真空管廠工藝知識講義.doc

目 錄第一部分 太陽能的基本知識 1第二部分 全玻璃真空管太陽能集熱管基本知識 1第一節(jié) 真空管的結(jié)構(gòu)及其性能 1第二節(jié) 真空管的材料及要求 2第三部分 真空管的生產(chǎn)流程 2第一節(jié) 燈工工序生產(chǎn)流程 3第二節(jié) 清洗工序生產(chǎn)流程 4第三節(jié) 鍍膜工序生產(chǎn)流程 4第四節(jié) 封口工序生產(chǎn)流程 5第五節(jié) 排氣工序生產(chǎn)流程 5第四部分 真空管的工藝知識 5第一節(jié) 三高管的性能特點 6 第二節(jié) 兩種膜層結(jié)構(gòu)的區(qū)別 7 第一部分 太陽能的基本知識為了解決能源危機、環(huán)境惡化所帶來的威脅，越來越多的政府和科學家將目光轉(zhuǎn)向太陽能。太陽光作為一種清潔能源，其使用可以說是永不枯竭的。太陽光的利用主要分為：直接利用和間接利用。如下：間接利用： 氣象 潮汐、海洋溫差、波浪能、風能、水力。（用途：動力、發(fā)電）光合成 生物質(zhì)能（包含：化石燃料、柴薪、酒精、沼氣等）。直接利用： 光電 光發(fā)電 光分解 光化學電池、水分解制氫 光熱 蒸發(fā) 低、中溫 高溫（用途：動力、發(fā)電）平板太陽集熱器和真空管太陽能集熱器是應用最廣的太陽光-熱轉(zhuǎn)換裝置。全玻璃真空管太陽能集熱器具有集熱性能好、熱損失少、可靠性強、壽命長與成本低等優(yōu)點。第二部分 全玻璃真空管太陽能集熱管基本知識第一節(jié) 真空管的結(jié)構(gòu)組成及其性能一、真空管全稱：全玻璃真空管太陽能集熱管二、真空管的結(jié)構(gòu)由以下七部分組成：1. 內(nèi)玻璃管 2. 選擇性吸收涂層 3. 罩玻璃管 4. 卡子5. 吸氣膜 6. 吸氣劑 7. 真空夾層 6 7三、真空管各部分的性能： 1 內(nèi)玻璃管：與罩玻璃管構(gòu)成真空夾層，其內(nèi)壁容納用來導熱的介質(zhì)，外壁上附著選擇性吸收涂層，并將選擇性吸收涂層所吸收的熱量傳遞到其所容納的介質(zhì)。 2 選擇性吸收涂層：該涂層主要由三部分組成，從外到內(nèi)，依次分別為：減反層、吸收層、底金屬層。減反層主要起到增透膜、保護膜的作用；吸收層主要起到吸收光能的作用；底金屬層主要起到反射作用，即將內(nèi)管內(nèi)部的介質(zhì)所輻射出來的熱量反射回去。 3 罩玻璃管：與內(nèi)玻璃管構(gòu)成真空夾層，將外部所傳來得光透射進真空管，并保護內(nèi)部不受損傷。 4 卡子：固定內(nèi)玻璃管的自由端，減少內(nèi)外玻璃管之間因震動而造成的相對位移所帶來得破壞力；固定吸氣劑，保證吸氣劑在烤出吸氣膜后，吸氣膜的位置合理。 5 吸氣膜：吸收真空夾層內(nèi)殘余或滲透進來得的氣體，維持真空夾層的真空度。同時，吸氣膜的大小和有無，還可以檢驗真空管還有無真空度。 6 吸氣劑：存放吸氣劑的圓形舟，保護吸氣劑，使其在烤消以前不受影響。 7 真空夾層：其內(nèi)部盡可能少的氣體分子，盡可能的降低真空管因氣體對流而造成的熱量損失。第二節(jié) 真空管的材料及要求一 、玻璃1真空管的主要材料為玻璃，這是因為玻璃是熱的不良導體，可以減少因傳導而造成的熱量損失。2 玻璃在再加工中不著色。3玻璃的可重復加工性能良好。在再加工范圍內(nèi)料性長，而且不析晶。4 玻璃的光學性能良好。即透光性好。5 玻璃的化學穩(wěn)定性能良好。6 玻璃的成本要低，適合大批量生產(chǎn)。因此真空管生產(chǎn)中一般采用硼硅玻璃3.3。二 、卡子 卡子是固定內(nèi)玻璃管和吸氣劑的部件，在加工過程中，需要有超過400的高溫保溫，因此真空管的卡子采用的是不銹鋼材料。三 、吸氣劑 吸氣劑的要求是：高的吸氣速率，工作溫度范圍寬，低的解吸速率，激活前易于去氣，激活后本身的蒸汽壓低，易于制造和儲存，使用方便和成本低?，F(xiàn)在我們一般采用蒸散型鋇鋁合金吸氣劑，它的成份是Ba 、Al 、Ni。第三部分 真空管的生產(chǎn)流程第一節(jié) 燈工工序生產(chǎn)流程燈工工序主要目的是加工內(nèi)玻璃管與罩玻璃管。