真空管廠工藝知識(shí)講義.doc

目 錄第一部分 太陽(yáng)能的基本知識(shí) 1第二部分 全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱管基本知識(shí) 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(shí) 5第一節(jié) 三高管的性能特點(diǎn) 6 第二節(jié) 兩種膜層結(jié)構(gòu)的區(qū)別 7 第一部分 太陽(yáng)能的基本知識(shí)為了解決能源危機(jī)、環(huán)境惡化所帶來(lái)的威脅，越來(lái)越多的政府和科學(xué)家將目光轉(zhuǎn)向太陽(yáng)能。太陽(yáng)光作為一種清潔能源，其使用可以說(shuō)是永不枯竭的。太陽(yáng)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(fēng)能、水力。（用途：動(dòng)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(xué)電池、水分解制氫 光熱 蒸發(fā) 低、中溫 高溫（用途：動(dòng)力、發(fā)電）平板太陽(yáng)集熱器和真空管太陽(yáng)能集熱器是應(yīng)用最廣的太陽(yáng)光-熱轉(zhuǎn)換裝置。全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱器具有集熱性能好、熱損失少、可靠性強(qiáng)、壽命長(zhǎng)與成本低等優(yōu)點(diǎn)。第二部分 全玻璃真空管太陽(yáng)能集熱管基本知識(shí)第一節(jié) 真空管的結(jié)構(gòu)組成及其性能一、真空管全稱(chēng)：全玻璃真空管太陽(yáng)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(lái)導(dǎo)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(hù)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(lái)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(lái)得光透射進(jìn)真空管，并保護(hù)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(dòng)而造成的相對(duì)位移所帶來(lái)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(jìn)來(lái)得的氣體，維持真空夾層的真空度。同時(shí)，吸氣膜的大小和有無(wú)，還可以檢驗(yàn)真空管還有無(wú)真空度。 6 吸氣劑：存放吸氣劑的圓形舟，保護(hù)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(duì)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?yàn)椴Ａ菬岬牟涣紝?dǎo)體，可以減少因傳導(dǎo)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(fù)加工性能良好。在再加工范圍內(nèi)料性長(zhǎng)，而且不析晶。4 玻璃的光學(xué)性能良好。即透光性好。5 玻璃的化學(xué)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(guò)程中，需要有超過(guò)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(chǔ)存，使用方便和成本低。現(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(xiàn)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(kāi)，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(dá)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(lái)后，這種形狀就固定下來(lái)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(shí)間后，再慢慢降溫，達(dá)到消除應(yīng)力的目的。原因： 玻璃管在熱加工過(guò)程中，玻璃處于熔融狀態(tài)，在冷卻時(shí)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(dāng)外部降至凝固點(diǎn)時(shí)，外部凝固下來(lái)，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(lái)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(yīng)力。結(jié)構(gòu)應(yīng)力的存在，降低了玻璃管的強(qiáng)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(shí)間，使玻璃內(nèi)部的應(yīng)力慢慢松弛下來(lái)，即內(nèi)部結(jié)構(gòu)達(dá)到一致，從而達(dá)到消除應(yīng)力的目的。退火合格的標(biāo)準(zhǔn)：應(yīng)力儀觀測(cè)下，顏色無(wú)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(wù)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(dòng)清洗線(xiàn)對(duì)內(nèi)管進(jìn)行清洗，保證內(nèi)管的外壁清洗干凈，無(wú)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(shuō)的純凈水，自來(lái)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(huì)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(duì)去離子水的要求為，電導(dǎo)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(wù)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(hù)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(biāo)：防偽、更加清楚的區(qū)分哪個(gè)班組、哪個(gè)鍍膜機(jī)、第幾爐生產(chǎn)的真空管，以便落實(shí)到個(gè)人，促進(jìn)員工的質(zhì)量意識(shí)，促進(jìn)生產(chǎn)的發(fā)展。