CN110735173A - 一种高强防腐太阳能光伏支架 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种高强防腐太阳能光伏支架，突破传统光伏支架的工艺形式，制备铝合金太阳能光伏支架管件并焊接形成铝合金太阳能光伏支架；对铝合金太阳能光伏支架进行清洁并干燥；将陶瓷研磨成陶瓷粉末，制备铝离子电解溶液并装于电解槽中，并将陶瓷粉末加入到铝离子电解溶液中搅拌均匀制成浑浊溶液；将铝合金太阳能光伏支架置入浑浊溶液中并作为阴极，加电流进行镀将铝合金太阳能光伏支架置入电解液中进行阳极氧化处理，铝合金太阳能光伏支架的表面生成氧化层。与现有技术相比，本发明的高强防腐太阳能光伏支架，其工艺可显著增强太阳能光伏支架的强度和耐磨性能，确保太阳能光伏支架抗腐蚀等性能的持久稳定。

Description

一种高强防腐太阳能光伏支架

技术领域

本发明涉及铝型材工艺领域，具体涉及一种高强防腐太阳能光伏支架。

背景技术

太阳能电池或热水器的支架的结构已为公知，多数采用铝合金制成，这是由于铝合金具有优异的强度及强度重量比。铝合金支架的加工方法也已为公知，如中国发明专利CN201210456297.3公开一种铝合金太阳能电池支架，包括三角形框架，所述三角形框架由安装框、在安装框上成型的低托架、高托架、以及连接所述低托架与所述高托架的水平连接板组成；所述安装框由中臂、中臂两侧经开槽隔离的旁臂、中臂位于低托架部位垂直成型的横臂、中臂与高托架的连接部与二对称旁臂的二角端之间所分别成型的斜柱组成。所述低托架由自安装框一端端沿凸伸的三角形前支撑精板、三角形前支撑精板上对称凹设的三角形通孔组成。所述高托架由沿安装框另一端端沿向中轴延伸后成型的三角形边板、沿所述三角形边板的钝角端凸伸的支承板、支承板与安装框另一端的二角端分别对称成型的斜柱组成。所述三角形边板邻近安装框端沿部位对称设有太阳能电池板的定位构件。所述太阳能电池板对称设置在中臂与旁臂之间的安装框上。所述三角形框架由安装框、在安装框上成型的低托架、高托架、以及连接所述低托架与所述高托架的水平连接板组成；所述低托架由自安装框一端端沿凸伸的三角形前支撑精板、三角形前支撑精板上对称凹设的三角形通孔组成；所述高托架由沿安装框另一端端沿向中轴延伸后成型的三角形边板、沿所述三角形边板的钝角端凸伸的支承板、支承板与安装框另一端的二角端分别对称成型的斜柱组成；所述安装框由中臂、中臂两侧经开槽隔离的旁臂、中臂位于低托架部位垂直成型的横臂、中臂与高托架的连接部与二对称旁臂的二角端之间所分别成型的斜柱组成；所述三角形边板邻近安装框端沿部位对称设有太阳能电池板的定位构件；所述太阳能电池板对称设置在中臂与旁臂之间的安装框上。

一种铝合金太阳能电池支架的制作方法，⑴按已设计好的铝合金板折叠方式沿折叠线切割；⑵将切割好的铝合金板经折叠成支架后固定连接。所述工序⑵中的固定连接选用螺丝连接或铆接而成。

该发明与市场上其他太阳能电池或热水器的支架的结构及加工工艺类似，在实际使用过程中，虽然铝型材可通过表面形成氧化膜进行一定的防护，但是铝型材经过长时间使用后或在潮湿环境中还是会受到氧化腐蚀，尤其是当氧化层被硬物破坏后，铝型材会的暴露部分会受到严重的腐蚀，并可成为腐蚀和应力集中点，严重影响装置的质量和使用寿命等，给社会资源造成巨大损失。

鉴于此，本案发明人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺可显著增强太阳能光伏支架的强度和耐磨性能，确保太阳能光伏支架抗腐蚀等性能的持久稳定的高强防腐太阳能光伏支架。