其各工步的工作方法及工作原理如下：1、切口工作方法：玻璃管一端靠在定位板上，另一端用線燈頭在同一平面上加熱，然后，遇到蘸水的砂輪，玻璃管就炸開，斷口平齊鋒利。工作原理：熱脹冷縮原理。2、 燎口工作方法：玻璃管切口端，在局部高溫下，端面達到熔融狀態(tài)，由于液體的表面張力作用，端面變得圓滑，冷卻下來后，這種形狀就固定下來了。工作原理：液體的表面張力作用。3、 退火工作方法：玻璃管的熱加工部位，在退火爐內(nèi)，在一定的溫度下保溫一段時間后，再慢慢降溫，達到消除應力的目的。原因： 玻璃管在熱加工過程中，玻璃處于熔融狀態(tài)，在冷卻時為自然冷卻，則玻璃液體內(nèi)部，從里到外，溫度依次降低，即存在著溫度梯度。當外部降至凝固點時，外部凝固下來，而內(nèi)部仍處于液體狀態(tài)。所以，玻璃外部就將內(nèi)部形狀固定下來了。這樣，就造成了內(nèi)外不均勻。玻璃內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不一致，使玻璃內(nèi)部存在著結(jié)構(gòu)應力。結(jié)構(gòu)應力的存在，降低了玻璃管的強度。工作原理：玻璃管在臨近熔融狀態(tài)的溫度范圍內(nèi)保溫一段時間，使玻璃內(nèi)部的應力慢慢松弛下來，即內(nèi)部結(jié)構(gòu)達到一致，從而達到消除應力的目的。退火合格的標準：應力儀觀測下，顏色無明顯變化。第二節(jié)清洗工序生產(chǎn)流程清洗工序的主要任務是，將內(nèi)、外玻璃管清洗干凈，防止脫膜和玻璃管放氣量太大。其部分工步的工作方法和工作原理如下： 1、用全自動清洗線對內(nèi)管進行清洗，保證內(nèi)管的外壁清洗干凈，無污漬，干凈、明亮。 2、使用去離子水的原因：去離子水就是我們常說的純凈水，自來水中含有大量的礦物質(zhì)，玻璃管清洗后上面殘存的水分蒸發(fā)后會留下礦物質(zhì)，即在玻璃管表面留下水印。而使用去離子水就避免了這種現(xiàn)象的發(fā)生。我們對去離子水的要求為，電導率不大于10s/cm。3、 烘干的目的：使玻璃管盡快干燥，避免在自然干燥中再度污染。第三節(jié) 鍍膜工序生產(chǎn)流程鍍膜工序的主要任務是，將內(nèi)玻璃管的外表面鍍上選擇性吸收涂層，并將內(nèi)、外玻璃管裝配在一起。其部分工步的工作方法和工作原理如下：1、戴棉紗手套與一次性手套：避免玻璃管受到污染，保護膜層不受污染和硌上印跡。2、使用塑料布：避免內(nèi)外玻璃管因互相接觸而劃傷，防止劃膜。3、激光打標：防偽、更加清楚的區(qū)分哪個班組、哪個鍍膜機、第幾爐生產(chǎn)的真空管，以便落實到個人，促進員工的質(zhì)量意識，促進生產(chǎn)的發(fā)展。4、生產(chǎn)記錄本：使員工在生產(chǎn)中隨時可做比較，清楚地知道所操作的鍍膜機的運行是否合理；同時，在出現(xiàn)問題時，工藝員也可以迅速作出判斷，盡快使鍍膜機恢復正常。5、 DM機的工作原理：靶為陰極，真空室外殼為陽極，真空狀態(tài)下，接通電源，高壓下，Ar被電離成離子，Ar撞擊靶，將金屬原子或原子團撞擊出來，金屬原子或原子團被N2氧化成氮化物或金屬原子與氮化物的復合材料，然后濺落到玻璃管外表面上，形成膜層。6、緊急處理：突然停水（不停電），關靶電源，停工藝，關高閥，關電爐子，將電爐子拉出，用備用水降溫，等完全降下溫來，關前級閥，關機械泵，關電源；突然停電（不停水），停工藝，關高閥，關前級閥，關電源；突然停水、停電，關高閥，關前級閥，關電源，將電爐子拉出，用備用水降溫。7、油擴散泵的工作原理：在電爐子的加熱下，油蒸汽沿導流管經(jīng)傘形噴嘴向下噴出，在機械泵提供的真空下，油蒸汽流可噴出一長段距離，構(gòu)成一個向出氣口方向運動的射流，遇到由冷卻水冷卻的泵壁，凝結(jié)為液體，流回蒸發(fā)器。