耐熔融氯化钠腐蚀的电热合金制造技术

本发明专利技术公开了耐熔融氯化钠腐蚀的电热合金，由正反面各两层镀膜和中间层镍铬合金构成。此电热合金表层的两层镀膜，最外层成分为Cr

【技术实现步骤摘要】
耐熔融氯化钠腐蚀的电热合金
本专利技术涉及在高温(800到1200℃)熔融氯化钠腐蚀的环境下使用电热合金加热领域，更具体的说是指一种耐熔融氯化钠腐蚀电热合金。
技术介绍
电热合金是指利用材料的电阻特效在电流通过的条件下发热的电阻合金材料，是用于电加热的一种镍铬合金材料。当电流通过镍铬合金时，将电能转化为热能，持续产生很高的热量从而对周围介质进行加热。电热合金产品一般制成细丝、圆线材、扁带材，在国民经济和日常生活中的各个方面应用广泛。镍铬电热合金由于良好的塑性加工性能和高温强度在800到1200℃左右的高温加热元器件中应用广泛，但是在大量的氯化钠加热的场景中，氯化钠在840℃左右处于熔融状态，一方面，游离态的氯离子会和镍铬电热合金发生反应从而腐蚀电热合金体；另一方面，镍铬电热合金体表面的电势差也会加剧熔融态氯化钠对镍铬电热合金的电化学腐蚀作用，这些都加剧了电热合金的腐蚀和破坏，导致传统的镍铬电热合金在熔融氯化钠环境中持续高温加热失败。在高温岩体地热开发和核废料的地下储库的研发中，都需要进行氯化钠的持续加热模拟岩石试样高温下的渗流特性试验。为了确保在固态氯化钠环境下持续加热的成功进行，本专利技术通过采用溅射镀膜工艺在传统的电热合金的表面形成两层耐腐蚀和阻隔氯化钠接触的膜来保证镍铬电热合金免于腐蚀破坏，从而开发出一种耐高温耐熔融氯化钠腐蚀的镍铬电热合金。
技术实现思路
本专利技术的目的主要是提供一种正反面各带两层致密镀膜的耐熔融氯化钠腐蚀的电热合金，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。>为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种耐熔融氯化钠腐蚀的电热合金，如图1所示，1为0.05-0.2μm厚Cr2O3镀膜，2为0.05-0.2μm厚的NiO镀膜，3为0.8-1.2mm厚的镍铬合金中间层，4为0.05-0.2μm厚的NiO镀膜，5为0.05-0.2μm厚的Cr2O3镀膜。作为优选方案耐熔融氯化钠腐蚀的电热合金的结构为1为0.1μm厚Cr2O3镀膜，2为0.1μm厚的NiO镀膜，3为1.0mm厚的镍铬合金中间层，4为0.1μm厚的NiO镀膜，5为0.1μm厚的Cr2O3镀膜。所述的镍铬合金包括以下各质量百分含量的原料：Cr：15-30％、Ni：69-80％、Si：1-1.6％、Mn：0.3-0.6％，余量为不可避免的微量元素铝、钴、钼、铼、钛中的一种或多种。基于上述产品，本专利技术还提供一种耐熔融氯化钠腐蚀的电热合金的制备方法，包括如下步骤：(1)将镍铬合金置于工作台上，溅射源靶材为NiO粉末，对镍铬合金溅射镀膜，直到达到所需厚度；(2)将步骤(1)中镀有NiO膜层的镍铬合金置于工作台上，在溅射源上装入Cr2O3粉末，对其溅射镀膜，直到达到所需厚度即可得到耐熔融盐腐蚀的电热合金；(3)将步骤(2)制备得到的电热合金在惰性气氛下，800-1000℃下烧结2-5h即可制备得到耐熔融盐腐蚀的电热合金。上述的步骤(1)的溅射条件为：工作气压：2×100-5×102Pa；溅射气源：氩气，气源流量为500-800ml/min；溅射温度：在真空溅射镀膜前对镍铬合金进行180-220℃的预热；溅射功率：300-500W；镀膜时间50-120s。作为步骤(1)的优选方案，本专利技术经磁控溅射的条件在镍铬合金上原位合成氧化镍，具体方案为将镍铬合金置于工作台上，溅射源靶材为镍，溅射工艺气氛为：工作气体为氩气，流量为500-800ml/min；反应气体为氧气，流量为150-300ml/min；工作气压：2×100-5×102Pa；溅射温度：在真空溅射镀膜前对镍铬合金进行180-220℃的预热；溅射功率：300-500W；镀膜时间为50-120s；对镍铬合金溅射镀膜，直到达到所需厚度。所述的步骤(2)的溅射条件为：工作气压：2×100-5×102Pa；溅射气源：氩气，气源流量为500-800ml/min；溅射温度：在真空溅射镀膜前对镍铬合金进行250-300℃的预热；溅射功率：300-500W；镀膜时间50-120s。作为步骤(2)的优选条件，本专利技术经磁控溅射的条件在步骤(1)得到镀有NiO膜层的镍铬合金上原位合成氧化铬，具体方案为将步骤(1)中镀有NiO膜层的镍铬合金置于工作台上，溅射源靶材为铬，溅射工艺气氛为：工作气体为氩气，流量为500-800ml/min；反应气体为氧气，流量为150-300ml/min；工作气压：2×100-5×102Pa；溅射温度：在真空溅射镀膜前对镍铬合金进行250-300℃的预热；溅射功率：300-500W；溅射时间为50-120s，对其溅射镀膜，直到达到所需厚度即可得到耐熔融盐腐蚀的电热合金。本专利技术的最外层的Cr2O3为绿色粉末，有极优良的耐热性能，熔点高达2266℃，耐酸耐碱性耐腐蚀，不溶于盐溶液，有很高的遮盖力；NiO为绿色粉末，有极优良的耐热性能，熔点高达1984℃，不溶于熔融态的盐，其电阻随温度的升高而升高，高温下具有极好的绝缘性和稳定性，中间层为镍铬电热合金，由以下各质量的百分含量的原料制成:Cr：15-30％、Ni：69-80％、Si：1-1.6％、Mn：0.3-0.6％，余量为不可避免的微量元素铝、钴、钼、铼、钛等。高温(800-1200℃)下，表面致密的Cr2O3镀膜和NiO镀膜有效阻隔中间层镍铬合金和外界熔融游离态氯化钠之间的离子交换，Cr2O3膜层阻止外部的熔融态的氯离子和钠离子进入合金，NiO膜层阻止内部的镍铬合金的镍和铬元素向外部的运移和扩散，Cr2O3膜层和NiO膜层较好地发挥了协同作用，从而避免镍铬电热合金出现腐蚀破坏。与现有的镍铬电热合金相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术制备的两层镀膜的镍铬电热合金由于由两层厚度达0.05-0.2μm的镀膜保护镍铬合金的基体，具有耐熔融氯化钠腐蚀的效果。经过磁控溅射加工后的电热合金其塑性加工性、焊接性、高温力学性能、工作温度和使用寿命等主要指标保持不变，完全可替代镍铬电热合金在高温腐蚀环境下的使用。附图说明图1为本专利技术的扁带型镀膜后的镍铬电热合金的横剖面图，其中，1.Cr2O3膜，2.NiO膜，3.镍铬合金，4.NiO膜，5.Cr2O3膜。图2为本专利技术的镍铬电热合金的工艺流程图。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述。为了理解本专利技术，显然，此处所描述的实例只是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。实施例1耐熔融氯化钠腐蚀的电热合金，其技术方案如下：中间层为镍铬合金，所述的镍铬合金的厚度为1mm，镍铬合金的正反两面分别镀有NiO层，NiO层表面镀有Cr2O3层；中间层镍铬合金包括以下各质量百分含量的原料：Cr：18％、Ni：78％、Si：1.6％、Mn：0.6％，余量为不可避免的微量元素铝、钴、钼、铼、钛。制备方法包括如下步骤：(1)将镍铬合金置于工作台上，NiO靶材装置在相应本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.耐熔融氯化钠腐蚀的电热合金，其特征在于，中间层为镍铬合金，镍铬合金的正反两面分别镀有NiO层，NiO层表面镀有Cr

