[发明专利]太阳能集热管罩玻璃管增透涂层的成型工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能集热管罩玻璃管减反射涂层的成型工艺，属于太阳能热膜层/涂层技术领域，其中减反射涂层也叫增透涂层。

背景技术

随着光热技术的不断进步，在高温发电领域对集热管集热效率要求越来越高，目前有两种途径增加集热管的集热效率，其一是增加内管太阳吸收比，另一种则是减反射，即增透。工业上主要使用高硼硅3.3玻璃及其改性的相似玻璃作为罩玻璃管，其太阳透射比一般在0.89左右，玻璃材料本身吸收的太阳光在2%左右，因此通过表面改性等方法减少罩玻璃管表面反射对于提高光热转化率有重要的意义。

当前市场上平板玻璃的增透技术较为广泛，主要有磁控溅射法、等离子喷涂法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法、酸腐蚀法等。物理法镀膜主要是膜层硬度较低，不易长时间暴露在自然环境中，且要得到高的太阳透射比需要的成本较高，不利于高温集热管在发电上的大规模应用。化学法成本较为低廉，膜层硬度有一定的提高，但是工艺和配方控制存在一定的难度，是有可能应用于高温管的增透技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可控性好、成本低且能够获得较高增透效果的太阳能集热管罩玻璃管增透涂层的成型工艺。

本发明采用以下技术方案：

该发明太阳能集热管罩玻璃管增透涂层的成型工艺，包括清洗进而烘干的步骤，还包括以下步骤：

高温处理步骤：把罩玻璃管放入炉内，在600℃-625℃的条件下，保温30~40分钟；

降温步骤：采用受控降温，基本匀速地降温至室温；

酸蚀步骤：在罩玻璃管表面腐蚀出微观凹坑；

SiO₂膜层制备步骤和膜层固化步骤。

依据本发明制备上述太阳能集热管罩玻璃管增透涂层的成型工艺，引入减反射膜层原理，该原理见于物理化学学报第13卷第6期中“钠硼硅酸盐玻璃分相及浸析的NMR研究”对于硼玻璃前处理的理论：组分一定的均匀玻璃经分相处理后，结构中出现以亚微观尺寸的不均匀区，包括富硅相、富钠硼相，随分相处理温度的升高，有两个机制在同时起作用：从动力学因素考虑，温度愈高，玻璃粘度愈低，结构调整加快，分相速率增加，且分相区的尺寸增大；从热力学角度考虑，温度愈高，其平衡态的混溶程度愈大，即富硅相中的钠、硼和富钠硼相中的硅增加。当析出的富钠硼相尺寸远小于可见光光波波长时，玻璃保持透明。当分相导致富钠硼相尺寸超过可见光光波波长时，则引起肉眼可见的乳浊。与溶胶凝胶增透相结合制定本实验方案，制备渐变膜系。这属于成型工艺的可控性因素。

基于前述原理采用本方案可以获得较高的太阳透射比。工艺吸收了溶胶凝胶和表面溶蚀技术，其构思为先进梯度膜层的制作思路，增透的基本原理和实验结论证明其能够在较宽泛波长范围内起到很好的增透效果，太阳透射比能够提高2.5%-3%。关键是膜层硬度和附着力有明显的改善。由于前处理的溶蚀技术，罩玻璃管表面产生了微观的凹凸，能够很好的使SiO₂膜层粘附，提高膜层的附着力，解决增透膜层衰减速度较快，无法长期暴漏在空气中的不利因素，有利于大规模应用。此外，膜层外观美观，由于能够在较宽的波长范围内增透，因此罩玻璃管表面不显示明显干涉色，表面为淡蓝色，与罩玻璃管底色相仿，缺陷较少，适合高温管应用。同时生产成本较低，利用物理法及部分化学方法需要三、四层，甚至更多层才能够达到的宽波长增透效果，仅两步处理完成工艺，性价比较高。

上述太阳能集热管罩玻璃管增透涂层的成型工艺，在酸蚀步骤后、SiO₂膜层制备步骤前还含有一步清洗步骤，该步骤要求在洁净室内用去离子水冲洗罩玻璃管，去除罩玻璃管表面污物。

上述所述的太阳能集热管罩玻璃管增透涂层成型工艺，所述高温处理步骤，把罩玻璃管放入炉内后，控制炉温以10℃/min的速度升温。

上述太阳能集热管罩玻璃管增透涂层的成型工艺，所述降温步骤的降温速度为20℃/min。

上述太阳能集热管罩玻璃管增透涂层的成型工艺，所述酸蚀步骤具体为将罩玻璃管放入25℃ 氢氟酸浓度3%-4%和硫酸浓度2%-3%的混合溶液中静置18min~22min，取出。氢氟酸的浓度大溶液损伤玻璃表面严重，过少不能够起到清洁表面的功能；硫酸主要是溶解氢氟酸腐蚀下来的杂质，使表面清洁。静置时间和温度与溶液是一个完整的体系，如果改变会影响到腐蚀层微孔大小和密度。

上述太阳能集热管罩玻璃管增透涂层的成型工艺，酸蚀步骤的酸蚀时间优选为20min。