为了达到上述目的，本发明采用这样的技术方案：

一种高强防腐太阳能光伏支架，包括如下步骤：

(1)制备铝合金太阳能光伏支架管件并焊接形成铝合金太阳能光伏支架；

(2)对铝合金太阳能光伏支架进行清洁并干燥；

(3)将陶瓷研磨成陶瓷粉末，制备铝离子电解溶液，并将陶瓷粉末加入到铝离子电解溶液中搅拌均匀制成浑浊溶液；

(4)将铝合金太阳能光伏支架置入浑浊溶液中并作为阴极，加电流进行镀铝，在铝合金太阳能光伏支架表面形成含陶瓷粉末的镀铝层；

(5)将铝合金太阳能光伏支架置入电解液中进行阳极氧化处理，铝合金太阳能光伏支架的表面生成氧化层。

在所述步骤(2)和(3)之间，在铝合金太阳能光伏支架的表面覆设碳纤维布，碳纤维布具有网孔。

碳纤维布的网孔为经纱和纬纱之间的间隙。

将碳纤维布以导电胶粘结在铝合金太阳能光伏支架上。

所述导电胶的导电粒子为铝粉。

在所述步骤(2)和(3)之间，在覆设碳纤维布之前，将铝合金太阳能光伏支架置入活化液中进行活化处理，去除铝合金太阳能光伏支架表面的氧化层。

活化液为氢氟酸或氯化镍酸液，然后对去除氧化层的铝合金太阳能光伏支架进行清洗至中性，然后在氮气中烘干。

在所述步骤(2)中，将铝合金太阳能光伏支架置入火碱溶液中，对火碱溶液进行加热，当火碱溶液温度保持在35-50℃之间时，对铝合金太阳能光伏支架的表面进行擦洗，然后用去离子水和清水依次进行清洗。

在所述步骤(3)中，铝离子电解溶液为硫酸铝溶液。

采用上述技术方案后，本发明的高强防腐太阳能光伏支架，其突破传统光伏支架的工艺形式，制备铝合金太阳能光伏支架管件并焊接形成铝合金太阳能光伏支架，利用焊接形式可避免各铝合金太阳能光伏支架管件连接处出现缝隙和活动情况，整体性更强，避免影响后续镀层等工序，也避免氧气和水分的残留，避免腐蚀；对铝合金太阳能光伏支架进行清洁并干燥，洗掉铝合金太阳能光伏支架上的脂类等顽固和影响后续工序的杂质；将陶瓷研磨成陶瓷粉末，制备铝离子电解溶液并装于电解槽中，并将陶瓷粉末加入到铝离子电解溶液中搅拌均匀制成浑浊溶液，使陶瓷粉末均匀分布在铝离子电解溶液中；将铝合金太阳能光伏支架置入浑浊溶液中并作为阴极，加电流进行镀铝，在铝合金太阳能光伏支架表面形成含陶瓷粉末的镀铝层，在铝合金太阳能光伏支架表面形成镀铝层，同时铝离子的流动会带动溶液中的陶瓷粉末一同积累在铝合金太阳能光伏支架表面，陶瓷粉末会显著提高镀铝层的硬度和耐磨性能等，在可保持镀铝层稳定、持久性的基础上，确保铝合金太阳能光伏支架表面不易损坏，对铝合金太阳能光伏支架进行持久有效的保护，显著延长铝合金太阳能光伏支架的使用寿命；将铝合金太阳能光伏支架置入电解液中进行阳极氧化处理，铝合金太阳能光伏支架的表面生成氧化层，氧化层可进一步提高镀铝层的致密度、硬度、耐磨和抗腐蚀等性能。与现有技术相比，本发明的高强防腐太阳能光伏支架，其工艺可显著增强太阳能光伏支架的强度和耐磨性能，确保太阳能光伏支架抗腐蚀等性能的持久稳定。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例进行详细阐述。

本发明的一种高强防腐太阳能光伏支架，包括如下步骤：

(1)制备铝合金太阳能光伏支架管件并焊接形成铝合金太阳能光伏支架，利用焊接形式可避免各铝合金太阳能光伏支架管件连接处出现缝隙和活动情况，整体性更强，避免影响后续镀层等工序，也避免氧气和水分的残留，避免腐蚀；

(2)对铝合金太阳能光伏支架进行清洁并干燥，洗掉铝合金太阳能光伏支架上的脂类等顽固和影响后续工序的杂质；

(3)将陶瓷研磨成陶瓷粉末，制备铝离子电解溶液并装于电解槽中，并将陶瓷粉末加入到铝离子电解溶液中搅拌均匀制成浑浊溶液，使陶瓷粉末均匀分布在铝离子电解溶液中；

(4)将铝合金太阳能光伏支架置入浑浊溶液中并作为阴极，加电流进行镀铝，在铝合金太阳能光伏支架表面形成含陶瓷粉末的镀铝层，在铝合金太阳能光伏支架表面形成镀铝层，同时铝离子的流动会带动溶液中的陶瓷粉末一同积累在铝合金太阳能光伏支架表面，陶瓷粉末会显著提高镀铝层的硬度和耐磨性能等，在可保持镀铝层稳定、持久性的基础上，确保铝合金太阳能光伏支架表面不易损坏，对铝合金太阳能光伏支架进行持久有效的保护，显著延长铝合金太阳能光伏支架的使用寿命；

