一种玻璃与可伐的连接结构以及低温烧结方法与流程

文档序号:15823826发布日期:2018-11-02 23:24阅读:2671来源:国知局

本发明涉及太阳能高温集热管技术领域,尤其涉及一种玻璃与可伐的连接结构以及低温烧结方法。

背景技术

目前,公知的太阳能高温集热管用玻璃与可伐合金连接方法主要为高温封接技术,分为为匹配封接和非匹配封接,二者主要利用1000℃火焰均匀加热玻璃与可伐连接处,使氧原子在金属表面均匀扩散,形成金属氧化物,此化学键性与玻璃中二氧化硅键性相近,因此可以达到较好连接状态,而缺点是温度较高,封接后形成残余应力而容易使得玻璃管炸裂。

而低温烧结材料主要用于异种金属之间的连接,一般是通过烧结的方法,将两者连接到一起,如铜-铝、铜-银等,但是,尚未出现一种可用于玻璃-金属连接的低温烧结工艺,可以用180℃的低温实现玻璃-可伐的连接,并且可在400℃良好使用。



技术实现要素:

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处,提供一种玻璃与可伐的连接结构以及低温烧结方法,从而有效解决现有技术中存在的不足之处。

为实现上述目的,本发明采取的技术方案为:一种玻璃与可伐的连接结构,包括太阳能集热管高硼玻璃管与可伐合金管,所述可伐合金管插入到太阳能集热管高硼玻璃管内,可伐合金管的外侧在连接处设置有微米可伐焊膏层,太阳能集热管高硼玻璃管的内侧在连接处设置有镀铜层,微米可伐焊膏层与镀铜层连接;

所述微米可伐焊膏层包括fe-co-ni合金颗粒、粘结剂以及90~95%酒精。

所述微米可伐焊膏层的各组分的质量分数为:fe-co-ni合金颗粒60~70wt%,粘结剂20~30wt%,90~95%酒精5~10wt%。

进一步,所述高硼玻璃管的膨胀系数为3.3士0.1×10-6/k,可伐合金的膨胀系数为4.0士0.1×10-6/k。

进一步,所述粘结剂为丙酮。

进一步,所述fe-co-ni合金颗粒的粒径为20~50μm。

一种用于制作上述的一种玻璃与可伐的连接结构的低温烧结方法,包括如下步骤:

步骤一:将fe-co-ni合金颗粒与粘结剂进行均匀的混合,然后加入90~95%酒精搅拌均匀制作成微米可伐焊膏;

步骤二:对太阳能集热管高硼玻璃管与可伐合金管的连接处进行去除表面氧化膜处理;

步骤三:在太阳能集热管高硼玻璃管内侧的连接处进行镀铜,形成带有镀铜层的太阳能集热管高硼玻璃管;

步骤四:在可伐合金外侧的连接处涂上微米可伐焊膏,形成带有微米可伐焊膏层的可伐合金;

步骤五:将步骤四中制成的带有微米可伐焊膏层的可伐合金插入到带有镀铜层的太阳能集热管高硼玻璃管内;

步骤六:将步骤五的产物放入烘箱内,采用50~70℃温度预热10~20分钟;预热后,升温至100℃,保温30分钟;最后升温至180℃,保温30分钟。

进一步,在步骤三中,所述镀铜层的厚度为15-25um。

进一步,在步骤四中,所述微米可伐焊膏层的厚度为90-110um。

进一步,在步骤五中,带有微米可伐焊膏层的可伐合金插入到带有镀铜层的太阳能集热管高硼玻璃管内4.5-5.5mm。

进一步,在步骤五中,将带有微米可伐焊膏层的可伐合金插入到带有镀铜层的太阳能集热管高硼玻璃管内之后,将二者进行相对旋转,使得微米可伐焊膏层与镀铜层分布均匀。

本发明的上述技术方案具有以下有益效果:

(1)本发明创造性的利用低温烧结的方法将微米可伐焊膏作为中间材料,实现了玻璃-可伐封接,高温可靠,无残余应力,机械性能良好;

(2)本发明使用微米可伐焊膏作为中间层,可使得膨胀系数与玻璃及可伐保持一致,不会出现开裂;

(3)低温烧结方式,相比高温封接,可有效降低工艺温度,能耗低,效率高。

附图说明

图1为本发明实施例太阳能集热管高硼玻璃管与可伐合金管结构示意图;

图2为图1中a处的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上;术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-2所示,本实施例所述的一种玻璃与可伐的连接结构,包括太阳能集热管高硼玻璃管1与可伐合金管2,可伐合金管2插入到太阳能集热管高硼玻璃管1内,可伐合金管2的外侧在连接处设置有微米可伐焊膏层3,太阳能集热管高硼玻璃管1的内侧在连接处设置有镀铜层4,微米可伐焊膏层3与镀铜层4连接;

微米可伐焊膏层3包括fe-co-ni合金颗粒、粘结剂以及90~95%酒精。

微米可伐焊膏层3的各组分的质量分数为:fe-co-ni合金颗粒60~70wt%,粘结剂20~30wt%,90~95%酒精5~10wt%。

高硼玻璃管的膨胀系数为3.3士0.1×10-6/k,可伐合金的膨胀系数为4.0士0.1×10-6/k。

粘结剂为丙酮。

fe-co-ni合金颗粒的粒径为20~50μm。

一种用于制作上述的一种玻璃与可伐的连接结构的低温烧结方法,包括如下步骤:

步骤一:将fe-co-ni合金颗粒与粘结剂进行均匀的混合,然后加入90~95%酒精搅拌均匀制作成微米可伐焊膏;

步骤二:对太阳能集热管高硼玻璃管1与可伐合金管2的连接处进行去除表面氧化膜处理,去表面氧化膜处理的工艺为:先经过5-15%盐酸清洗,之后抛光;

步骤三:在太阳能集热管高硼玻璃管1内侧的连接处进行镀铜,形成带有镀铜层的太阳能集热管高硼玻璃管1,镀铜层的厚度为20um;

步骤四:在可伐合金2外侧的连接处利用焊膏印刷机涂上微米可伐焊膏,形成带有微米可伐焊膏层3的可伐合金,微米可伐焊膏的厚度为100um;

步骤五:将步骤四中制成的带有微米可伐焊膏层3的可伐合金插入到带有镀铜层的太阳能集热管高硼玻璃管1内5mm,将二者进行相对旋转,使得微米可伐焊膏层3与镀铜层4分布均匀;

步骤六:将步骤五的产物放入烘箱内,采用50~70℃温度预热10~20分钟;预热后,升温至100℃,保温30分钟;最后升温至180℃,保温30分钟。

微米可伐焊膏层通过低温即可使得内部有机物蒸发,纳米颗粒相互团聚,通过化学能驱动颗粒相互连接,扩散到镀铜层4与可伐合金2的内部,由于使用温度低,所以高硼玻璃管无残余应力,微米可伐焊膏层为弹性材料,可有效缓解可伐合金与玻璃之间线膨胀系数差异,因此,不会出现开裂情况。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的,而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用,并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

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