CN110777326A - 半镀金的高反射红外线加热空心管的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种半镀金的高反射红外线加热空心管的制备方法，包括如下步骤：S1：取空心透明玻璃管清洗干净；S2：用夹具将空心透明玻璃管两端进行夹持，放入镀膜设备的真空***中，对镀膜设备进行抽真空，同时开启真空***中的加热装置；S3：向镀膜设备中充入高纯氧和高纯氩，再开启镀膜设备中的离子源对空心透明玻璃管表面进行处理；S4：对膜材料进行蒸发镀膜，镀膜材料为三氧化二铁和二氧化硅，两者来回交替镀膜，镀膜完成后对空心透明玻璃管表面进行处理使得空心透明玻璃管沿其截面中心线处仅一半的表面上具有反射膜层；S5：将镀好膜的空心管放入高温炉内进行高温老化。本发明的红外线加热管的反射率高且膜层的牢固度好。

Description

半镀金的高反射红外线加热空心管的制备方法
技术领域
本发明涉及红外线加热管的技术领域，更为具体地，涉及一种半镀金的高反射红外线加热空心管的制备方法。
背景技术
日常生活中使用的加热设备很多采用的是红外线加热灯管进行加热的。红外加热灯管是采用热辐射的方式使被加热物质吸收能量，以加剧分子运动，从而提升温度的设备。目前有不少红外线加热灯管是采用360度红外线加热，对于不需要加热的方向也加热，使不需要加热的物体受到红外线辐射的危害，同时也造成了能源的浪费。如果在不需要加热的一侧设置红外线反射罩，则增加了装置的占用空间，加大了成本，辐射的红外线热能也不可能都被反射罩所反射，会有部分热能绕过反射罩作用在反射罩的外。
而红外线加热管的反射层是通过在加热管表面喷涂氧化层而得到的，这样就存在着一些问题：一是目前一般的红外线加热管表面的反射层的反射率较低，不足50％，而且随着使用时间的增长会逐渐衰减；二是喷涂的氧化层附着力差，易脱落，且由于红外线加热管长期处于高温下工作，加速了氧化层的老化和脱落，从而降低了其使用寿命。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种半镀金的高反射红外线加热空心管的制备方法，以解决现有技术的红外加热灯管造成能源浪费以及红外线加热灯管涂层反射率低、附着力差的问题。
本发明通过以下的技术方案来实现的：
一种半镀金的高反射红外线加热空心管的制备方法，包括如下步骤：
S1：选取合适规格的空心透明玻璃管，并将其表面清洗干净；
S2：用夹具将洗净后的空心透明玻璃管的两端进行夹持，放入镀膜设备种的加热装置上，对镀膜设备进行抽真空，同时开启真空***中的加热装置，使得真空***内的真空度为7.0-8.0×10-3MP，温度达到170-180℃；
S3：向镀膜设备中充入高纯氧和高纯氩，高纯氧的充入量为10-20cc，高纯氩的充入量也为10-20cc，再开启镀膜设备中的离子源对空心透明玻璃管表面进行轰击处理，离子源的离子束流为100-150ma；
S4：对膜材料进行蒸发镀膜，镀膜材料为三氧化二铁和二氧化硅，两者来回交替镀膜，其中膜系的中心波长为450-550nm，来回交替镀膜12-15层，镀膜完成后对空心透明玻璃管表面进行处理使得空心透明玻璃管沿其截面中心线处仅一半的表面上具有反射膜层；
S5：将镀好膜的空心玻璃管放入高温炉内进行高温老化，高温炉内的温度维持在450-500℃，老化时间为25-35min。
进一步地，步骤S1中空心透明玻璃管表面清洗采用浓度为3-4％的氢氟酸溶液清洗或者采用超声波清洗机清洗。
