專(zhuān)利名稱(chēng)：一種新型中高溫太陽(yáng)能集熱管金屬與玻璃的封接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽(yáng)能應(yīng)用領(lǐng)域，具體涉及一種新型中高溫太陽(yáng)能真空集熱管中金屬 與玻璃封接的方法。
背景技術(shù)：
目前國(guó)內(nèi)，在金屬玻璃中高溫太陽(yáng)能真空集熱管制造中，由于常用的可伐合金與 常用的太陽(yáng)能高硼硅玻璃(3.2X10_6-3.6X10_6/°C)的熱膨脹系數(shù)有一定差值，因此金屬 與玻璃很難直接進(jìn)行封接，如要實(shí)現(xiàn)匹配封接，則有兩種方式一、需要加入多個(gè)過(guò)渡段，過(guò)渡段的增加使得漏氣的可能性增大，致使整個(gè)裝置的 氣密性降低；過(guò)渡段過(guò)長(zhǎng)使得過(guò)渡裝置占整個(gè)集熱管的比例加大，降低了集熱管的集熱效 率；而中間的過(guò)渡玻璃國(guó)內(nèi)的產(chǎn)量少，價(jià)格高，增加了集熱管的生產(chǎn)成本；工藝復(fù)雜，不適 合大規(guī)模生產(chǎn)。二、需要改變玻璃或者金屬的熱膨脹系數(shù)，目前常用的可伐合金的熱膨脹系數(shù)為 4. 7X 10_6-5. 2X 10_6/°C，要改變它的膨脹系數(shù)工藝非常復(fù)雜，大批量生產(chǎn)無(wú)法保證其熱膨 脹系數(shù)的穩(wěn)定性，所以選擇改變玻璃的熱膨脹系數(shù)更為簡(jiǎn)便可行，由于目前中性硼硅玻璃 已經(jīng)有大批量生產(chǎn)的條件，許多醫(yī)用的藥劑瓶正是使用的這種中性硼硅玻璃。因此選擇這 種中性硼硅玻璃替代常用的熱膨脹系數(shù)為3. 2X 10_6-3. 6X 10_6/°C的太陽(yáng)能領(lǐng)域使用的高 硼硅玻璃無(wú)疑為封接工藝降低了難度，也節(jié)約了成本。而其他的非匹配封接技術(shù)也尚未成熟，玻璃管易炸裂，很難達(dá)到高溫工作的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新型中高溫太陽(yáng)能集熱管金屬與玻璃的封接方法。中性 硼硅玻璃與過(guò)渡段玻璃先封接，然后過(guò)渡段玻璃再與可伐合金直接封接，可伐合金的熱膨 脹系數(shù)與中性硼硅玻璃的膨脹系數(shù)相差范圍在5% 10%，而中間的過(guò)渡段玻璃與太陽(yáng)能 集熱管中性硼硅玻璃的膨脹系數(shù)相差范圍也為5% 10% ；中性硼硅玻璃與過(guò)渡段玻璃封 接溫度在600°C -ΙΟΟΟ ，可伐合金與過(guò)渡段玻璃的封接區(qū)加熱溫度為600°C --1200°C;封 接口長(zhǎng)度約3mm 8mm ；封接后對(duì)整個(gè)封接段進(jìn)行退火處理，退火溫度在450°C 60(TC，時(shí) 間在10 60分鐘?，F(xiàn)有的中性硼硅玻璃與可伐合金封接，中性硼硅玻璃的熱膨脹系數(shù)與可伐合金 相近，相差范圍在10%以?xún)?nèi)，理論上可以匹配封接，但是由于此種中性硼硅玻璃的軟化點(diǎn) 為780°C，封接溫度太高時(shí)，可伐合金的熱膨脹系數(shù)變化太大，因此本發(fā)明使用一段玻璃過(guò) 渡段，過(guò)渡段玻璃使用國(guó)內(nèi)的電子玻璃DM308，節(jié)約了生產(chǎn)成本，增加了封接可靠性的同時(shí) 也提高了太陽(yáng)能集熱管的利用率，因?yàn)橹挥幸欢芜^(guò)渡段，所以就只有兩個(gè)熔接處，熔接處越 少，漏氣點(diǎn)就越少，極大提高了集熱管的密封性，也就是延長(zhǎng)了集熱管的壽命，同時(shí)減少了 漏氣點(diǎn)，也就減少了集熱管炸裂的可能性，間接提高了集熱管的成品率，降低了集熱管的生 產(chǎn)成本，而過(guò)渡段越少，意味著這一段占集熱管總長(zhǎng)的比例越少，所以集熱管的有效長(zhǎng)度就越長(zhǎng)，每減少一個(gè)過(guò)渡段，集熱管的有效長(zhǎng)度就增加10 20mm，因此也提高了太陽(yáng)能集熱 管的利用率。


圖1是為本發(fā)明中高溫太陽(yáng)能集熱管中性硼硅玻璃與可伐合金連接的結(jié)構(gòu)示意 圖。圖中1-中性硼硅玻璃；2-過(guò)渡段玻璃；3-可伐合金。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明是一種新型中高溫太陽(yáng)能集熱管金屬與玻璃的封接方法，如圖1所示，中 性硼硅玻璃1與過(guò)渡段玻璃2先封接，然后過(guò)渡段玻璃2再與可伐合金3直接封接。中 性硼硅玻璃1、過(guò)渡段玻璃2與可伐合金3的膨脹系數(shù)分別為4. 8X 10_6 5. 2X 10_6/°C、 4. 7Χ1(Γ6 5. 2X1(T6,C禾口 4. 7Χ1(Γ6 5. 2 X 1(T6/°C，過(guò)渡段玻璃 2 采用電子玻璃 DM308。 所述的中性硼硅玻璃是指熱膨脹系數(shù)為4. 8 5. 2X 10-6/oC (20 300°C )，透光率為91% 的玻璃，其化學(xué)性能穩(wěn)定，耐水一級(jí)、耐酸一級(jí)、耐堿甲級(jí)，并且具有較強(qiáng)抗冷熱沖擊性和很 高的機(jī)械強(qiáng)度。.