本發(fā)明涉及一種退火裝置，尤其是涉及一種用于片狀基片上熱色涂層材料的快速退火裝置。

背景技術：
迫于能源短缺的壓力，目前世界各國都十分關注占據(jù)社會三分之一總能耗的建筑節(jié)能領域，尤其是建筑門窗節(jié)能成為關注焦點。為此LOW-E節(jié)能門窗玻璃已經獲得廣泛應用，但是光學特性不能隨人的意志或環(huán)境條件而改變，其舒適性和節(jié)能效果存在局限性。相比而言，應用能隨著溫度變化而造成色彩變化的熱色涂層材料制成的熱色智能玻璃能夠隨環(huán)境溫度變化而改變色彩，從而調控熱量，其節(jié)能效果更為明顯，成為與LOW-E玻璃相媲美的節(jié)能玻璃產品的選擇。已經有多家科研機構或產業(yè)公司投入大量資源進行熱色智能玻璃的研究與開發(fā)，熱色智能玻璃制備技術路線主要有如下兩種：1.高溫一次性沉膜制備熱色智能玻璃。主要分為化學熱噴涂制備與物理濺射法制備，此兩種方式都需要對玻璃進行預熱處理，并且將玻璃整體溫度加熱到400℃～600℃。2.低溫沉積薄膜與高溫退火結合制備熱色智能玻璃，該方法首先在玻璃襯底上低溫沉積VOx類的薄膜，然后在相應工藝氣氛下進行高溫熱退火，退火溫度通常在400℃～600℃。中國專利CN102181827A即采用此方法制備具有熱色涂層材料的復合薄膜器件，其退火溫度為400℃～500℃保溫1-2小時。以上兩種技術路線都需要基片處于較高的溫度環(huán)境，但普通玻璃基片在150℃左右以上的溫度易出現(xiàn)破損，而選擇耐溫性能較好的鋼化玻璃作為基片，鋼化玻璃在400℃～600℃溫度范圍內卻會出現(xiàn)應力損耗造成安全性能下降，保持該溫度條件的時間越長則應力損耗越大，最終使得制備的熱色智能玻璃強度不能夠達到國家或行業(yè)相關使用標準，如GB15763.2-2005建筑用安全玻璃-鋼化玻璃、GB17841-1999幕墻用鋼化玻璃與半鋼化玻璃以及GB18045-2000鐵道車輛用安全玻璃。目前傳統(tǒng)退火方式難以更好滿足熱色智能玻璃安全性能，應該探索更適合于的退火裝置。公布號為CN102002758A的申請文件公開了一種新型的晶片快速退火爐，采用內外兩層不同材質其之間氣體隔離的腔室構造，通過紅外輻射燈管可以實現(xiàn)快速均勻的加熱但是不適合真空氣氛環(huán)境下的熱色涂層材料的退火，此外上下同時加熱使得造成基片整體溫度升高不利于減小溫升造成的玻璃應力的損耗。授權公告號為CN102212658B的專利文件公開了一種真空紅外線加熱退火爐，該紅外爐能夠實現(xiàn)真空氣氛環(huán)境的快速升溫，適用于需要磁場環(huán)境的材料的退火，相對于熱色智能玻璃的退火而言結構復雜，同時使用開口樣品架而不適用于經常出現(xiàn)的不同尺寸熱色智能玻璃的同時退火。申請公布號為CN103000496A的申請文件公開了一種快速升降溫退火爐，由可相互移動的石英反應腔室與包容石英反應腔室的紅外加熱腔體構成，相對于熱色智能玻璃的退火而言，該設備結構復雜且難以滿足不同尺寸熱色智能玻璃頻繁退火的需求。

技術實現(xiàn)要素：
