專利名稱：具有抗微電池腐蝕保護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能集熱芯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能光熱綜合利用的太陽(yáng)能集熱芯，特別涉及的是用于太陽(yáng)能集熱器上的具有抗微電池腐蝕保護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能集熱芯。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能集熱器是太陽(yáng)熱利用已經(jīng)市場(chǎng)化的商品。平板式太陽(yáng)能集熱器的核心部件是集熱芯，它是由鍍有選擇性吸收太陽(yáng)能光譜的膜層的集熱板與銅管焊接為一體組成的，集熱芯銅管輸送集熱板吸收太陽(yáng)能熱量后的熱媒或熱油或熱水流體到儲(chǔ)熱系統(tǒng)如水箱等等發(fā)揮或交換熱能的作用，如制熱水等，由此產(chǎn)生可再生能源。集熱芯過(guò)去是銅金屬基板與銅管焊接在一起組成，集熱芯因是同一種金屬，沒有電位差，集熱芯在建筑屋頂上長(zhǎng)時(shí)間使用，那怕在海邊的腐蝕性空氣環(huán)境使用，也不發(fā)生微電池腐蝕，集熱芯的使用壽命都在十五年以上。由于銅材料漲價(jià)，加之更廣泛推廣使用太陽(yáng)能集熱器，為了追求更低成本的集熱芯以使光熱利用更具市場(chǎng)化能力，人們開始用鋁金屬基板代替銅基板，由于鋁基板與銅管之間焊接處因采用激光熔焊會(huì)產(chǎn)生銅鋁合金，之間存在的電位差而導(dǎo)致晶間腐蝕和電隅腐蝕，特別是潮濕空氣和有氯離子空氣環(huán)境，使集熱芯的使用壽命達(dá)不到過(guò)去的十五年的使用壽命。針對(duì)此問題，業(yè)者改用了超聲波焊接技術(shù)不產(chǎn)生熔焊，盡量避免產(chǎn)生銅鋁合金而導(dǎo)致晶間腐蝕和電隅腐蝕，而延長(zhǎng)集熱芯使用壽命。 由于兩金屬材料接觸面是相互鑲?cè)?，?dāng)集熱芯使用環(huán)境潮濕有氯離子腐蝕性空氣在焊接界面長(zhǎng)期保有水汽等，仍會(huì)產(chǎn)生微電池腐蝕，這種腐蝕隨著長(zhǎng)時(shí)間作用，會(huì)將銅管壁厚腐蝕穿孔，特別對(duì)于激光焊接因熔焊管壁和基板產(chǎn)生銅鋁合金，銅管的壁厚腐蝕會(huì)更快，阻隔焊接處的焊接界面或產(chǎn)生的銅鋁合金熔焊點(diǎn)與潮濕空氣、水、和腐蝕性潮濕環(huán)境接觸，成為防止此處產(chǎn)生微電池腐蝕的關(guān)鍵技術(shù)，也是提高集熱芯及集熱器壽命的關(guān)鍵點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服以上不足，提供ー種阻隔焊接處的焊接界面與潮濕空氣、水、 和腐蝕性潮濕環(huán)境接觸而產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，提高集熱芯及集熱器使用壽命的具有抗微電池腐蝕保護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能集熱芯。本發(fā)明的目的是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明具有抗微電池腐蝕保護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能集熱芯，有ー塊金屬吸熱基板，金屬吸熱基板面向太陽(yáng)光一面鍍有太陽(yáng)能選擇性吸收膜層而另一面上緊貼并焊接有輸送吸熱板熱量的銅管，銅管與金屬吸熱基板焊接處與空氣接觸面涂覆有ー層阻隔水或腐蝕性空氣的抗微電池腐蝕的有機(jī)樹脂，銅管將被加熱了的流體輸送到集熱芯以外的儲(chǔ)熱系統(tǒng)中，阻隔焊接處的焊接界面與潮濕空氣、水、和腐蝕性潮濕環(huán)境接觸從而不產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，提高了集熱芯及集熱器使用壽命。上述的太陽(yáng)能選擇性吸收膜層中有電鍍黑鉻層，在電鍍黑鉻層與金屬吸熱基板之間至少鍍有ー層具有紅外反射功能的銅層和/或至少ー層具有紅外反射功能的鎳層。上述的太陽(yáng)能選擇性吸收膜層是采用真空磁控濺射的方法鍍?cè)诮饘傥鼰峄迳希?由金屬吸熱基板向外分別是具有紅外反射功能的鋁或銅層、具有光熱轉(zhuǎn)換功能的氮化硅或氮氧化硅層、鉻合金或鉻合金氧化物層、氮化硅或氮氧化硅層。
