一种玻璃-金属气密封接件制造技术

一种玻璃－金属封接件，属于真空器件制作技术领域，尤其是高温太阳能真空集热管制作领域。由环形金属膨胀节与玻璃熔封连接，其中，封接件的环形金属膨胀节由一个或多个可折叠金属波纹组成。采用环形膨胀节补偿了玻璃、金属的径向应力，极大降低了玻璃金属非匹配熔封的技术难度；由于采用熔封技术，所得封接件可以在室温～５００摄氏度范围内长期稳定工作。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于太阳能真空集热管设备领域，特别涉及一种玻璃-金属气密 封接件。
技术介绍
槽式太阳能热发电是目前国际上唯一商业化、且发电成本最低的太阳能热发 电技术。该技术的核心部件为高温玻璃一金属结构真空集热管。集热管吸收掉聚 焦后的绝大部分光谱范围内的太阳光能，并转化为热能加热液体工质材料，然后 高温液体工质通过热交换产生高压水蒸汽，驱动常规热发电系统进行发电。为保 证能量转换效率，需要集热管将液体工质材料加热到400。C。该集热管包括金属 内管、玻璃外管，其中金属内管外表面为高温太阳能选择性吸收涂层，内部为流 动的液体工质。为降低热损，内外管之间要求在高温条件下长期处于真空状态， 因此需要在集热管两端进行耐高温的玻璃-金属真空密封封接。根据玻璃与金属的膨胀系数的差异，可以将玻璃-金属封接分为匹配封接和 非匹配封接两种。匹配封接一玻璃和金属具有相近的膨胀系数， 一般要求膨胀系数差在10%以内，封接难度相对较小；非匹配封接一玻璃和金属膨胀系数相差较大，封接难度较高。对于太阳能高温真空集热管，要求玻璃-金属封接件在室外高温条件下长期 稳定工作，对封接的玻璃和金属材料提出了诸多限制。在早期研究当中，为降低 封接难度，采用钼组玻璃和可伐合金进行匹配封接。但是钼组玻璃透光率、耐候性较差，难以满足太阳能集热管长期室外工作的要求。SOLEL公司采用硼硅玻 璃和带尖劈的不锈钢金属环进行非匹配封接，由于硼硅玻璃膨胀系数(3.3xl0-6/°C)与不锈钢膨胀系数(6 16xlO力。C)相差过大，对金属封接件的 机械加工和玻璃-金属的封接技术要求极高；SCHOTT公司通过调整玻璃原料配 方，提高玻璃膨胀系数，实现硼硅玻璃-耐腐蚀金属的匹配封接，但是调整玻璃 原料配方成本极高。也有人曾采用低温压力封接的方法在较低的温度下，在真 空管的玻璃端面与金属端面之间加入铅基焊料，适当加压使玻璃-焊料-金属封接 在一起。由于铅基焊料熔点较低( 300°C)，该技术只能用于工作温度。00。C 中低温真空集热管，而在400。C高温条件下封接处漏率较高，从而影响高温真空 集热管的使用寿命。
技术实现思路
本技术针对玻璃-金属的非匹配熔封技术难度大、成本高的缺点，提供 一种玻璃-金属气密封接件，由环形金属膨胀节1与玻璃2熔封连接，其特征在 于，所述的封接件的环形金属膨胀节1由一个或多个可折叠金属波纹组成。所述环形金属膨胀节l采用以下材料中的一种或几种铁、钴、镍、碳、铜、 钼、钨、铂。所述环形金属膨胀节1的金属板厚度为0.1 10mm。 所述环形金属膨胀节1的径向周期为l-100mm。所述玻璃2采用以下材料中的一种或几种硼硅玻璃、石英玻璃、钨组玻璃、 钼组玻璃、钢组玻璃。本技术的有益效果为采用环形膨胀节补偿了玻璃、金属的径向应力，极大降低了玻璃金属非匹配熔封的技术难度；由于采用熔封技术，所得封接件可 以在室温~500摄氏度范围内长期稳定工作。附图说明图1为本专利技术所属玻璃-金属封接件结构示意图。 图中标号l-环形金属膨胀节；2-玻璃。具体实施方式本技术提供了一种玻璃-金属气密封接件，下面通过附图说明和具体实 施方式对本技术做进一步说明。 实施例l环形金属膨胀节1采用无氧铜，玻璃2采用石英玻璃。采用厚度为0.3毫米 的无氧铜板料，通过冲压的方法形成内径为58mm，外径为90mm的环形膨胀节， 膨胀节径向周期为16mm。在真空条件下900°C退火1个小时，消除金属件冲压 产生的应力。高温火焰进行石英玻璃与环形膨胀节的熔化封接。500。C真空退火 IO小时，消除玻璃-金属的封接应力。实施例2环形金属膨胀节1采用不锈钢，玻璃2采用硼硅3.3玻璃。采用厚度为0.2mm 的不锈钢板料，通过冲压的方法形成内径为47mm，外径为87mm的环形膨胀节， 膨胀节径向周期为10mm。在氢气条件下1050°C退火1个小时，消除金属件冲 压产生的应力。清洗表面的氧化层，在与玻璃封接的膨胀节端头，切削加工使其 厚度控制在0.03mm左右。高温火焰进行硼硅3.3玻璃与环形膨胀节的熔化封接。 500。C氮气条件下退火IO小时，消除玻璃-金属的封接应力。实施例3环形金属膨胀节1采用铁钴镍合金，玻璃2采用硼硅3.3玻璃。采用厚度为 0.3毫米的铁钴镍合金板料，通过冲压的方法形成内径为60mm，外径为105mm 的环形膨胀节，膨胀节径向周期为15mm。在氢气条件下1000。C退火1个小时， 消除金属件冲压产生的应力。清洗表面的氧化层，在与玻璃封接的膨胀节端头， 切削加工使其厚度控制在0.04毫米左右。真空条件下900°C高温退火，消除切削加工产生的应力。通过高温火焰进行硼硅3.3玻璃与环形膨胀节的封接。550°C空气条件下退火10小时，消除玻璃-金属的封接应力。权利要求1.一种玻璃-金属气密封接件，由环形金属膨胀节(1)与玻璃(2)熔封连接，其特征在于，所述的封接件的环形金属膨胀节(1)由一个或多个可折叠金属波纹组成。2. 根据权利要求1所述的一种玻璃-金属气密封接件，其特征在于，所述环 形金属膨胀节(1)的金属板厚度为0.1 10mm。3. 根据权利要求1所述的一种玻璃-金属气密封接件，其特征在于，所述环 形金属膨胀节(1)的径向周期为1 100mm。专利摘要一种玻璃-金属封接件，属于真空器件制作
，尤其是高温太阳能真空集热管制作领域。由环形金属膨胀节与玻璃熔封连接，其中，封接件的环形金属膨胀节由一个或多个可折叠金属波纹组成。采用环形膨胀节补偿了玻璃、金属的径向应力，极大降低了玻璃金属非匹配熔封的技术难度；由于采用熔封技术，所得封接件可以在室温～500摄氏度范围内长期稳定工作。文档编号F24J2/46GK201363938SQ20082012478公开日2009年12月16日 申请日期2008年12月17日 优先权日2008年12月17日专利技术者李德杰, 健 王, 京 齐 申请人:清华大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃－金属气密封接件，由环形金属膨胀节（１）与玻璃（２）熔封连接，其特征在于，所述的封接件的环形金属膨胀节（１）由一个或多个可折叠金属波纹组成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王健，李德杰，齐京，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]