[发明专利]一种太阳能集热翅片及其制造方法

说明书

（一）        技术领域

    本发明属于太阳能光热转换技术领域，特别涉及一种太阳能集热翅片及其制造方法。

（二）        背景技术

太阳能集热翅片是平板型太阳能集热器和管状集热器进行光热转换的核心部件，作用是将太阳光谱的能量转换成热能并传递给工作介质。

目前太阳能集热器翅片结构形式有超声波焊接、激光焊接、压合，其中超声波焊接形成焊缝是一条大约3mm宽的结合带，且吸热体材料和介质管材料没有达到熔融状态，靠所述的结合带来传递热量；激光焊接是板状吸热体材料和圆形介质管相切形成一条接触直线，接触宽度很小，介质管两侧间隔大约3mm形成直径为1mm的焊点，焊点为熔融状态，靠接触直线和焊点来传递热量；压合是将复合到一起的吸热体材料，一般为铝质，吹涨出一个孔，将介质管插入吹涨孔，用机械的方法给吸热体材料一个压力，靠吸热体材料的塑性变形包覆住介质管，靠二者的接触来传热。

超声波焊接和激光焊接因为吸热体材料和介质管接触面积有限，限制了热量传输，另外两种焊接都对介质管材料有焊接破坏对承压能力有一定的影响。压合虽然接触面积有所增大，但是压合前吸热体材料的周长大于介质管的周长，压合过程中就会产生吸热体材料冗余形成接触空隙，只有压合接触点的部位形成吸热体材料和介质管的接触，不是圆周360度接触；且靠铝吸热体材料塑性变形来压紧接触，结合强度不紧密，传热热阻大，传热效果不好。

（三）        发明内容

    本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种集热效率高、传热性能优异的太阳能集热翅片及其制造方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种太阳能集热翅片，包括内部设置介质管的吸热体，其特征在于：所述吸热体为铝或铝合金材料，介质管为紫铜材料，吸热体外表面通过靶电源溅射沉积有高耐候选择性吸收涂层，吸收涂层由内向外依次为过渡层、红外反射层、过渡层、金属陶瓷层和保护层。

所述过渡层为金属Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、不锈钢以及合金与N或O形成的化合物。

所述红外反射层由为金属Al、Cu、Ag、Ni、Mo、W、Cr、不锈钢以及合金组成。

所述金属陶瓷层由金属Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、不锈钢以及合金与N或O形成化合物和金属Al、Si、Ti、Mo、Ni、W、Cr、Sn、不锈钢以及合金掺杂而成。

所述保护层为金属Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、不锈钢以及合金与N或O形成的化合物。

本发明所述的太阳能集热翅片的制造方法，主要包括如下步骤：

（1）用挤压工艺制造铝吸热体，预留穿介质管的孔，预留孔径大于介质管管径0.1~1mm；

（2）将铜介质管传入吸热体的预留孔；

（3）固定吸热体和介质管的轴向自由度；

（4）给介质管内壁均匀施加作用力，使介质管从内向外均匀增大直径；

（5）去除介质管两端的毛刺，对吸热体表面进行预处理，将其放入真空室内获得真空；

（6）启动靶电源，用直流或中频反应磁控溅射方法沉积金属Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、不锈钢以及合金与N或O形成化合物的过渡层，厚度为10~150nm；

（7）接着沉积金属Al、Cu、Ag、Ni、Mo、W、Cr、不锈钢以及合金组成的红外反射层，厚度为30~500nm；

（8）沉积金属Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、不锈钢以及合金与N或O形成化合物的过渡层，厚度为10~150nm；

（9）沉积金属Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、不锈钢以及合金与N或O形成化合物和金属Al、Si、Ti、Mo、Ni、W、Cr、Sn、不锈钢以及合金掺杂成的金属陶瓷层，厚度为50~500nm；

（10）沉积金属Al、Si、Ti、Ni、Cr、Sn、不锈钢以及合金与N或O形成化合物的保护层，厚度为40~200nm。

步骤（4）中，施加于介质管内壁的作用力的动力为气压、液压、爆炸或机械驱动。

本发明制成的太阳能集热翅片，实现吸热体材料和介质管圆周360度接触，传热效率高，加工成平板型太阳能集热器和同等吸热面积激光焊接的平板型太阳能集热器对比日温升高10%；承压能力强，对翅片进行破坏性承压试验，破坏压力为8Mpa。