金属吸热管及其制备方法

摘要

本发明的另一目的是提供一种所述吸热管的制备方法，该方法是将不锈钢金属管经清洗、去油、干燥后，在700～800℃下退火70～85秒，在金属管的表面形成蓝色的氧化吸热层，然后通过超声雾化沉积工艺进行处理，在金属管表面喷涂一层厚100～200nm的SnO2减反涂层。本发明制备的金属吸热管的吸热效率高，可达到90％以上，反射率为0.03；吸热管中高温稳定，不用抽真空，价格仅为真空管的1/5，对于降低太阳能系统的成本起着重要的作用。

权利要求

1.一种金属吸热管的制备方法，是将金属管经清洗、去油、干燥处理后，在700～800℃下退火70～85秒，在金属管的表面形成蓝色的氧化吸热层，然后通过超声雾化沉积工艺，在金属管表面喷涂一层厚100～200nm的SnO2涂层；

所述超声雾化沉积工艺为：在雾化反应室中，以SnCl4水溶液为喷涂溶液，在振荡频率为890～1013Hz的超声波下，使SnCl4水溶液分解成以水分子和SnCl4分子组成的雾化蒸汽；再向雾化反应室中通入氧气，携带雾化的SnCl4、H2O蒸汽至加热到300～400℃的金属吸热管表面上，并在金属吸热管表面受热氧化，生成SnO2，沉积在吸热管的表面。

2.如权利要求1所述金属吸热管的制备方法，其特征在于：所述SnCl4水溶液的质量浓度为15～25％。

3.如权利要求1所述金属吸热管的制备方法，其特征在于：所述氧气的通入量为

500sccm。

4.如权利要求1所述金属吸热管的制备方法，其特征在于：所述金属管为不锈钢管。

说明书

金属吸热管及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于太阳能利用技术领域，涉及一种金属吸热管及其制备工艺。

背景技术

[0002] 太阳能作为一种清洁环保、永不衰竭的新能源，在工农业生产以及人民日常生活中得到广泛的应用。太阳能加热技术是太阳能应用最为广泛的技术之一。太阳能吸热管是太阳能加热技术中的关键部件之一。目前的太阳能集热管，是由玻璃外管、外壁上涂有黑色涂层的玻璃内管组成，内管和外管的两端固定熔接，中间的空腔抽制成真空腔。外管透明，阳光穿透外管，由内管外壁的黑色涂层吸收，将热量传递给内管中的水，使水升温。内管和外管中间的空腔抽制成真空腔，防止内管中水的热量散发，起保温作用。如果集热管发生漏气，真空度降低，起保温性能下降；而且玻璃外管容易碎裂，给使用和维修带来很多不便。另外，玻璃真空管的制备工艺复杂，成本高。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种成本低、吸热效率高的金属吸热管；

[0004] 本发明的另一目的是提供一种所述吸热管的制备方法。

[0005] 本发明金属吸热管的制备方法，是将金属管经清洗、去油、干燥处理后，在700～800℃下退火70～85秒，在金属管的表面形成蓝色的氧化吸热层，然后通过超声雾化沉积工艺，在金属管表面喷涂一层厚100～200nm的SnO2减反涂层。

[0006] 所述超声雾化沉积工艺为：在雾化反应室中，以SnCl4水溶液为喷涂溶液，在振荡频率为890～1013Hz的超声波下，使SnCl4水溶液分解成以水分子和SnCl4分子组成的雾化蒸汽；再向雾化反应室中通以氧气，携带雾化的SnCl4、H2O蒸汽至加热300～400℃的金属吸热管表面上，并在金属吸热管表面受热氧化，生成SnO2，沉积在吸热管的表面。

[0007] 所述金属管可采用不锈钢管。当然也可采用其他的金属管，如铜管、铝管，但考虑成本和耐久性等因素，一般采用不锈钢管。

[0008] 本发明与现有技术相比具有如下优点：

[0009] 1、本发明制备的金属吸热管的吸热效率高：本发明先采用高温快速退火工艺，在不锈钢金属管的表面形成蓝色的氧化吸热层，然后再采用超声雾化沉积工艺，在金属管表面喷涂一层厚100～200nm的SnO2减反涂层，进一步提高吸热效率。经检测，该吸热管的吸热率可达到90％以上，反射率为0.03。

[0010] 2、本发明的超声雾化沉积工艺采用氧气作为携带气体，使反应物充分氧化，使吸热管的表面获得优质的SnO2薄膜。

[0011] 3、本发明制备的金属吸热管中高温稳定，不用抽真空，价格仅为真空管的1/5，对于降低太阳能系统的成本起着重要的作用。

[0012] 4、本发明制备的金属吸热管外层为透明薄膜，耐腐蚀，大大延长了金属吸热管的使用寿命。

[0013] 5、本发明的制备方法工艺简单，加工方便，适应性强，可适合各种长度金属管的加工，其最大加工长度可达6米。

附图说明

[0014] 图1为本发明超声雾化沉积SnO2的装置

具体实施方式

[0015] (1)氧化吸热层的形成

[0016] 将6米长￠20cm的不锈钢管(201 10cr17mn6ni5型号)首先进行清洗、去油、干燥处理，再在700～800℃高温下快速退火75～80s，使不锈钢金属管的表面形成蓝色的氧化吸热层。不同的退火时间可得到不同厚度的氧化吸热层，由于氧化层对不同波长光的干涉作用，从而呈现出不同的颜色，具体见下表：

[0017] 表1

[0018]氧化时间(s) 膜层颜色 波长(nm) 对应吸热氧化层的厚度(nm)
70～75 淡蓝 430～450 899～937
75～82 蓝 450～480 937～1000

82～90 蓝绿 480～500 1000～1041
90～96 绿 500～560 1041～1167
96～102 黄绿 560～580 1167～1208
102～107 黄 580～600 1208～1250
107～112 橙黄 600～630 1250～1313

[0019] 由于蓝色的氧化层吸收效率高，而发射率低，所以选择在金属管的表面形成蓝色的氧化吸热层，氧化层的厚度为937～1000nm。

[0020] (2)超声雾化沉积工艺喷涂SnO2减反涂层

[0021] 将氧化吸热管送入超声雾化沉积SnO2装置的雾化反应室中，以SnCl4水溶液为喷涂溶液(其质量浓度为15～25％)，在振荡频率为1013Hz数量级的超声波(可穿透金属、玻璃等固体材料)作用下，SnCl4水溶液吸收超声波后，会分解生成以水分子和SnCl4分子为主组成的雾化蒸汽；再向雾化反应室中通以氧气(氧气的通入量控制在500sccm)，氧气会携带出雾化的SnCl4、H2O蒸汽，喷洒在吸热管的表面上；吸热管由雾化反应室中的加热炉加热到300～400℃(温度由热电偶测控)，喷洒在吸热管表面的SnCl4在吸热管表面受热氧化，在吸热管表面形成的厚度为100～200nm的SnO2薄膜。反应废气及未来得及沉积的蒸汽用抽气柜抽出，并采用吸收装置处理。

[0022] 超声雾化沉积SnO2装置的结构见图1，包括超声振荡器1和雾化反应室4，且超声振荡器1和雾化反应室4通过石英管道连通；雾化反应室4内设置有金属管支架，金属管6安放于其上；金属管支架的下部安装有加热炉5，用于加热其上的金属管6；氧气2通过石英管道送入金属管的表面，石英管道上还设有阀门3。

[0023] 经测定，吸热管吸热率可达到90％，反射率为0.03。