4、生產(chǎn)記錄本：使員工在生產(chǎn)中隨時(shí)可做比較，清楚地知道所操作的鍍膜機(jī)的運(yùn)行是否合理；同時(shí)，在出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，工藝員也可以迅速作出判斷，盡快使鍍膜機(jī)恢復(fù)正常。5、 DM機(jī)的工作原理：靶為陰極，真空室外殼為陽(yáng)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(tuán)撞擊出來(lái)，金屬原子或原子團(tuán)被N2氧化成氮化物或金屬原子與氮化物的復(fù)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(guān)靶電源，停工藝，關(guān)高閥，關(guān)電爐子，將電爐子拉出，用備用水降溫，等完全降下溫來(lái)，關(guān)前級(jí)閥，關(guān)機(jī)械泵，關(guān)電源；突然停電（不停水），停工藝，關(guān)高閥，關(guān)前級(jí)閥，關(guān)電源；突然停水、停電，關(guān)高閥，關(guān)前級(jí)閥，關(guān)電源，將電爐子拉出，用備用水降溫。7、油擴(kuò)散泵的工作原理：在電爐子的加熱下，油蒸汽沿導(dǎo)流管經(jīng)傘形噴嘴向下噴出，在機(jī)械泵提供的真空下，油蒸汽流可噴出一長(zhǎng)段距離，構(gòu)成一個(gè)向出氣口方向運(yùn)動(dòng)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(jìn)氣口進(jìn)入泵內(nèi)的氣體分子，一旦落入油蒸汽流中，便獲得向下運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量，向下飛去，由于射流是有高的流速，高的蒸汽密度，且擴(kuò)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(zhǎng)期滯留，且在射流界面的，被抽氣體有很大的濃度差，正是因?yàn)檫@個(gè)濃度差，使被抽氣體能不斷地越過(guò)界面，擴(kuò)散進(jìn)入射流中，被帶往出氣口處，在出口處，再由機(jī)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(wù)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(biāo)準(zhǔn)：無(wú)氣泡、無(wú)喇叭口、不縮口、不析晶、不偏口、不口厚，無(wú)水汽。存有水汽，易使膜層變色；其他缺陷會(huì)降低管口強(qiáng)度。2 退火：同燈工工序退火。3 抽濕：是將含有水汽的套管進(jìn)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(wù)是，將真空管進(jìn)行真空烘烤抽真空，并將吸氣劑蒸散出來(lái)。其部分工步的工作方法和工作原理如下：1 預(yù)抽：是使真空度能滿(mǎn)足擴(kuò)散泵的最低工作要求。保護(hù)擴(kuò)散泵。再者，預(yù)抽難以達(dá)到高真空，必須使用擴(kuò)散泵。2 加熱：不能提前，是因?yàn)閵A層內(nèi)的殘余氧氣會(huì)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(kuò)散出來(lái)。但溫度不可過(guò)高，玻璃管有一定的溫度限定；膜層在高溫下會(huì)產(chǎn)生分子遷移，過(guò)高的溫度會(huì)使分子遷移過(guò)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(shí)間很長(zhǎng)，生產(chǎn)上又不經(jīng)濟(jì)。所以，保溫溫度設(shè)定必須符合標(biāo)準(zhǔn)。.4 保溫時(shí)間：是為了使玻璃管內(nèi)的氣體充分的擴(kuò)散出來(lái)。 5 封離標(biāo)準(zhǔn)：無(wú)內(nèi)縮、無(wú)尾漏、無(wú)余料、封離后尾管不過(guò)長(zhǎng)、不起皮等。6 蒸散吸氣劑：起蒸時(shí)間為57秒，總蒸時(shí)間為1113秒 。時(shí)間不能過(guò)短，也不能過(guò)長(zhǎng)。7 蒸散頻率：一般選擇在300350KHz之間。8 緊急處理：雷同于鍍膜機(jī)緊急處理。第四部分 真空管的工藝知識(shí)第一節(jié) 三高管的性能特點(diǎn)1、三高真空管指高溫特效管、高效管、高寒管的總稱(chēng)。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(dá)到96%，發(fā)射比可以達(dá)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(zhǎng)度：高溫特效管 較短，大約1520mm；高效管 較長(zhǎng)，大約2530mm；高寒管 較短，大約1520mm。3.3 激光打標(biāo)號(hào)碼不同：用漢字來(lái)標(biāo)明 像高溫管、高寒管字樣未用漢字標(biāo)明的 則用大寫(xiě)的拼音字母來(lái)標(biāo)明（從最后數(shù)第三位，高效管的標(biāo)志為X，高寒管的標(biāo)志為H ，高溫特效管的標(biāo)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(shù)，真空管吸收率高達(dá)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(shù)，膜層采用干涉膜，金屬底層低發(fā)射，針對(duì)高寒地區(qū)而設(shè)計(jì)，能抵抗-40嚴(yán)寒而正常工作。4.3高溫特效管/高溫高寒管：獨(dú)有三靶磁控濺射鍍膜技術(shù)，400高溫膜層的金屬離子也不會(huì)流失，堅(jiān)強(qiáng)的承受能力使其壽命大為延長(zhǎng)。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(gè)吸收層、一個(gè)底金屬層，層與層之間的互相干擾較大，同時(shí)，因?yàn)閷哟味?，所以，每一個(gè)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(dá)到95%，單實(shí)際上難以達(dá)到，實(shí)際上其吸收率能達(dá)到86%89%；而且，膜層多，金屬離子的含量較高，實(shí)際上發(fā)射比也比較高，一般要求達(dá)到9%。2、干涉膜的層次較少，自外向內(nèi)依次為：減反層、兩個(gè)吸收層、一個(gè)底金屬層，層與層之間的互相干擾小，同時(shí)，因?yàn)閷哟紊?，而且兩個(gè)膜層的差別較大，所以，每一個(gè)膜層的厚度及