进一步地，将空心透明玻璃管清洗干净后，沿空心透明玻璃管截面中心线处将空心透明玻璃管表面的一半进行遮盖，然后再进行步骤S2至步骤S4 的镀膜操作，在步骤S4中的镀膜完成后，去掉空心透明玻璃管表面的遮盖，再进入步骤S5操作，从而使得所述空心玻璃管一半的表面上具有反射膜层。
进一步地，将空心透明玻璃管清洗干净后，将空心玻璃管整个放入镀膜设备中使其整个表面镀膜，在步骤S4的镀膜完成后，沿镀膜后的空心玻璃管截面中心线处将空心透明玻璃管表面膜层的一半进行遮盖，然后放入氢氟酸溶液中将空心玻璃管上未遮盖的膜层腐蚀掉，从而使得所述空心玻璃管一半的表面上具有反射膜层，腐蚀后取出冲洗干净，去除遮盖然后进行步骤S5的高温老化。
进一步地，真空***中的加热装置上设置有转盘，用夹具夹持的空心透明玻璃管放置在所述转盘上，在镀膜的过程中所述转盘转动带动所述空心透明玻璃管转动。
进一步地，对于圆柱状的空心玻璃管，其在转盘上既进行公转也由夹具带动其进行自转；对于圆环状或其他异形的空心玻璃管，其在所述转动上只进行公转。
进一步地，步骤S4中膜系的中心波长为500nm，来回交替镀膜15层。
进一步地，镀膜的膜系依次为H，L，H，L，H，L，2.8H，0.5L，2.5H， 2.5L，2.5H，2.5L，2.5H，2.5L，2.5H。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
1)本发明的空心透明玻璃管镀膜完成后只有其截面中心线处的一半的表面上具有反射膜层，对于工作空间只有一个方向需要加热，将灯管上没有镀反射膜的一半朝向需要加热的方向设置，开启该灯管加热时，灯管中照射到反射层的一半的热量经过反射层的反射再从灯管上未覆盖反射层的一半上透射到工作空间需要加热的物体上，因此从灯管上没有镀反射膜的一半透射出的热量相当于普通灯管的一倍，这就大大提高了加热效率，减少了能源的浪费；相对于普通的灯管其使处在不需要加热方向的物体免受红外线辐射的危害，也省去了设置红外线反射罩，减少了装置的占用空间，降低了生产成本；
2)本发明的镀反射膜是在真空环境下进行，且在镀膜时开启离子源对空心透明玻璃管表面进行轰击处理，离子源的离子束流为100-150ma，从而大大提高了反射膜层的致密度和附着牢度，防止膜层在后续使用中容易开裂和脱落；本发明的反射层交替镀膜层数为15层，镀膜的膜系依次为H，L，H，L， H，L，2.8H，0.5L，2.5H，2.5L，2.5H，2.5L，2.5H，2.5L，2.5H，该膜层和膜系是本发明人经过多次的试验确定的最佳膜层和膜系，在此膜层和膜系下各膜层之间的光谱干涉达到最佳，从而使得制得红外线加热管的反射率达到最大，本发明的空心管经过测试发现其对波长为750-1550nm的红外光的反射率大于92％，在此反射率下，红外加热管能最大程度地将灯管的热量反射反射到灯管的另一半上从而使得从另一半灯管透射出去的热量达到最大加热效率；此外经过试验测试本发明制得的红外线加热管上的反射层能耐750℃的高温而不脱落，因此本发明的制备方法使得膜层牢固度得到较大程度的提高，大大延长了红外线加热管的使用寿命；
3)本发明在镀膜的过程中，空心透明玻璃管在镀膜的过程中已知处于转动状态，这样可以保证镀膜的膜层非常均匀。
为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细 说明特别指出的特征。下面的说明以及详细说明了本发明的某些示例性方面。 然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。 此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施例进行详细描述。