為了實現(xiàn)對片狀基片上的熱色涂層材料進行快速熱處理，尤其在玻璃基片獲得具有隨環(huán)境溫度變化而調控得熱量的熱色涂層，本發(fā)明提供一種用于熱色涂層材料的快速退火裝置。為了實現(xiàn)這一目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種用于片狀基片上熱色涂層材料的快速退火裝置，包括工作腔，所述工作腔包括內腔和外壁，內腔和外壁之間設有用于流動冷卻劑的冷卻夾層；所述內腔的內表面涂覆吸熱涂層；所述內腔內設有能進行直線往復運動的傳動機構；所述傳動機構的上方設有若干支位于同一水平面的并列排布的熱輻射燈管；還包括真空泵組；所述真空泵組與所述內腔相連通。工作腔內腔的內表面，還可以進行磨砂效果處理，較少鏡面反射效果。通過工作腔內冷卻夾層、內壁內表面涂覆的吸熱涂層以及熱輻射燈管安裝在傳動機構上方，實現(xiàn)熱輻射燈管與基片之間的面對面加熱等設計，能有效降低玻璃基熱色涂層材料退火過程中其鋼化應力損耗。工作腔的一側還預設有密封門，基片由傳動機構帶動，行經密封門進出工作腔。本發(fā)明的工作原理如下：開啟工作腔的密封門，將待退火的基片放置在傳動機構上，并讓基片具有熱色涂層材料的一面朝向熱輻射燈管，隨后啟動傳動機構直至基片完全進入內腔的預定位置后關閉密封門，開啟真空泵組對內腔進行抽真空，啟動內腔的傳動機構，使基片開始相對于熱輻射燈管單向或往返平移，并啟動熱輻射燈管開始對基片上的熱色涂層材料加熱。由于熱輻射燈管僅安裝在傳動機構的上方，熱輻射燈管會優(yōu)先加熱基片表面的熱色涂層，從而使基片上的熱色涂層在真空環(huán)境內升溫速率高于基片本身。關閉熱輻射燈管，基片繼續(xù)保持單向或雙向移動，待溫度降至預設溫度后停止平移。腔體內測量溫度低于預設溫度后，開啟工作腔的密封門，基片由傳動機構傳送出工作腔。被處理的片狀基片可以是玻璃類材料、金屬類材料或者陶瓷類材料，優(yōu)選為玻璃類材料。基片表層的熱色涂層材料可以是熱色涂層材料、透明導電膜或者增透膜，優(yōu)選為包含熱色涂層材料的膜層。冷卻夾層內流動的冷卻劑可以是冷卻水或者其他常用于冷卻的冷卻液/氣體。除了在真空環(huán)境內對基片進行退火處理外，基片還可以在工藝保護氣氛內進行退火處理。為此，優(yōu)選的是，所述工作腔上設有用于輸送退火工藝氣體的工藝布氣管道；所述工藝布氣管道與內腔相通。工作腔上設有連接入口和連接出口。冷卻液從連接入口進入冷卻夾層，并從連接出口流出。冷卻夾層中的冷卻液能有效帶走工作腔四周的熱量，使內腔始終處于一個較低溫度環(huán)境減少由對流和熱傳導造成的工件加熱，同時也利于停止加熱后腔體快速降溫，結合基片的熱色涂層材料朝向熱輻射燈管的放置，能快速優(yōu)先加熱基片表面的涂層材料，使基片整體吸收量較少以及整體溫升較低，尤其利于降低玻璃基因對流和熱傳導引起溫升造成的鋼化應力損耗的影響。為了保證退火裝置的退火效率，優(yōu)選的是，所述工作腔上設有檢測內腔真空度的真空計和檢測內腔溫度的溫度檢測儀；所述真空泵組與所述內腔之間設有用于調節(jié)內腔真空度的調節(jié)閥。為了便于退火完成后工作腔密封門的開啟，優(yōu)選的是，所述工作腔的頂部設有用于平衡內腔與外界氣壓的放氣閥。為了燈管的安裝與維護保養(yǎng)方便，優(yōu)選的是，所述工作腔上設有若干支位于同一水平面的并列排布的玻璃管，所述玻璃管穿過所述工作腔，與工作腔通過耐溫膠圈密封連接；所述耐溫膠圈上設有冷卻保護裝置；所述工作腔的兩側設有用于懸掛熱輻射燈管的支架，所述熱輻射燈管設在所述玻璃管內，通過所述支架懸掛安裝。為了保證熱色涂層材料退火處理的質量，優(yōu)選的是，所述熱輻射燈管距離基片上的熱色涂層材料的垂直距離為5-100mm。為了優(yōu)化熱輻射燈管的加熱效果，優(yōu)選的是，所述熱輻射燈管背離基片的一側涂覆熱反射涂層；所述熱輻射燈管是紅外輻射燈管、鹵素輻射燈管、頻閃加熱燈管或高功率電阻式燈管。為了防止熱輻射燈管的端頭過熱損害燈管，優(yōu)選的是，所述熱輻射燈管的兩端設有用于防止端頭過熱的冷卻裝置。