[发明专利]一种太阳集能蓄热用铝箔及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于铝箔及其制造方法领域，具体涉及一种化学发黑着色能力强且力学性能优良便于加工塑造的铝箔及其制造方法。

背景技术

目前，太阳能平板集热器吸热板芯结构主要为平面铝箔加吸热涂层，其依靠增大铝箔比表面积来提高铝箔与吸热涂层间的附着力，由吸热涂层达到吸热目的。该复合铝箔生产工艺条件要求苛刻，成材率较低，且吸热涂层价格昂贵，因而难以推广应用。从提高太阳集能吸热板芯的吸热效果和蓄热能力以及降低成本出发，本领域技术人员从以下两方面作出了改进：将太阳能平板集热器吸热板芯平板结构改造为扁平状多层铝箔蜂窝体结构，使蓄热效果得到了明显提升；同时，对铝箔表面进行化学发黑处理使铝箔表面形成一层黑色膜层，该黑色膜层具有高太阳能远红外线吸收率和低反射系数，有明显的吸热效果，从而替代成本较高的吸热涂层。

上述铝箔蜂窝体结构是由铝箔经裁切、叠合、拉伸等一系列工序制造而成的，这对所使用铝箔的力学性能有一定的要求，如为适应加工成型要求铝箔自身具有高的屈服强度、抗拉强度和屈强比等。同时，为了确保铝箔的吸热、蓄热能力，又要求铝箔自身又具有优良的耐热、导热性以及较强的化学发黑着色能力。为了满足前述各项条件，对现有铝箔合金成分和含量以及其加工工艺作进一步改进是本领域技术人员迫切需要探究的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种铝箔，其化学发黑着色能力强，耐热、导热性能优良且力学性能优异，能够适于制造太阳集能吸热板芯的扁平状多层铝箔蜂窝体。

本发明所要解决的另一技术问题是提供一种上述铝箔的制造方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为，一种太阳集能蓄热用铝箔，该铝箔的化学成分按质量百分比计为： Si：0.01～0.07%，Fe：0.01～0.12%，Cu：0.08～0.12%， Mn：≤0.005%，Zn：≤0.005%，Mg：≤0.005%，Ti：0.01～0.03%，余量为Al及不可避免的杂质。

进一步地，所述铝箔的厚度为0.044±0.001mm，抗拉强度为250～280MPa，屈服强度235～265MPa，延伸率≥1%，25℃时热导率≥225W/(m·K)。

室温下，Mg在铝中的溶解度不足2%，低含量的Mg基本上都固溶在铝基体中，铝基体的电极电位几乎不受影响。Mn在铝中形成的MnAl₆与纯铝的电极电位相等。Zn的加入会使铝基体的电位抬高。Cu是使铝基体的电位下降的元素。在原电池反应中电位低的为负极易发生氧化反应，通过增加铝箔中Cu的含量有利于铝箔经化学腐蚀处理后表面形成黑色的CuO膜层，作为铝箔表面的保护层而提高了铝箔的耐蚀性，同时满足作为太阳集能蓄热用铝箔化学发黑着色能力强的技术使用要求，并且经氧化得到的黑色CuO膜层具有较高的太阳能远红外线吸收率和低反射系数，有助于显著提高铝箔的吸热、蓄热效果。

本发明Cu含量的设置依据为，室温下，Cu在铝中的溶解度为0.1%左右，在化学腐蚀处理中，Cu含量过高铝箔表面氧化反应剧烈，释放的热量大，铝箔表面容易形成腐蚀穿孔，Cu含量过低又会影响铝箔表面的氧化成膜厚度，因此，本发明中Cu含量的配比为0.08～0.12%，该条件下铝箔的化学发黑处理效果最佳。另外，适量增加Cu含量有一定的固溶强化效果，能够提高铝合金的高温强度，使铝箔具有优良的耐热性；铝箔中的FeAl₃能溶解少量的Cu，生成（FeCu）Al₆化合物，热导率随温度的升高会稍有增加，弥补因塑性变形使铝的热导率下降的损失，有利于铝箔合金保持纯铝固有的优良导热性。

Ti是铝合金中常用的添加元素，以AlTi₅B丝状形式加入Al熔体，形成Al₃Ti和B₂Ti相化合物，成为结晶时的非自发晶核，起到细化铸轧组织的作用，有利于合金塑性的提高。

Fe、Si、Mn、Zn、Mg等微量元素在铝箔中形成的微量元素化合物的电极电位比铝基体电极电位要高，在铝箔表面经化学腐蚀处理后，点蚀优先在黑色氧化膜表面缺陷与微量元素化合物相结合的部位发生，因此铝箔中的Fe、Si、Mn、Zn、Mg等微量元素的含量必须严格控制，以提高黑色氧化铜膜的表面质量，确保黑色氧化铜膜的吸热、蓄热能力。

本发明解决另一技术问题的技术方案为，提供一种制造上述太阳集能蓄热用铝箔的方法，具体步骤如下：