实施例1：
一种半镀金的高反射红外线加热空心管的制备方法，包括如下步骤：
S1：选取合适规格的圆环状空心透明玻璃管，将圆柱状空心透明玻璃管放于超声波清洗剂中将其表面清洗干净，取出，去除其上的水分备用；
S2：将圆环状空心透明玻璃管放入与之配合的模具中使得圆环状空心透明玻璃管沿其截面中心线处一半被模具遮盖，另一半露出于模具外，然后用夹具将圆环状空心透明玻璃管固定在模具内；
S3：真空镀膜机中的真空***的加热装置内设置有转盘，将步骤S2中用夹具夹紧的且容置有圆环状空心透明玻璃管的模具放置于转盘上；
S4：对真空镀膜机进行抽真空，使得真空镀膜机内的真空度约为7.0× 10-3MP，同时开启镀膜设备内的加热装置进行加热，使得烘箱内的温度达到 175℃左右，加热装置在加热的过程中转盘始终处于转动状态从而带动圆环状空心透明玻璃管转动；
S5：向真空镀膜机中持续充入高纯氧和高纯氩，高纯氧的充入量为20cc，高纯氩的充入量也为20cc，之后开启真空镀膜机中的离子源对圆环状空心透明玻璃管表面进行轰击处理，其中离子源的离子束流为150ma；
S6：对膜材料进行蒸发镀膜，镀膜材料为三氧化二铁和二氧化硅，两者来回交替镀膜，镀膜15层，膜系依次为H，L，H，L，H，L，2.8H，0.5L， 2.5H，2.5L，2.5H，2.5L，2.5H，2.5L，2.5H，镀膜时反向开始镀膜，其中H 代表三氧化二铁，L代表二氧化硅；膜系的中心波长为500nm，根据公式nd＝1/4 ×λ，其中n为膜材料的折射率，三氧化二铁的折射率n为2.6，二氧化硅的折射率n为1.46，λ为500nm，因此每层膜的物理厚度d＝10×λ/4n，因此从下往上对应每层膜的物理厚度依次为：
Figure BDA0002058373410000041
Figure BDA0002058373410000042
此膜系和厚度是本发明人经过的多次试验确定下来的，其能够使得每次膜层之间的光谱干涉达到最佳，从而使得红外线加热管的反射率达到最大；
S7：从真空镀膜机中取出模具，然后再从模具中取出圆环状空心玻璃管，之后用酒精擦洗圆环状空心玻璃管的表面，再放入温度为450℃的高温炉内进行高温老化35min后，取出即为半镀金的高反射红外线加热空心管。
实施例2：
一种半镀金的高反射红外线加热空心管的制备方法，包括如下步骤：
S1：选取合适规格的圆柱状空心透明玻璃管，将圆柱状空心透明玻璃管放于浓度为3％的氢氟酸溶液中清洗，从而将其表面清洗干净，之后取出，去除其上的水分备用；
S2：真空镀膜机中的真空***的加热装置内设置有转盘，用夹具将洗净后的圆柱状空心透明玻璃管的两端进行夹持，然后将其放置在转盘上；
S3：对真空镀膜机进行抽真空，使得真空镀膜机内的真空度为8.0× 10-3MP，同时开启镀膜设备内的加热装置进行加热，使得烘箱内的温度达到 180℃，开启加热装置内的转盘使其处于转动状态，且夹持圆柱状空心透明玻璃管的夹具也绕着自身转动进而圆柱状空心透明玻璃管不但在转盘的带动下公转也在夹具的带动下绕自身轴线自转；
S4：向真空镀膜机中持续充入高纯氧和高纯氩，高纯氧的充入量为16cc，高纯氩的充入量也为15cc，之后开启真空镀膜机中的离子源对圆柱状空心透明玻璃管表面进行轰击处理，其中离子源的离子束流为120ma；
S5：对膜材料进行蒸发镀膜，镀膜材料为三氧化二铁和二氧化硅，两者来回交替镀膜，镀膜15层，膜系依次为H，L，H，L，H，L，2.8H，0.5L， 2.5H，2.5L，2.5H，2.5L，2.5H，2.5L，2.5H，镀膜时反向开始镀膜，其中H 代表三氧化二铁，L代表二氧化硅；膜系的中心波长为500nm，根据公式nd＝1/4 ×λ，其中n为膜材料的折射率，三氧化二铁的折射率n为2.6，二氧化硅的折射率n为1.46，λ为500nm，因此每层膜的物理厚度d＝10×λ/4n，因此从下往上对应每层膜的物理厚度依次为：