為了控制加熱過程中基片在內腔的平移，優(yōu)選的是，所述工作腔上設有前定位傳感器和后定位傳感器；所述前定位傳感器和后定位傳感器沿所述傳動機構的傳送方向安設，基片在前定位傳感器和后定位傳感器之間實現(xiàn)往復運動。為了保證裝置進行退火作業(yè)時的內部具有良好的真空環(huán)境，優(yōu)選的是，所述工藝布氣管道通入的工藝氣體是由Ar、N2、H2、CO的一種或多種混合的工藝氣體或由O2或O2與Ar混合的工藝氣體；退火作業(yè)時內腔的真空度范圍為10-2pa-103pa。特殊情況下，根據(jù)退火工藝需求可以實現(xiàn)不通入任何工藝氣體的真空環(huán)境下退火。為了提高快速退火裝置的工作效率，快速退火裝置可以與設有退火動作控制程序的PLC通信連接。通過接受和分析快速退火裝置上測溫元件和定位傳感器的反饋數(shù)據(jù)，設有退火動作控制程序的PLC可控制快速退火裝置的密封門、傳動機構、熱輻射燈管的動作，使傳動機構上的基片能有序地進行退火處理。本發(fā)明公開的用于片狀基片上的熱色涂層材料的快速退火裝置采用面對面的加熱，可以同時處理不同尺寸的含有熱色涂層材料的基片，符合批量生產特點。采用內表面減反射與增吸收處理的雙層水冷腔體結構，減少對流與傳導作用引起的基片加熱，實現(xiàn)輻射為主加熱，同時基片平移實現(xiàn)單面熱色涂層優(yōu)先均勻加熱，玻璃整體得熱少溫升低，腔體內表吸熱涂層與冷卻夾層保持內腔低溫環(huán)境減少非直接輻射加熱作用，同時加速降溫過程，解決鋼化玻璃基熱色涂層材料退火過程中的鋼化應力損耗造成的安全性能達不到使用要求的問題，避免傳統(tǒng)電加熱效率低、基片吸熱量多、整體溫度升高，應力損耗大安全性能低的缺陷。熱輻射燈管安裝與維護方便，熱輻射燈管實現(xiàn)了快速更換。附圖說明圖1是本發(fā)明實施例1中快速退火裝置的結構示意圖；圖2是本發(fā)明實施例1中工作腔的結構局部示意圖；圖3是本發(fā)明實施例1中熱輻射燈管的安裝結構示意圖；圖4是本發(fā)明實施例1中支撐桿與熱輻射燈管的安裝結構示意圖；圖5是本發(fā)明實施例1中熱輻射燈管溫升曲線的示意圖；圖6是本發(fā)明實施例2獲得的熱色涂層材料高低溫透射光譜圖。附圖標記說明：1-工作腔；2-第一傳動棍道；3-第二傳動棍道；4-熱輻射燈管；5-玻璃管；6-耐溫膠圈；7-真空計；8-真空泵組；9-調節(jié)閥；10-溫度測量儀；11-內腔；12-外壁；13-冷卻夾層；14-連接入口；15-連接出口；16-密封門；17-真空口；18-前定位傳感器；19-后定位傳感器；21-放氣閥；22-支撐板；23-支撐桿；24-調節(jié)螺栓；25-冷卻水管；26-氣管；27-吸熱涂層。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步說明。實施例1：以鋼化玻璃作為涂覆熱色涂層材料的基片為例，如圖1-5所示，一種用于片狀基片上的熱色涂層材料的快速退火裝置?？焖偻嘶鹧b置的退火動作由設有退火動作控制程序的PLC控制。PLC控制快速退火裝置的元件動作，優(yōu)化快速退火裝置的退火效率?？焖偻嘶鹧b置包括工作腔1。工作腔1包括內腔11和外壁12。內腔11和外壁12之間設有冷卻夾層13。內腔12的內表面經磨砂效果處理并涂覆吸熱涂層27。工作腔1的底部設有設有連接入口14，頂部設有連接出口15。冷卻液從連接入口14進入冷卻夾層13，并從連接出口15流出。本實施例1中，冷卻液采用冷卻水。