Одна из компаний производящих оборудование для ультразвуковой сварки выслала нам образцы медно-алюминиевых абсорберов, сваренных их оборудованием.

Главной нашей задачей было сравнить в одинаковых условиях полностью медный (Cu-Cu) и медно-алюминиевый (Cu-Al) абсорберы. И выявить зависимость коррозионных процессов как на поглощающий слой так и на соединение листа с трубкой.

Сразу хотим обратить внимание, что не все следы на поглощающем покрытии являются признаками его разрушения. Т.к. «синее покрытие» является интерференционной пленкой, наносимой магнетронным способом (поочередное испарение разных веществ) в вакуумной камере, это покрытие очень маркое и любое (микронное) изменение его толщины влияет на его цвет. Т.е. покрытие не разрушается, а просто меняется оттенок отраженного света.

В данном случае обычная вода оставила такой след после высыхания при комнатной температуре. Но покрытие осталось абсолютно целым. Также очень заметные следы оставляют пальцы, фактически, можно добиться, чтобы полностью просвечивалась медь желто-красного цвета (с покрытием на алюминии цвет уходит в другие оттенки), при этом, если потом вымыть абсорбер с мылом, то следов практически не видно.

Описание образцов:

Медь-медь (Cu-Cu): лист – 0.2 мм; трубка – 10х0.5 мм; соединение – пайка спец. оловянным припоем (S-Sn97 Cu3).

Алюминий-медь (Al-Cu): алюм. лист – 0.4 мм; медная трубка – 6х0.4 мм; соединение – ультразвуковая сварка.

Устанавливались в камере под наклоном 45-55^о. Часть образцов поворачивалась вниз поглощающим покрытием.

1. Коррозионные испытания во влажной комнате (40^оС, 100% влажность), продолжительность 240 ч. The wet room ( 40°C 100% humidity) for 240 hours.

Рисунок 1.1 – Образцы до испытания.

Рисунок 1.2 – Образцы после испытания (40^оС, 100% влажность), продолжительность 240 ч.

Образец №1.2 и 2.2 были повернуты вниз поглощающим покрытием.

Медь (в местах образования капель заметны следы, но поглощающее покрытие целое)   

Алюминий (белые следы – оксид алюминия, начало точечной коррозии в местах образования капель)

Рисунок 1.3 – Образцы после испытания (40^оС, 100% влажность), продолжительность 240 ч.

Рисунок 2.1 – Образцы до испытания. Образцы №5.3 и 6.3 устанавливались вниз поглощающим покрытием, остальные образцы устанавливались вверх поглощающим покрытием.

Рисунок 2.2 – Образцы (устанавливались поглощающим покрытием вверх) после испытания (40^оС, 100% влажность 5%NaCl), продолжительность 240 ч.

В отличие от алюминия, на меди покрытие в хорошем состоянии, а следы неоднородности - это изменение цвета из-за потеков конденсата, только края листа начали окисляться, т.к. они контактировали со стенкой испытательной камеры...

- между трубкой и листом «капли» оксида алюминия       

- сквозные отверстия из-за коррозии

Рисунок 2.3 – Проявление коррозии в медно-алюминиевом абсорбере после испытания (40^оС, 100% влажность 5%NaCl), продолжительность 240 ч.

Рисунок 2.4 – Проявление коррозии в полностью медном абсорбере после испытания (40^оС, 100% влажность 5%NaCl), продолжительность 240 ч.

Медь (отсутствует влияния оксидов)              Алюминий (оксиды между трубкой и листом отогнули лист)

Рисунок 2.5 – Проявление коррозии в абсорберах, установленных вниз поглощающим покрытием (40^оС, 100% влажность 5%NaCl), продолжительность 240 ч.

3. Испытание на прочность соединения лист-труба

Рисунок 3.1 – Испытательный стенд и оснастка.

Рисунок 3.2 – Образцы после испытаний.

Рисунок 3.3 – Примеры образцов после испытаний.

Таблица 3.1 – Результаты испытаний (максимальная нагрузка на отрыв).

Пояснение: в Таблице 3.1 указана максимально-зарегестрированная нагрузка. При испытаниях же, отрыв Al-Cu абсорбера происходил постепенно, на новых образцах при нагрузке 75-100 кг, на остальных – при нагрузке 60-80 кг (как по перфорации). Отрыв Cu-Cu абсорбера происходил более резко и одномоментно.

Поэтому при эксплуатации нужно также учитывать и мелкие (первоначальные) надрывы, которые современем могут привести к более серьезным повреждениям абсорбера!

ВЫВОДЫ

Вывод по влиянию 100% влажности: медно-алюминиевый абсорбер достаточно хорошо выдержал испытание. Коррозионные процессы практически не повлияли на прочность соединения лист-труба. Большее влияние заметно из-за коррозии со стороны поглощающего покрытия т.к. оксид алюминия обладает ярко белым цветом, который будет хорошо отражать солнечное излучение.

Вывод по влиянию 100% влажности 5%NaCl: влияние на медно-алюминиевый абсорбер, в этом случае, было более значительным: как на прочность соединения лист-труба, так и на поглощающее покрытие. Коррозионные процессы почти в 1.5 раза снизили прочность соединения лист-труба, а на поверхности листа, помимо почти сплошного белого налета оксида алюминия, образовались следы точечной коррозии вплоть до сквозных отверстий. Ухудшение прочности соединения полностью медного абсорбера, выявлено не было. Также, не смотря на следы на поверхности поглощающего покрытия, коррозионные процессы носят несущественный характер.

ВЫВОД: медно-алюминиевый абсорбер, сваренный ультразвуком (лист-труба), вполне пригоден к эксплуатации в вентилируемых плоских солнечных коллекторах. Но не рекомендуется эксплуатация таких коллекторов в условиях морского прибрежного климата из-за влияния активной коррозии алюминия на эффективный срок службы. Использование таких абсорберов в герметичных солнечных коллекторах более оправдано.