由進氣口進入泵內(nèi)的氣體分子，一旦落入油蒸汽流中，便獲得向下運動的動量，向下飛去，由于射流是有高的流速，高的蒸汽密度，且擴散泵油具有高的分子量（300500），故能有效地帶走氣體分子，因此在射流的界面內(nèi)，氣體分子不可能長期滯留，且在射流界面的，被抽氣體有很大的濃度差，正是因為這個濃度差，使被抽氣體能不斷地越過界面，擴散進入射流中，被帶往出氣口處，在出口處，再由機械泵抽走。第四節(jié) 封口工序生產(chǎn)流程封口工序的主要任務是，將內(nèi)外玻璃管的端口熔封在一起。其部分工步的工作方法和工作原理如下： 1 熔封的標準：無氣泡、無喇叭口、不縮口、不析晶、不偏口、不口厚，無水汽。存有水汽，易使膜層變色；其他缺陷會降低管口強度。2 退火：同燈工工序退火。3 抽濕：是將含有水汽的套管進行抽濕，防止膜層變色。4 打氣：熔封前將天然氣燃燒所產(chǎn)生的水氣吹出夾層，在熔封后再打一次，使管口圓滑、厚度均勻。 第五節(jié) 排氣工序生產(chǎn)流程排氣工序的主要任務是，將真空管進行真空烘烤抽真空，并將吸氣劑蒸散出來。其部分工步的工作方法和工作原理如下：1 預抽：是使真空度能滿足擴散泵的最低工作要求。保護擴散泵。再者，預抽難以達到高真空，必須使用擴散泵。2 加熱：不能提前，是因為夾層內(nèi)的殘余氧氣會氧化不銹鋼卡子，并使膜層內(nèi)的活潑金屬成分氧化，改變了膜層結(jié)構(gòu)。3 保溫溫度：高溫下排氣，是為了使玻璃管內(nèi)的氣體更快的擴散出來。但溫度不可過高，玻璃管有一定的溫度限定；膜層在高溫下會產(chǎn)生分子遷移，過高的溫度會使分子遷移過大，造成膜層變色。溫度也不可太低，溫度太低，排氣所需要的時間很長，生產(chǎn)上又不經(jīng)濟。所以，保溫溫度設定必須符合標準。.4 保溫時間：是為了使玻璃管內(nèi)的氣體充分的擴散出來。 5 封離標準：無內(nèi)縮、無尾漏、無余料、封離后尾管不過長、不起皮等。6 蒸散吸氣劑：起蒸時間為57秒，總蒸時間為1113秒 。時間不能過短，也不能過長。7 蒸散頻率：一般選擇在300350KHz之間。8 緊急處理：雷同于鍍膜機緊急處理。第四部分 真空管的工藝知識第一節(jié) 三高管的性能特點1、三高真空管指高溫特效管、高效管、高寒管的總稱。2、三高管的性能特征：2.1光熱轉(zhuǎn)換效率高2.2高吸收、低發(fā)射，其吸收率可以達到96%，發(fā)射比可以達到4%；2.3高溫管和高寒管采用金屬銅作底金屬層，發(fā)射更低。保溫更高。2.4高溫管中，用不銹鋼離子代替鋁，更加耐高溫。3、三高管的區(qū)分方法3.1 底金屬顏色：高效管（單靶） 鋁 銀白色；高溫特效管（三靶） 銅 紅色；高寒管（三靶） 紅色；3.2 管口未鍍膜區(qū)的長度：高溫特效管 較短，大約1520mm；高效管 較長，大約2530mm；高寒管 較短，大約1520mm。3.3 激光打標號碼不同：用漢字來標明 像高溫管、高寒管字樣未用漢字標明的 則用大寫的拼音字母來標明（從最后數(shù)第三位，高效管的標志為X，高寒管的標志為H ，高溫特效管的標志為W）。4、三高管與普通真空管比較：4.1高效管：采用單靶磁控濺射真空鍍膜技術，真空管吸收率高達96%，性能更優(yōu)良。4.2高寒管：采用雙靶磁控濺射真空鍍膜技術，膜層采用干涉膜，金屬底層低發(fā)射，針對高寒地區(qū)而設計，能抵抗-40嚴寒而正常工作。4.3高溫特效管/高溫高寒管：獨有三靶磁控濺射鍍膜技術，400高溫膜層的金屬離子也不會流失，堅強的承受能力使其壽命大為延長。第二節(jié) 兩種膜層結(jié)構(gòu)的差別現(xiàn)在我們真空管膜層屬于干涉膜工藝，以前使用的是漸變膜工藝，兩種膜層具體的差別如下：1、漸變膜的層次較多，自外向內(nèi)依次為：減反層、六個吸收層、一個底金屬層，層與層之間的互相干擾較大，同時，因為層次多，所以，每一個膜層的厚度及離子填充度都難以調(diào)整到最佳狀態(tài)，雖然理論上漸變膜的吸收率也可以達到95%，單實際上難以達到，實際上其吸收率能達到86%89%；而且，膜層多，金屬離子的含量較高，實際上發(fā)射比也比較高，一般要求達到9%。2、干涉膜的層次較少，自外向內(nèi)依次為：減反層、兩個吸收層、一個底金屬層，層與層之間的互相干擾小，同時，因為層次少，而且兩個膜層的差別較大，所以，每一個膜層的厚度及