上述的金屬吸熱基板是鋁金屬吸熱基板，銅管與鋁金屬吸熱基板是采用激光焊接方法焊接為一體，焊接點(diǎn)在銅管兩邊分布。上述的金屬吸熱基板是鋁金屬吸熱基板，銅管與鋁金屬吸熱基板是采用超聲波焊接方法焊為一體，銅管圓弧與鋁金屬吸熱基板平面之間有2至5mm寬度焊接為一體，超聲波焊接比激光焊增加了銅管與鋁金屬材料的接觸面積，從而增加了傳熱面積，熱傳導(dǎo)效率更高，減少了或不產(chǎn)生銅鋁合金而導(dǎo)致晶向腐蝕和電偶腐蝕，提高使用壽命。上述的有機(jī)樹脂是熱固性樹脂，因工作狀況時(shí)集熱芯板管溫度達(dá)100°C甚至 150°C，熱塑性樹脂不行，且不抗熱老化。熱固性樹脂涂覆工藝流程簡(jiǎn)單，樹脂加固化劑，少部份溶劑，手工刷或機(jī)器噴涂后進(jìn)100°C烘道加快固化即成涂層，涂層粘著力強(qiáng)、壽命長(zhǎng)、防潮防腐具有抗微電池腐蝕保護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能集熱芯，銅管與吸熱板焊接處與空氣接觸面涂覆有一層阻隔水或腐蝕空氣的抗微電池腐蝕的有機(jī)樹，抗熱老化。上述的熱固性樹脂是有機(jī)硅樹脂，或環(huán)氧樹脂，或丙烯酸樹脂、或聚酯樹脂。上述的熱固性樹脂中加有碳黑，樹脂中加有碳黑，不但能增加熱固性樹脂結(jié)合強(qiáng)度，也能增加涂層處對(duì)太陽(yáng)熱的吸附，提高吸熱效率。本發(fā)明的具有抗微電池腐蝕保護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能集熱芯，實(shí)現(xiàn)了阻隔焊接處的焊接界面與潮濕空氣、水、和腐蝕性潮濕環(huán)境接觸從而不產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，提高了集熱芯及集熱器使用壽命。
圖I為本發(fā)明中鋁金屬吸熱基板與太陽(yáng)能選擇性接收膜層的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明金屬吸熱基板與太陽(yáng)能選擇性接收膜層的另一結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明具有抗微電池腐蝕保護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能集熱芯結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明具有抗微電池腐蝕保護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能集熱芯另一結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例I:
圖I 圖3給出了本實(shí)施例I圖。參見圖1，太陽(yáng)能選擇性吸收膜層I是采用真空磁控濺射鍍?cè)阡X金屬基板2面向太陽(yáng)光的一面上。太陽(yáng)能選擇性吸收膜層中有由鋁金屬吸熱基板2向外分別是具有紅外反射功能的鋁(或銅)層3，具有光熱轉(zhuǎn)換功能的氮化硅(或氮氧化硅)層4，鉻合金(或鉻合金氧化物)層5、氮化娃(或氮氧化娃)層6。太陽(yáng)能選擇性吸收膜層I也可如圖2所示鍍?cè)阡X金屬基板面向太陽(yáng)光的一面上。 太陽(yáng)能選擇性吸收膜層中有電鍍黑鉻層7，在電鍍黑鉻層7與鋁金屬基板2之間鍍有一層具有紅外反射功能的銅層3和具有紅外放射功能的鎳層8。參見圖3，將直徑8_12mm銅管9與圖I (或圖2)中鍍有太陽(yáng)選擇性能接收膜層I 的鋁金屬基板2用超聲波焊接機(jī)焊接后，在鋁金屬基板2與銅管9之間形成超聲波焊接界面10，采用機(jī)器噴涂或人工刷涂的方式，將有機(jī)樹脂即有機(jī)硅樹脂(或熱固性丙烯酸樹脂或環(huán)氧樹脂，聚酯樹脂等)均勻的涂在銅管和鍍有太陽(yáng)能接收層鋁金屬基板的焊接連接的間隙處，經(jīng)過(guò)有機(jī)樹脂固化，(而每種有機(jī)樹脂的工藝特性均有差異有機(jī)硅樹脂固化溫度要求高，聚酯樹脂的使用溫度要低些等，綜合各個(gè)條件來(lái)看熱固性丙烯酸樹脂，環(huán)氧樹脂的エ藝性能要好ー些，最佳實(shí)施例是超聲波焊+有機(jī)硅樹脂或環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂。各個(gè)有機(jī)樹脂的配制エ藝和固化工藝已是成熟的エ藝)。經(jīng)固化后得到圖3的結(jié)果，在焊接連接的間隙處均勻的涂有一層有機(jī)樹脂層U。不管采用何種方式涂布要求有機(jī)樹脂層即有機(jī)硅樹脂或熱固性丙烯酸樹脂或環(huán)氧樹脂或聚酯樹脂等均勻連續(xù)，不得有漏涂，不然則因漏涂處不能阻隔水汽而使不同金屬界面產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕?？刹捎猛扛矙C(jī)構(gòu)自動(dòng)噴出的樹脂自動(dòng)涂覆到焊接痕上，完成對(duì)焊接痕的保護(hù)。實(shí)施例2:
圖I、圖2、圖4為實(shí)施例2圖。本實(shí)施2基本與實(shí)施例I相同，不同處是鍍有太陽(yáng)能選擇性接收膜層I的鋁金屬基板2與銅管9用激光焊接機(jī)焊接，在鋁金屬基板2與銅管9之間形成激光焊接間隔縫12，采用機(jī)器噴涂或人工刷涂的方式，將有機(jī)樹脂即有機(jī)硅樹脂即熱固性丙烯酸樹脂(或環(huán)氧樹脂或聚酯樹脂等)均勻的涂在銅管和鍍有太陽(yáng)能接收膜層的鋁金屬基板的焊接鏈接處。采用激光焊+有機(jī)硅樹脂或環(huán)氧樹脂或丙烯酸樹脂涂覆エ 藝，管與金屬基板之間應(yīng)盡量靠緊，防止樹脂流入間隙后固化成為隔熱涂層，使已比超聲波焊?jìng)鲗?dǎo)熱水平低的情況變得更差。上述各實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的上述內(nèi)容作進(jìn)ー步的說(shuō)明，但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于上述實(shí)施例。凡基于上述內(nèi)容所實(shí)現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.具有抗微電池腐蝕保護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能集熱芯，有一塊金屬吸熱基板，金屬吸熱基板面向太陽(yáng)光一面鍍有太陽(yáng)能選擇性吸收膜層而另一面上緊貼并焊接有輸送金屬吸熱基板熱量的銅管，銅管與金屬吸熱基板焊接處與空氣接觸面涂覆有一層阻隔水或腐蝕性空氣的抗微電池腐蝕的有機(jī)樹脂，銅管將被加熱了的流體輸送到太陽(yáng)能集熱芯以外的儲(chǔ)熱系統(tǒng)中。
2.如權(quán)利要求I所述的具有抗微電池腐蝕保護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能集熱芯，其特征在于太陽(yáng)能選擇性吸收膜層中有電鍍黑鉻層、在電鍍黑鉻層與金屬吸熱基板之間至少鍍有一層具有紅外反射功能的銅層和/或至少一層具有紅外反射功能的鎳層。
3.如權(quán)利要求I所述的具有抗微電池腐蝕保護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能集熱芯，其特征在于太陽(yáng)能選擇性吸收膜層是采用真空磁控濺射的方法鍍?cè)诮饘傥鼰峄迳希?yáng)能選擇性吸收膜層中有從金屬吸熱基板向外是具有紅外反射功能的鋁或銅層、具有光熱轉(zhuǎn)換功能的氮化硅或氮氧化硅層、鉻合金或鉻合金氧化物層、氮化硅或氮氧化硅層。
4.如權(quán)利要求I或2或3所述的具有抗微電池腐蝕保護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能集熱芯，其特征在于金屬吸熱基板是鋁金屬吸熱基板，銅管與鋁金屬吸熱基板是采用激光焊接方法焊接為一體，焊接點(diǎn)在銅管兩邊分布。
5.如權(quán)利要求I或2或3所述的具有抗微電池腐蝕保護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能集熱芯，其特征在于金屬吸熱基板是鋁金屬吸熱基板，銅管與鋁金屬吸熱基板是采用超聲波焊接方法焊接為一體，銅管圓弧與鋁金屬吸熱基板平面之間有2至5_寬度焊接為一體。
6.如權(quán)利要求I或2或3所述的具有抗微電池腐蝕保護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能集熱芯，其特征在于有機(jī)樹脂層是熱固性樹脂。
7.如權(quán)利要求6所述的具有抗微電池腐蝕保護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能集熱芯，其特征在于熱固性樹脂是有機(jī)硅樹脂、或環(huán)氧樹脂、或丙烯酸樹脂、或聚酯樹脂。
8.如權(quán)利要求6所述的具有抗微電池腐蝕保護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能集熱芯，其特征在于熱固性樹脂中加有碳黑。
全文摘要
本發(fā)明用于太陽(yáng)能集熱器上的具有抗微電池腐蝕保護(hù)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能集熱芯，有一塊金屬吸熱基板，金屬吸熱基板面向太陽(yáng)光一面鍍有太陽(yáng)能選擇性吸收膜層而另一面上緊貼并焊接有輸送金屬吸熱基板熱量的銅管，銅管與金屬吸熱基板焊接處與空氣接觸面涂覆有一層阻隔水或腐蝕性空氣的抗微電池腐蝕的有機(jī)樹脂，銅管將被加熱了的流體輸送到太陽(yáng)能集熱芯以外的儲(chǔ)熱系統(tǒng)中。本發(fā)明太陽(yáng)能集熱芯阻隔了焊接處的焊接界面與潮濕空氣、水、和腐蝕性潮濕環(huán)境接觸從而不產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，提高了使用壽命。
文檔編號(hào)B23K20/10GK102607204SQ20121006537
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月14日
發(fā)明者劉光, 徐勝洋, 甘國(guó)工, 陳德武 申請(qǐng)人:甘國(guó)工