(5)将铝合金太阳能光伏支架置入电解液中进行阳极氧化处理，铝合金太阳能光伏支架的表面生成氧化层，氧化层可进一步提高镀铝层的致密度、硬度、耐磨和抗腐蚀等性能。

优选地，在所述步骤(2)和(3)之间，在铝合金太阳能光伏支架的表面覆设碳纤维布，碳纤维布具有网孔。本发明在实际工艺中，碳纤维布将铝合金太阳能光伏支架内层包裹，在步骤(4)中，在碳纤维布表面形成镀铝层，同时铝离子的流动会带动溶液中的陶瓷粉末一同穿过碳纤维布的网孔，积累在铝合金太阳能光伏支架表面、碳纤维布孔中、碳纤维布表面等处，将碳纤维布与铝合金太阳能光伏支架连接在一起，并将碳纤维布包裹在内，陶瓷粉末会显著提高镀铝层的硬度和耐磨性能等，在可保持镀铝层稳定、持久性的基础上，确保碳纤维布与铝合金太阳能光伏支架的连接强度，碳纤维布和铝合金太阳能光伏支架表面不易损坏，对铝合金太阳能光伏支架进行持久有效的保护，显著延长铝合金太阳能光伏支架的使用寿命，而且碳纤维布可显著增强铝合金太阳能光伏支架的强度。

优选地，碳纤维布的网孔为经纱和纬纱之间的间隙。经纱和纬纱之间的间隙在编织碳纤维布时自然形成，不必特意打孔，工艺简单且成本低。

优选地，将碳纤维布以导电胶粘结在铝合金太阳能光伏支架上。本发明在实际工艺中，导电胶可将碳纤维布牢固粘结在铝合金太阳能光伏支架上的同时，还可保持铝合金太阳能光伏支架的外表面(包括碳纤维布和导电胶表面)具有导电性能，可在电解槽中与电解液进行作用，实现镀铝等操作。

优选地，所述导电胶的导电粒子为铝粉。导电粒子为铝粉的导电胶可使镀铝层与导电胶更具有粘结亲和力，镀铝层与导电胶整体性更强，结构强度高。

优选地，在所述步骤(2)和(3)之间，在覆设碳纤维布之前，将铝合金太阳能光伏支架置入活化液中进行活化处理，去除铝合金太阳能光伏支架表面的氧化层。本发明在实际制备过程中，铝合金太阳能光伏支架的氧化层会被活化液活化腐蚀掉，可增强铝合金太阳能光伏支架表面的导电性能，利于镀铝层的形成，而且活化液可在铝合金太阳能光伏支架表面形成密密麻麻的腐蚀凹孔，导电胶可嵌入到凹孔中，增强铝合金太阳能光伏支架与铝粉形式的导电胶的粘结强度。

优选地，活化液的浓度为0.22-0.35(具体可为0.22、0.24、0.25、0.27、0.3、0.33或0.35)ml/L，并将光伏支架铝型材在活化液中活化30-150(具体可为30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140或150)s。光伏支架铝型材在此条件下的活化液中会受到恰到好处的活化，在表面形成尺寸在400-1000目的凹孔。

优选地，活化液的浓度为0.28-0.3ml/L，并将光伏支架铝型材在活化液中活化50-100s。光伏支架铝型材在此条件下的活化液中会受到恰到好处的活化，在表面形成尺寸在600-800目的凹孔。

优选地，活化液为氢氟酸或氯化镍酸液，然后对去除氧化层的铝合金太阳能光伏支架进行清洗至中性，然后在氮气中烘干。氢氟酸和氯化镍酸液均可对氧化层进行活化腐蚀并形成密密麻麻的腐蚀凹孔。氮气可对铝合金太阳能光伏支架表面进行保护，避免再次生成氧化层。

优选地，在所述步骤(2)中，将铝合金太阳能光伏支架置入火碱溶液中，对火碱溶液进行加热，当火碱溶液温度保持在35-50(具体可为35、37、40、42、44、46、48或50)℃之间时，对铝合金太阳能光伏支架的表面进行擦洗，然后用去离子水和清水依次进行清洗。此步骤对铝合金太阳能光伏支架表面进行碱洗，并通过温度条件使火碱达到最高效的碱洗效果，可将铝合金太阳能光伏支架表面的脂类等顽固污渍及其他杂质洗掉，然后去离子水和清水可使铝合金太阳能光伏支架表面恢复中性。

优选地，在所述步骤(3)中，铝离子电解溶液为硫酸铝溶液。

优选地，硫酸铝溶液中铝离子的浓度大于30g/L。

优选地，在所述步骤(5)中，将铝合金太阳能光伏支架置入浓度为172-178g/L的硫酸电解液中，电解液中铝离子浓度为14-16g/L，电解液温度为18℃，通电电流密度为55-75A/m²，进行氧化15-25min，然后取出铝合金太阳能光伏支架用去离子水和清水依次进行清洗。