Figure BDA0002058373410000051
Figure BDA0002058373410000052
S6：从真空镀膜机中取出圆柱状空心玻璃管，将镀好膜的圆柱状空心玻璃管沿其截面中心线处将圆柱状空心玻璃管表面膜层的一半用胶带遮盖，然后放入氢氟酸溶液中将未遮盖的膜层腐蚀掉，腐蚀完后取出冲洗干净，然后将胶带去除，再用酒精将圆柱状空心透明玻璃管的表面擦洗干净；
S7：将擦洗干净后的圆柱状空心透明玻璃管放入温度为500℃的高温炉内进行高温老化30min后，取出即为半镀金的高反射红外线加热空心管。
实施例3：
一种高反射红外线加热空心管的制备方法，包括如下步骤：
S1：选取合适规格的U形空心透明玻璃管，将圆柱状空心透明玻璃管放于浓度为4％的氢氟酸溶液中清洗，从而将其表面清洗干净，之后取出，去除其上的水分备用；
S2：将U形空心透明玻璃管放入与之配合的模具中使得U形空心透明玻璃管沿其截面中心线处一半被模具遮盖，另一半露出于模具外，然后用夹具将U形空心透明玻璃管固定在模具内；
S3：真空镀膜机中的真空***的加热装置内设置有转盘，将步骤S2中用夹具夹紧的且容置有U形空心透明玻璃管的模具放置于转盘上；
S4：对真空镀膜机进行抽真空，使得真空镀膜机内的真空度为7.8× 10-3MP，同时开启镀膜设备内的加热装置进行加热，使得烘箱内的温度达到170℃，加热装置在加热的过程中转盘始终处于转动状态从而带动U形空心透明玻璃管转动；
S5：向真空镀膜机中持续充入高纯氧和高纯氩，高纯氧的充入量为10cc，高纯氩的充入量也为10cc，之后开启真空镀膜机中的离子源对U形空心透明玻璃管表面进行轰击处理，其中离子源的离子束流为100ma；
S6：对膜材料进行蒸发镀膜，镀膜材料为三氧化二铁和二氧化硅，两者来回交替镀膜，镀膜15层，膜系依次为H，L，H，L，H，L，2.8H，0.5L， 2.5H，2.5L，2.5H，2.5L，2.5H，2.5L，2.5H，镀膜时反向开始镀膜，其中H 代表三氧化二铁，L代表二氧化硅；膜系的中心波长为500nm，根据公式nd＝1/4 ×λ，其中n为膜材料的折射率，三氧化二铁的折射率n为2.6，二氧化硅的折射率n为1.46，λ为500nm，因此每层膜的物理厚度d＝10×λ/4n，因此从下往上对应每层膜的物理厚度依次为：
Figure BDA0002058373410000061
Figure BDA0002058373410000062
S7：从真空镀膜机中取出模具，然后再从模具中取出U形空心玻璃管，之后用酒精擦洗U形空心玻璃管的表面，再放入温度为450℃的高温炉内进行高温老化25min后，取出即为半镀金的高反射红外线加热空心管。
取实施例1、实施例2以及实施例3制得的半镀金的红外线加热空心管测试其镀膜膜层对波长为750-1550nm的红外光的反射率，以及对该四种产品在 750℃下对其热处理3小时测试其上膜层的耐高温性能，得到如下表的试验结果：
Figure BDA0002058373410000071
由上表可以看，本发明制备的反射层反射率达到90％左右，因此其能将灯管上大部分的热量反射从而进行利用，故本发明制得的红外线加热管加热效果极好；此外有上表可以看出，本发明的膜牢固度相对于对照组明显增加，从而提高了红外加热管的使用寿命。