工作腔1的一側還安裝有一個可旋轉的密封門16用于腔內廢料清除。內腔11內安裝有能進行直線往復運動的傳動機構。本實施例1中，傳動機構選用傳動輥道。第一傳動輥道2安裝在內腔11內，在工作腔1外安設有第二傳動輥道3。第一傳動輥道2和第二傳動輥道3分別位于密封門16的兩側，且第二傳動輥道3與第一傳動輥道2的輸送平面位于同一水平面上。第一傳動輥道2和第二傳動輥道3與PLC通信連接，能實現(xiàn)單獨或聯(lián)動運轉。熱輻射燈管4安置在橫穿工作腔1的圓形透明玻璃管5內部，燈管與玻璃管5內壁不相互接觸。燈管兩端外露且懸掛在支撐板22上的支撐桿23上。通過支撐桿23上的調節(jié)螺栓24，即可調節(jié)支撐桿23的間距，從而安放不同型號尺寸的熱輻射燈管4。玻璃管5與工作腔1之間通過耐溫膠圈6進行密封，耐溫膠圈6周圍設置冷卻水管25進行冷卻保護。為了防止熱輻射燈管4的端頭過熱損害燈管，在支撐板22上還安裝有氣管26，并在氣管26在預開若干個氣孔。氣管26通氣后，氣流從氣孔流出，對燈管的端頭進行冷卻。在支撐板本實施例1中，熱輻射燈管4選用紅外輻射燈管。工作腔1的頂部設有與PLC通信連接的真空計7。工作腔1的底部設有真空口17。外部的真空泵組8通過管道與真空口17連通，在真空泵組8與真空口17之間安裝有與PLC通信連接的調節(jié)閥9。PLC接收真空計7反饋的信息，控制調節(jié)閥9調節(jié)退火過程中內腔11的真空度。工作腔1的頂部設有與溫控器通信連接的溫度測量儀10。溫度測量儀10監(jiān)測退火過程中內腔11的溫度并將溫度信息反饋至溫控器，溫控器根據(jù)接收的溫度信息實時調控熱輻射燈管4的輸出功率，從而實現(xiàn)溫升速率的控制。工作腔1的頂部安裝有前定位傳感器18和后定位傳感器19。前定位傳感器18和后定位傳感器19伸入內腔11，檢測第一傳動輥道2上基片的位置，保證基片在前定位傳感器18和后定位傳感器19之間進行往復運動。工作腔1的頂部還安裝有放氣閥21。當工作腔1內的基片完成退火工序后，放氣閥21啟動，使內腔11的氣壓上升至與外界大氣壓相等。這樣，即可順利開啟密封門16，將基片傳送出內腔11。以處理熱色智能玻璃的退火為例，將待退火的片狀熱色智能玻璃放于第二傳動輥道3上并保證待退火的片狀熱色智能玻璃具有熱色涂層材料的一面朝上。開啟快速退火裝置的密封門16。聯(lián)動啟動第一傳動輥道2和第二傳動輥道3，讓位于第二傳動輥道3上的片狀熱色智能玻璃平移到第一傳動輥道2，直至片狀熱色智能玻璃完全進入內腔11，到達預定位置。隨后暫停第一傳動輥道2和第二傳動輥道3的運轉，關閉密封門16。依次開啟真空泵組8對內腔11進行抽真空并讓真空度保持在10-2pa-103pa范圍內，待真空計7顯示的真空度達到工藝要求，調節(jié)調節(jié)閥9穩(wěn)定內腔11的真空度。根據(jù)工藝要求設定加熱溫控程序后，啟動第一傳動輥道2，讓片狀熱色智能玻璃相對于熱輻射燈管4往返平移，并啟動熱輻射燈管4開始對內腔11內的片狀熱色智能玻璃加熱。加熱完成后，關閉熱輻射燈管4并讓片狀熱色智能玻璃保持在第二傳動輥道3上往復平移，直至溫度檢測儀10檢測到內腔11內的溫度降至預設溫度，此時，暫時第一傳動輥道2的運轉。開啟放氣閥21向內腔充入外部空氣，待工作腔1的內外壓力平衡后開啟密封門16并啟動第一傳動輥道2，片狀熱色智能玻璃由第一傳動輥道2傳送至第二傳動輥道3。在快速退火裝置的加熱和冷卻過程中，可以通過真空泵組8保持內腔11的工作壓力恒定。