專利名稱：太陽能真空管濺射選擇性吸收涂層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用太陽能的吸熱涂層，即用于真空集熱管的太陽能選擇性吸收涂層。
真空集熱管是高效利用太陽能的結(jié)構(gòu)，是工業(yè)與民用供熱，抽取地面水，發(fā)電、空調(diào)和致冷的關(guān)鍵元件。其中重要的是在集熱管的內(nèi)管外表面沉積有選擇性吸收涂層。這種涂層由底層和吸收層兩個(gè)基本層組成，其底層是由具有高的紅外反射率的金屬材料構(gòu)成，吸收層是由在紅外波段透明并強(qiáng)烈吸收太陽光譜的薄膜材料構(gòu)成，即由吸收-反射兩個(gè)基本層組成，通過金屬和微小粒子的諧振光譜的轉(zhuǎn)換作用，產(chǎn)生對可見光的吸收，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為熱能。
這種涂層可以用電鍍或蒸發(fā)法獲得，最典型的是利用濺射法，鍍制的銅/不銹鋼-碳選擇性吸收涂層(美國專利NO4.339.484)，其α＝0.92，ε＝0.05(100℃)。但是濺射鍍制銅/不銹鋼-碳涂層有以下問題一是濺射裝置需要兩個(gè)陰極，即銅和不銹鋼陰極，兩個(gè)陰極需要分別地在氬氣中進(jìn)行濺射，其中不銹鋼陰極在一個(gè)鍍膜周期需要濺射兩次，在第二次濺射時(shí)供給乙炔氣體進(jìn)行反應(yīng)濺射。為了防止兩個(gè)陰極分別濺射時(shí)互相污染，則在其間裝設(shè)擋板，這樣就使濺射裝置的結(jié)構(gòu)和電器控制系統(tǒng)復(fù)雜，同時(shí)陰極之間的擋板又會(huì)攔截相當(dāng)多的濺射，因此浪費(fèi)了材料，延長了鍍膜周期。
再一種涂層是濺射的鋁/金屬-氮選擇性吸收涂層，這種涂層是在含有氮?dú)鈼l件下沉積的，其漸變結(jié)構(gòu)要求輸入的氮?dú)饬恐饾u增加，但是由于氮?dú)饣钚缘?，在與金屬陰極反應(yīng)濺射時(shí)，隨著輸入氮?dú)饬康脑黾?，真空室?nèi)的壓強(qiáng)也增加，濺射電壓有較大變化，因此不能在一個(gè)相對穩(wěn)定的工藝條件下進(jìn)行控制，質(zhì)量保證比較困難。
本發(fā)明的目的是提供一種鋁/鋁-碳膜為基礎(chǔ)的選擇性吸收涂層，它的濺射工藝只需鋁陰極，簡化了濺射裝置，并且它還可以采用活性高的氣體，使工藝參數(shù)單純，控制容易。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的它用單一的鋁陰極(圓柱靶或平面靶)，在純氬氣中濺射高反射率的鋁膜作底層，厚度大于0.1×10-3mm，然后在氬氣中加活性高的乙炔(或甲烷)氣流中反應(yīng)濺射，生成鋁-碳膜作吸收層，厚度為0.05×10-3-0.3×10-3mm，該吸收層從鋁底層上表面開始隨著厚度的增加，碳對鋁原子數(shù)的比例逐漸增加，以至在吸收層表面完全是絕緣的碳。為改善其綜合性能，在吸收層上，再加一層均質(zhì)的鋁-氮薄膜，作為表層，厚度為0.01×10-3-0.1×10-3mm。鋁-氮膜是在單一的氣氛條件下獲得的。
本發(fā)明的太陽能吸收率α＝0.92-0.95，ε＝0.05-0.07(80℃)。
本發(fā)明與美國專利NO4，339，484給出的涂層相比，其濺射工藝只需要單一的陰極，因而具有其濺射裝置和工藝簡單，濺射效率高，節(jié)省材料等優(yōu)點(diǎn);與金屬-氮涂層相比，在濺射工藝中可采用活性高的氣體，如乙炔或甲烷，因此在反應(yīng)中該氣體流量雖然逐漸增加，但真空室內(nèi)壓強(qiáng)并不變化，濺射電壓也變化不大，工藝參數(shù)單純，容易控制。總之，本發(fā)明一方面具有銅/金屬-碳化合物涂層的氣氛工藝條件容易控制的特點(diǎn)，另一方面又具有單一陰極濺射裝置結(jié)構(gòu)簡單、濺射效率高的優(yōu)點(diǎn)。
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。


圖1是玻璃真空集熱管的正視圖。
圖2是圖1沿A-A的剖視圖。
基體可以是玻璃管，也可以是金屬管或含有金屬翅片的金屬管，本實(shí)施例的基體是玻璃管3，即玻璃真空集熱管，在純氬氣中濺射純鋁膜作底層5，其厚度為0.2×10-3mm，然后在氬氣中加乙炔氣流中反應(yīng)濺射，生成鋁-碳膜作吸收層6，厚度為0.1×10-3mm，該吸收層從鋁底層上表面開始隨著厚度的增加，碳對鋁原子數(shù)的比例逐漸增加，以至在吸收層表面完全是絕緣的碳。為提高吸收率和熱穩(wěn)定性，在吸收層上，再加一層均質(zhì)的鋁-氮薄膜，作為表層7，厚度為0.05×10-3mm。經(jīng)測定，本實(shí)施例的吸收率α＝0.94，發(fā)射率ε＝0.06(80℃)。
參見圖1，1是外玻璃管，2是涂層，3是內(nèi)玻璃管，4是真空。
權(quán)利要求
1.一種用于真空集熱管的太陽能選擇性吸收涂層，它是由底層、吸收層和表層組成，其中底層是鋁膜，本發(fā)明的特征是所述的吸收層是鋁-碳膜，表層是均質(zhì)的鋁-氮薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸收涂層，其特征是底層即鋁膜的厚度大于0.1×10-3mm，紅外發(fā)射率低于0.04。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸收涂層，其特征是吸收層即鋁-碳膜的厚度為0.05×10-3-0.3×10-3mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸收涂層，其特征是表層即鋁-氮膜是均質(zhì)層，厚度為0.01×10-3-0.1×10-3mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及到利用太陽能的吸熱涂層，即用于真空集熱管的太陽能選擇性吸收涂層。其特征是涂層中的吸收層是鋁-碳膜，表層是均質(zhì)的鋁-氮箔。其優(yōu)點(diǎn)是(1)濺射工藝只需要單個(gè)陰極，濺射裝置簡單，濺射效率高，節(jié)省材料。(2)在濺射工藝中可采用活性高的乙炔氣體，真空室內(nèi)壓強(qiáng)及濺射電壓均變化不大，工藝參數(shù)簡單，控制容易。
文檔編號(hào)F24J2/48GK1077018SQ9311018
公開日1993年10月6日 申請日期1993年3月19日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月19日
發(fā)明者戰(zhàn)余英, 王德榮 申請人:沈陽臺(tái)陽太陽能有限公司