
进一步地，本发明所使用的真空磁控溅射镀膜机为本领域常规的设备。
进一步地，真空磁控溅射镀膜机所接通的直流电源的电压为600-800V。进一步地，通电时间为3-5min。
进一步地，抽真空使真空磁控溅射镀膜机本底压强为7.0×10-3pa，通氩气使压强为2.0×10-1pa。
进一步地，钢管离子清洗结束后，切断电源，开启靶电源进行镀膜处理，其中靶电压为300-400V。
本发明中钢管表面处理工艺过程中要求操作人员佩戴3层以上一次性PE手套，从而保证钢管表面不会产生手印、水印等，避免钢管表面附着杂质。
本发明所提供的钢管表面处理工艺，可以对太阳能槽式集热管的内管不锈钢管进行表面清洗，通过对不锈钢管加电压实现表面离子清洗，对钢管表面清洗更彻底，清洗结束后进行镀膜所得膜层附着力大于50N/mm2，是传统工艺所得膜层附着力(传统工艺膜层的附着力为15N/mm2)的3-5倍；将本发明清洗过的钢管进行镀膜后，与外管抽真空制成真空集热管，在高温排气过程中不会出现脱膜、掉膜的现象，膜层的吸收和发射性能没有发生变化。本发明的钢管表面处理与传统工艺相比，节省了钢管表面氧化层制作工艺(氧化层制作工序时间为4h)，从而节省了时间成本以及人力物力，降低了耗电量(氧化层制作工序的耗电量为200kw·h)，同时降低了产品的不合格率。
附图说明
图1为钢管放入真空磁控溅射镀膜机转架的示意图；
其中，1为不锈钢钢管，2为镀膜机转架。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明实施例中膜层附着力的测试采用粘结拉伸法，即以10mm/min的拉伸速度，对试样的胶结面施加垂直、均匀的拉力，测定膜层与钢管间的附着破坏时所需的力。
实施例1
一种太阳能槽式集热管的钢管表面处理工艺，包括以下步骤，将钢管一次进行较直、粗抛光、精抛光处理，处理结束后放入超声波清洗池中，加入去离子水进行超声波清洗20min，清洗结束后将钢管放入电烘箱中在150℃下烘干40min。
将烘干后的钢管取出，降至室温后，如图1所示，将钢管依次放入真空磁控溅射镀膜机转架中，对真空磁控溅射镀膜机抽真空至本地压强为7.0×10-3pa，通氩气使压强为2.0×10-1pa。将真空磁控溅射镀膜机转架通过电线与直流电源相接，电压为600V，接通电源，使真空磁控溅射镀膜机转架通电，由于真空磁控溅射镀膜机转架为金属材质，可导电给钢管，钢管在直流电电压作用下，将表面的微小颗粒溅射到镀膜机衬板上，实现钢管表面清洗彻底，其中通电时间为5min。
切断直流电源，开启靶电源进行镀膜处理，其中靶电压为300V，镀膜时间为30min。钢管表面膜层的附着力大于50N/mm2。
将本实施例处理后的钢管与玻璃外管采用常规技术抽真空制得真空集热管，在高温放气过程中膜层脱膜率为0。
采用常规测试方法，利用可见光分光光度仪测定钢管膜层的可见光吸收率＞94％，采用快速测量仪测得的红外发射率＜8％，与传统工艺获得钢管膜层相比，没有发生明显变化。
实施例2
一种太阳能槽式集热管的钢管表面处理工艺，包括以下步骤，将钢管一次进行较直、粗抛光、精抛光处理，处理结束后放入超声波清洗池中，加入去离子水进行超声波清洗23min，清洗结束后将钢管放入电烘箱中在145℃下烘干40min。
将烘干后的钢管取出，降至室温后，依次放入真空磁控溅射镀膜机转架中，对真空磁控溅射镀膜机抽真空至本地压强为7.0×10-3pa，通氩气使压强为2.0×10-1pa。将真空磁控溅射镀膜机转架通过电线与直流电源相接，电压为600V，接通电源，使真空磁控溅射镀膜机转架通电，由于真空磁控溅射镀膜机转架为金属材质，可导电给钢管，钢管在直流电电压作用下，将表面的微小颗粒溅射到镀膜机衬板上，实现钢管表面清洗彻底，其中通电时间为5min。
切断直流电源，开启靶电源进行镀膜处理，其中靶电压为300V，镀膜时间为30min。钢管表面膜层的附着力60N/mm2。
将本实施例处理后的钢管与玻璃外管采用常规技术抽真空制得真空集热管，在高温放气过程中膜层脱膜率为0。
采用常规测试方法，利用可见光分光光度仪测定钢管膜层的可见光吸收率＞94％，采用红外发射测量仪测得的红外发射率＜8％，与传统工艺获得钢管膜层相比，没有发生明显变化。
对比例1
对比例1的处理工艺前处理步骤同实施例1，与实施例1不同的是，对比例1进行前处理结束后，即超声波清洗烘干后，将钢管放入高温除气炉中，在550℃高温中放置2h，使钢管表面形成一层氧化层，然后经过2h缓慢降温至常温后将钢管放至镀膜机转架上，开启靶电源进行镀膜处理，其中靶电压为300V，镀膜时间为30min。所得钢管表面膜层的附着力为15N/mm2。
将对比例1处理后的钢管与玻璃外管采用常规技术抽真空制得真空集热管，在高温放气过程中膜层脱膜率为20％，钢管合格率为80％。
且对比例1与实施例1相比，增加了处理时间(氧化层制作工序4h)，增加了人力物力成本，增加了耗电量200kw·h。
对比例2
对比例2的处理工艺前处理步骤同实施例1，与实施例1不同的是，对比例1进行前处理结束后，直接将钢管放至镀膜机转架上，开启靶电源进行镀膜处理，其中靶电压为300V，镀膜时间为30min。所得钢管表面膜层的附着力为小于15N/mm2。
将对比例1处理后的钢管与玻璃外管采用常规技术抽真空制得真空集热管，在高温放气过程中膜层脱膜率为100％。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种太阳能槽式集热管的钢管表面处理工艺，其特征在于，将钢管进行前处理后，放入真空磁控溅射镀膜机转架中，抽真空，通氩气保护气，将真空磁控溅射镀膜机转架与直流电源相接，并通电，使真空磁控溅射镀膜机转架接通电源后，对钢管实现离子清洗。
2.根据权利要求1所述的钢管表面处理工艺，其特征在于，前处理包括以下处理：较直处理、粗抛光处理、精抛光处理、超声波清洗及低温烘干。
3.根据权利要求1所述的钢管表面处理工艺，其特征在于，直流电源的电压为600-800V。
4.根据权利要求1所述的钢管表面处理工艺，其特征在于，所述真空磁控溅射镀膜机转架的材质为金属材料。
5.根据权利要求1所述的钢管表面处理工艺，其特征在于，直流电源通电时间为3-5min。
6.根据权利要求1所述的钢管表面处理工艺，其特征在于，抽真空使真空磁控溅射镀膜机本底压强为7.0×10-3pa，通氩气至2.0×10-1pa。
7.根据权利要求1所述的钢管表面处理工艺，其特征在于，钢管离子清洗结束后，切断电源，开启靶电源进行镀膜处理，其中靶电压为300-400V。
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