如上参照示例的方式描述根据本发明的半镀金的高反射红外线加热空心管的制备方法。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的半镀金的高反射红外线加热空心管的制备方法，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (8)

1.一种半镀金的高反射红外线加热空心管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：选取合适规格的空心透明玻璃管，并将其表面清洗干净；
S2：用夹具将洗净后的空心透明玻璃管的两端进行夹持，放入镀膜设备种的加热装置上，对镀膜设备进行抽真空，同时开启真空***中的加热装置，使得真空***内的真空度为7.0-8.0×10-3MP，温度达到170-180℃；
S3：向镀膜设备中充入高纯氧和高纯氩，高纯氧的充入量为10-20cc，高纯氩的充入量也为10-20cc，再开启镀膜设备中的离子源对空心透明玻璃管表面进行轰击处理，离子源的离子束流为100-150ma；
S4：对膜材料进行蒸发镀膜，镀膜材料为三氧化二铁和二氧化硅，两者来回交替镀膜，其中膜系的中心波长为450-550nm，来回交替镀膜12-15层，镀膜完成后对空心透明玻璃管表面进行处理使得空心透明玻璃管沿其截面中心线处仅一半的表面上具有反射膜层；
S5：将镀好膜的空心玻璃管放入高温炉内进行高温老化，高温炉内的温度维持在450-500℃，老化时间为25-35min。
2.如权利要求1所述的半镀金的高反射红外线加热空心管的制备方法，其特征在于，步骤S1中空心透明玻璃管表面清洗采用浓度为3-4％的氢氟酸溶液清洗或者采用超声波清洗机清洗。
3.如权利要求1所述的半镀金的高反射红外线加热空心管的制备方法，其特征在于，将空心透明玻璃管清洗干净后，沿空心透明玻璃管截面中心线处将空心透明玻璃管表面的一半进行遮盖，然后再进行步骤S2至步骤S4的镀膜操作，在步骤S4中的镀膜完成后，去掉空心透明玻璃管表面的遮盖，再进入步骤S5操作，从而使得所述空心玻璃管一半的表面上具有反射膜层。
4.如权利要求1所述的半镀金的高反射红外线加热空心管的制备方法，其特征在于，将空心透明玻璃管清洗干净后，将空心玻璃管整个放入镀膜设备中使其整个表面镀膜，在步骤S4的镀膜完成后，沿镀膜后的空心玻璃管截面中心线处将空心透明玻璃管表面膜层的一半进行遮盖，然后放入氢氟酸溶液中将空心玻璃管上未遮盖的膜层腐蚀掉，从而使得所述空心玻璃管一半的表面上具有反射膜层，腐蚀后取出冲洗干净，去除遮盖然后进行步骤S5的高温老化。
5.如权利要求1所述的半镀金的高反射红外线加热空心管的制备方法，其特征在于，真空***中的加热装置上设置有转盘，用夹具夹持的空心透明玻璃管放置在所述转盘上，在镀膜的过程中所述转盘转动带动所述空心透明玻璃管转动。
6.如权利要求5所述的半镀金的高反射红外线加热空心管的制备方法，其特征在于，对于圆柱状的空心玻璃管，其在转盘上既进行公转也由夹具带动其进行自转；对于圆环状或其他异形的空心玻璃管，其在所述转动上只进行公转。
7.如权利要求1所述的半镀金的高反射红外线加热空心管的制备方法，其特征在于，步骤S4中膜系的中心波长为500nm，来回交替镀膜15层。
8.如权利要求7所述的半镀金的高反射红外线加热空心管的制备方法，其特征在于，镀膜的膜系依次为H，L，H，L，H，L，2.8H，0.5L，2.5H，2.5L，2.5H，2.5L，2.5H，2.5L，2.5H。
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