【技术特征摘要】
1.耐熔融氯化钠腐蚀的电热合金，其特征在于，中间层为镍铬合金，镍铬合金的正反两面分别镀有NiO层，NiO层表面镀有Cr2O3层；所述的镍铬合金的厚度为0.8-1.2mm，NiO层厚度为0.05-0.2μm；Cr2O3层厚度为0.05-0.2μm。


2.根据权利要求1所述的耐熔融氯化钠腐蚀的电热合金，其特征在于，所述的镍铬合金的厚度为1mm，NiO层厚度为0.1μm；Cr2O3层厚度为0.1μm。


3.根据权利要求1所述的耐熔融氯化钠腐蚀的电热合金，其特征在于，所述的中间层镍铬合金包括以下各质量百分含量的原料：Cr：15-30%、Ni：69-80%、Si：1-1.6%、Mn：0.3-0.6%，余量为不可避免的微量元素铝、钴、钼、铼、钛中的一种或多种。


4.根据权利要求1-3任一项所述的耐熔融氯化钠腐蚀的电热合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将镍铬合金置于工作台上，溅射源靶材为NiO粉末，对镍铬合金溅射镀膜，直到达到所需厚度；
（2）将步骤（1）中镀有NiO膜层的镍铬合金置于工作台上，在溅射源上装入Cr2O3粉末，对其溅射镀膜，直到达到所需厚度即可得到耐熔融氯化钠腐蚀的电热合金；
（3）将步骤（2）制备得到的电热合金在惰性气氛下，800-1000℃下烧结2-5h即可制备得到耐熔融氯化钠腐蚀的电热合金。


5.根据权利要求4所述的耐熔融氯化钠腐蚀的电热合金的制备方法，其特征在于，步骤（1）的溅射条件为：
工作气压：2×100-5×102Pa；
溅射气源：氩气，气源流量为500-800ml/min；
溅射温度：在真空溅...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宁，舒涵，吴泽艳，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42