三種材料過(guò)渡封接方法如下1)首先，利用玻璃車(chē)床將中性硼硅玻璃管與過(guò)渡段玻璃管封接好，過(guò)渡段玻璃2 的長(zhǎng)度為15 30mm，封接溫度在600°C —1000°C。2)然后，將可伐合金3清洗干凈，放入燒氫爐進(jìn)行燒氫處理，之后，將可伐合金3放 入高頻加熱頭的底端加熱氧化。3)將1)中封接好的中性硼硅玻璃1與過(guò)渡段玻璃2的玻璃管也放入到高頻加熱 頭內(nèi)部，過(guò)渡段玻璃2的端頭與可伐合金3的端部正好對(duì)上。4)在600°C —1200°C的溫度下，將可伐合金3加熱到暗紅色，此時(shí)可伐合金3的表 面均勻的附著上一層氧化物，氧化物的主要成分為氧化亞鐵。氧化層的厚度為1-2 μ m，面密 度為0. 3-0. 7mg/m2時(shí)為最佳。由于可伐合金3的端部溫度極高，靠近可伐合金3端頭的過(guò) 渡段玻璃2變成熔融狀態(tài)，由于重力的原因，直接將可伐合金3插入到過(guò)渡段玻璃2中，插 入深度5-8mm，使熔融狀態(tài)的玻璃管均勻包覆在可伐合金管外壁，用石墨將其定型。5)將對(duì)接后的中性硼硅玻璃1與可伐合金3的封接段放置到退火爐中去除內(nèi)應(yīng) 力，時(shí)間維持在10-60分鐘，溫度維持在450°C -600°C。
權(quán)利要求
一種新型中高溫太陽(yáng)能集熱管金屬與玻璃的封接方法，其特征在于中性硼硅玻璃與過(guò)渡段玻璃先封接，然后過(guò)渡段玻璃再與可伐合金直接封接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的封接方法，其特征在于a)首先，利用玻璃車(chē)床將中性硼硅玻璃管與過(guò)渡段玻璃管封接好，封接溫度在 600 0C -IOOO0C ；b)然后，將可伐合金清洗干凈，放入燒氫爐進(jìn)行燒氫處理，之后，將可伐合金放入高頻 加熱頭的底端加熱氧化；c)將a)中封接好的中性硼硅玻璃與過(guò)渡段玻璃的玻璃管也放入到高頻加熱頭內(nèi)部， 過(guò)渡段玻璃的端頭與可伐合金的端部正好對(duì)上；d)在600°C—1200°C的溫度下，將可伐合金加熱到暗紅色，此時(shí)可伐合金的表面均勻 的附著上一層氧化物，靠近可伐合金端頭的過(guò)渡段玻璃變成熔融狀態(tài)，直接將可伐合金插 入到過(guò)渡段玻璃中，插入深度5-8mm，使熔融狀態(tài)的玻璃管均勻包覆在可伐合金管外壁，用 石墨將其定型；e)將對(duì)接后的中性硼硅玻璃與可伐合金的整個(gè)封接段放置到退火爐中進(jìn)行退火處理， 時(shí)間維持在10-60分鐘，溫度維持在450°C -600°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的封接方法，其特征在于所述的氧化物的主要成分為氧化亞 鐵，氧化層的厚度為1-2 μ m，面密度為0. 3-0. 7mg/m2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任意一項(xiàng)所述的封接方法，其特征在于，可伐合金的熱膨脹系數(shù) 與中性硼硅玻璃的膨脹系數(shù)相差范圍在5% 10%，過(guò)渡段玻璃與中性硼硅玻璃的膨脹系 數(shù)相差范圍為5% 10%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 3任意一項(xiàng)所述的封接方法，其特征在于，過(guò)渡段玻璃為電子玻璃 DM308，長(zhǎng)度為 15 30mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 3任意一項(xiàng)所述的封接方法，其特征在于，中性硼硅玻璃與可伐合 金的封接口長(zhǎng)度為3mm 8mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種新型中高溫太陽(yáng)能集熱管金屬與玻璃的封接方法，涉及中性硼硅玻璃與可伐合金這兩種膨脹系數(shù)相近的金屬和玻璃如何進(jìn)行匹配封接，為金屬玻璃中高溫太陽(yáng)能真空集熱管的制作提供了新的方法。該方法中可伐合金的熱膨脹系數(shù)與中性硼硅玻璃的膨脹系數(shù)相差范圍在5％～10％，過(guò)渡段玻璃與中性硼硅玻璃的膨脹系數(shù)相差范圍為5％～10％；中性硼硅玻璃與過(guò)渡段玻璃封接溫度在600℃-1000℃，可伐合金與過(guò)渡段玻璃的封接區(qū)加熱溫度為600℃-1200℃；封接口長(zhǎng)度約3mm-8mm；封接后對(duì)中性硼硅玻璃、過(guò)渡段玻璃與可伐合金的整個(gè)封接段進(jìn)行退火處理，退火溫度在450℃-600℃，時(shí)間在10-60分鐘。
文檔編號(hào)C03C27/00GK101798184SQ20101011661
公開(kāi)日2010年8月11日 申請(qǐng)日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者劉榮, 劉雪蓮, 張志鵬, 張秀廷, 范兵, 陳步亮 申請(qǐng)人:北京天瑞星真空技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司