导电胶主要由树脂基体、导电粒子和分散添加剂、助剂等组成。基体主要包括环氧树脂、丙烯酸酯树脂、聚氯酯等。虽然高度共轭类型的高分子本身结构也具有导电性，如大分子吡啶类结构等，可以通过电子或离子导电，但这类导电胶的导电性最多只能达到半导体的程度，不能具有像金属一样低的电阻。

填料型导电胶的树脂基体，原则上讲，可以采用各种胶勃剂类型的树脂基体，常用的一般有热固性胶黏剂如环氧树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺树脂、酚醛树脂、聚氨酯、丙烯酸树脂等胶黏剂体系。这些胶黏剂在固化后形成了导电胶的分子骨架结构，提供了力学性能和粘接性能保障，并使导电填料粒子形成通道。由于环氧树脂可以在室温或低于150℃固化，并且具有丰富的配方可设计性能，环氧树脂基导电胶占主导地位。

导电胶要求导电粒子本身要有良好的导电性能粒径要在合适的范围内，能够添加到导电胶基体中形成导电通路。导电填料可以是金、银、铜、铝、锌、铁、镍的粉末和石墨及一些导电化合物，本发明中优选为铝粉。

导电胶中另一个重要成分是溶剂。由于导电填料的加入量至少都在50％以上，所以导电胶的树脂基体的黏度大幅度增加，常常影响了胶黏剂的工艺性能。为了降低黏度，实现良好的工艺性和流变性，除了选用低黏度的树脂外，一般需要加入溶剂或者活性稀释剂，其中活性稀释剂可以直接作为树脂基体，反应固化。溶剂或者活性稀释剂的量虽然不大，但在导电胶中起到重要作用，不但影响导电性，而且还影响固化物的力学性能。常用的溶剂(或稀释剂)一般应具有较大的分子量，挥发较慢，并且分子结构中应含有极性结构如碳一氧极性链段等。溶剂的加入量要控制在一定范围内，以免影响导电胶胶体的胶接整体性能。

除树脂基体、导电填料和稀释剂外，导电胶其他成分和胶黏剂一样，还包括交联剂、偶联剂、防腐剂、增韧剂和触变剂等。

本发明的产品形式并非限于本案实施例，任何人对其进行类似思路的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (9)

1.一种高强防腐太阳能光伏支架，其特征在于，包括如下步骤：

(1)制备铝合金太阳能光伏支架管件并焊接形成铝合金太阳能光伏支架；

(2)对铝合金太阳能光伏支架进行清洁并干燥；

(3)将陶瓷研磨成陶瓷粉末，制备铝离子电解溶液，并将陶瓷粉末加入到铝离子电解溶液中搅拌均匀制成浑浊溶液；

(4)将铝合金太阳能光伏支架置入浑浊溶液中并作为阴极，加电流进行镀铝，在铝合金太阳能光伏支架表面形成含陶瓷粉末的镀铝层；

(5)将铝合金太阳能光伏支架置入电解液中进行阳极氧化处理，铝合金太阳能光伏支架的表面生成氧化层。

2.根据权利要求1所述的一种高强防腐太阳能光伏支架，其特征在于：在所述步骤(2)和(3)之间，在铝合金太阳能光伏支架的表面覆设碳纤维布，碳纤维布具有网孔。

3.根据权利要求2所述的一种高强防腐太阳能光伏支架，其特征在于：碳纤维布的网孔为经纱和纬纱之间的间隙。

4.根据权利要求3所述的一种高强防腐太阳能光伏支架，其特征在于：将碳纤维布以导电胶粘结在铝合金太阳能光伏支架上。

5.根据权利要求1所述的一种高强防腐太阳能光伏支架，其特征在于：所述导电胶的导电粒子为铝粉。

6.根据权利要求1所述的一种高强防腐太阳能光伏支架，其特征在于：在所述步骤(2)和(3)之间，在覆设碳纤维布之前，将铝合金太阳能光伏支架置入活化液中进行活化处理，去除铝合金太阳能光伏支架表面的氧化层。

7.根据权利要求6所述的一种高强防腐太阳能光伏支架，其特征在于：活化液为氢氟酸或氯化镍酸液，然后对去除氧化层的铝合金太阳能光伏支架进行清洗至中性，然后在氮气中烘干。

8.根据权利要求1所述的一种高强防腐太阳能光伏支架，其特征在于：在所述步骤(2)中，将铝合金太阳能光伏支架置入火碱溶液中，对火碱溶液进行加热，当火碱溶液温度保持在35-50℃之间时，对铝合金太阳能光伏支架的表面进行擦洗，然后用去离子水和清水依次进行清洗。

9.根据权利要求1所述的一种高强防腐太阳能光伏支架，其特征在于：在所述步骤(3)中，铝离子电解溶液为硫酸铝溶液。