本實施例1中，在真空度范圍為10-3pa～101pa時，熱輻射燈管與基片之間的垂直距離不同，基片的退火溫度亦不同，在在真空度范圍為10-3pa～101pa內，快速退火裝置通過以下工藝參數(shù)范圍可以獲得隨環(huán)境溫度變化具有得熱量調控能力的熱色智能玻璃：上述實施例獲得的鋼化玻璃基熱色智能玻璃鋼化應力≥90Mpa。實施例2：以鋼化玻璃作為涂覆熱色涂層材料的基片為例，本實施例2與實施例1的不同之處在于，工作腔1的頂部安裝有工藝布氣管道。在快速退火裝置的加熱和冷卻的過程中，從工藝布氣管道充入工藝氣體，并通過調節(jié)工藝氣體流量以及調節(jié)閥9，控制退火氣氛的真空度范圍在10-2pa-103pa范圍內，優(yōu)選為10-1pa-102pa。本實施例2中，退火氣氛的真空度保持在10-1pa-102pa內。從工藝布氣管道充入的工藝保護氣體可以是Ar、N2，H2、CO一種或多種混合氣體、O2或O2與Ar的混合氣體或空氣，優(yōu)選Ar或N2。本實施例2中，工藝保護氣體選用Ar。以處理熱色智能玻璃的退火為例，將待退火的片狀熱色智能玻璃放于第二傳動輥道3上并保證待退火的片狀熱色智能玻璃具有熱色涂層材料的一面朝上。開啟快速退火裝置的密封門16。聯(lián)動啟動第一傳動輥道2和第二傳動輥道3，讓位于第二傳動輥道3上的片狀熱色智能玻璃平移到第一傳動輥道2，直至片狀熱色智能玻璃完全進入內腔11，到達預定位置。隨后暫停第一傳動輥道2和第二傳動輥道3的運轉，關閉密封門16。依次開啟真空泵組8對內腔11進行抽真空并讓真空度保持在10-2pa-103pa范圍內，待真空計7顯示的真空度達到工藝要求后，通過工藝布氣管道充入Ar，并調節(jié)調節(jié)閥9穩(wěn)定內腔11的真空度。根據(jù)工藝要求設定加熱溫控程序后，啟動第一傳動輥道2，讓片狀熱色智能玻璃相對于熱輻射燈管4往返平移，并啟動熱輻射燈管4開始對內腔11內的片狀熱色智能玻璃加熱。加熱完成后，關閉熱輻射燈管4并讓片狀熱色智能玻璃保持在第二傳動輥道3上往復平移，直至溫度檢測儀10檢測到內腔11內的溫度降至預設溫度，此時，暫時第一傳動輥道2的運轉。開啟放氣閥21向內腔充入外部空氣，待工作腔1的內外壓力平衡后開啟密封門16并啟動第一傳動輥道2，片狀熱色智能玻璃由第一傳動輥道2傳送至第二傳動輥道3。在快速退火裝置的加熱和冷卻過程中，可以通過工藝布氣管道充入Ar，但在加熱過程中需保持內腔11內的工作壓力恒定。本實施例2通過以下工藝參數(shù)范圍可以獲得隨環(huán)境溫度變化具有得熱量調控能力的熱色智能玻璃：上述實施例獲得的鋼化玻璃基熱色智能玻璃鋼化應力≥90Mpa。上列詳細說明是針對本發(fā)明可實行的實施例的具體說明，該實施例并非用以限制本發(fā)明的專利范圍，凡是未脫離本發(fā)明所作出的等效實施或變更，均應包含在本發(fā)明專利權利范圍內。本發(fā)明公開的用于片狀基片上的熱色涂層材料的快速退火裝置采用面對面的加熱，可以同時處理不同尺寸的含有熱色涂層材料的基片，符合批量生產特點。采用內表面減反射與增吸收處理的雙層水冷腔體結構，減少對流與傳導作用引起的基片加熱，實現(xiàn)輻射為主加熱，同時基片平移實現(xiàn)單面熱色涂層優(yōu)先均勻加熱，玻璃整體得熱少溫升低，腔體內表吸熱涂層與冷卻夾層保持內腔低溫環(huán)境減少非直接輻射加熱作用，同時加速降溫過程，解決鋼化玻璃基熱色涂層材料退火過程中的鋼化應力損耗造成的安全性能達不到使用要求的問題，避免傳統(tǒng)電加熱效率低、基片吸熱量多、整體溫度升高，應力損耗大安全性能低的缺陷。熱輻射燈管安裝與維護方便，熱輻射燈管實現(xiàn)了快速更換。