不锈钢基材的电热膜加热管制造技术

一种不锈钢基材的电热膜加热管，由内向外依次为不锈钢基材层、打底过渡层、绝缘层和电热膜层所组成，所述不锈钢基材层的外壁上通过物理加工方式形成粗糙层；用激光熔敷或热喷涂法在不锈钢管材表面形成镍铬粉末作为打底过渡层；在打底过度层上用热喷涂法将粉末材料溶液在高温下形成绝缘涂层。在绝缘涂层上通过热沉积法形成金属氧化物加热膜。它的各层之间通过材料配方组合，形成了和不锈钢基材热膨胀系数一致多层复合，在受热和冷却状态下，多层收缩和膨胀系数趋近一致，误差在5%之内，能解决加热膜热疲劳受损破裂的问题。加热膜热疲劳受损破裂的问题。加热膜热疲劳受损破裂的问题。

【技术实现步骤摘要】
不锈钢基材的电热膜加热管


[0001]本专利技术涉及一种不锈钢基材的电热膜加热管及其制作方法。

技术介绍

[0002]电热膜加热管按照基材通常分为石英、陶瓷和金属加热管，电热膜涂覆在管状基材的表面，冷水流经管内，电热膜将管壁加热，通过管壁的热传导效应，将热量交换给冷水，实现冷水的迅速加热。
[0003]金属加热管，特别是食品级不锈钢加热管，如304加热管具有较好的耐冲击，耐腐蚀、使用寿命长、防爆防裂、强度较高、导热性能优秀的特点，但是作为金属材料，它本身具有导电性，会对电热膜形成短路，所以还需要表面进行绝缘涂层处理。
[0004]较为常见的绝缘涂层为石英涂层或陶瓷涂层，但是由于绝缘涂层、电热膜以及不锈钢基材的热膨胀系数不一致，而加热管又处于骤热骤冷反复热冲击的使用环境，会导致绝缘涂层及电热膜涂层热膨胀系数不一致，导致绝缘涂层、电热膜涂层开裂、起泡、附着力不够等问题，造成加热管加热性能降低，甚至损坏加热管。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种与不锈钢的膨胀系数一致，导热性能好，耐温度冲击的不锈钢基材电热膜加热管及其加工方法。
[0006]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种不锈钢基材的电热膜加热管，由内向外依次为不锈钢基材层、打底过渡层、绝缘层和电热膜层所组成，其特征在于：
[0007]1、所述不锈钢基材层的外壁上通过物理加工方式形成粗糙层；
[0008]2、用激光熔敷或热喷涂法在不锈钢管材表面形成镍铬粉末作为打底过渡层；
[0009]3、在打底过渡层上用热喷涂法将粉末材料溶液在高温下形成绝缘涂层。上述电热膜层、打底过渡层、绝缘层的热膨胀系数与不锈钢基材层一致。
[0010]4、在绝缘涂层上通过热沉积法形成金属氧化物加热膜，即电热膜层。
[0011]所述粗糙层的表面粗糙度的级别为3.0至 4.0之间。
[0012]所述打底层的厚度为30
‑
50微米。
[0013]所述绝缘层为三氧化二铝质量百分比为90%至95%、二氧化锂质量百分比为3%至8%，二氧化硅质量百分比为1%至4%粉末，在等离子火焰高温达到8000
‑
9000度的高温下喷涂在完成打底过渡层的不锈钢基材上。
[0014]所述绝缘涂层的主材三氧化二铝用氯化硼替代。
[0015]所述绝缘涂层为100微米。
[0016]所述金属氧化物加热膜为氯化锡质量百分比90%至95%，氯化铋质量百分比1%，氯化锑质量百分比1%至1.5%，稀土质量百分比为1%至8%粉末溶解在50%酒精溶液，在650至800度的温度下，用2至3千帕的压力喷涂在完成绝缘涂层的基材表面沉积所形成。
[0017]所述金属氧化物加热膜厚度为30
‑
100微米。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：它是一种导热优秀的金属膜不锈钢加热管，所形成的打底过渡层、绝缘层和电热膜层，多层热膨胀系数一致的不锈钢加热管，各层的膨胀系数在0度至600度的范围内，与304不锈钢的热膨胀系数接近一致，达到18.7 x10
‑
6 1/K的要求，误差在5%以内，所述电热膜层采用金属氧化物加热膜。
[0019]它通过高温热喷涂法在8000
‑
9000度的高温下，通过打底过渡层的结合力，将绝缘涂层凝结在不锈钢基材上，这样所形成的绝缘涂层致密性高，结合力强，导热性能优异。该绝缘层与金属氧化物加热膜层也具有很强的结合力，
[0020]利用该工艺所生成的不锈钢基材的电热膜加热管，通过热疲劳试验750℃高温炉保温10分钟迅速取出投入20℃的水中，三个往复，涂层能确保不剥落。经过1850V/5mA耐压测试无击穿现象。抗热冲击效果极佳，绝缘性能良好。
附图说明
[0021]图1为不锈钢基材的电热膜加热管的结构图。
[0022]其中1为不锈钢基材，2为粗糙层、3为打底过渡层、4为绝缘层、5为电热膜层。
具体实施方式
[0023]下面结合附图对本专利技术的实施例作进一步描述。
[0024]本专利技术所述的不锈钢基材的电热膜加热管是一种抗热冲击效果好、绝缘性能优秀，各层热膨胀系数一致的金属基材所形成的不锈钢电热膜加热管。
[0025]如图1所示，从内到外依次为不锈钢基材层、粗糙层、打底过渡层、绝缘层、电热膜层。其加工工艺为：
[0026]1、在不锈钢管基材上通过物理加工的方式，形成表面粗糙度为3.0或4.0的粗糙层，粗糙层的厚度为30
‑
50微米。
[0027]2、在粗糙层上，用高温热喷涂法或激光熔敷法，将打底涂层粉末通过8000度的高温环境实现液化，喷涂或熔敷在不锈钢基材表面形成打底过渡层。打底涂层粉末为镍铬粉末，其中镍粉末的质量百分比为50%
‑
80%，铬粉末的质量百分比为20%
‑
50%。所形成的打底层厚度为30
‑
50微米左右。
[0028]3、打底涂层冷却至室温后，再用高温喷涂的方式，将绝缘层粉末为三氧化二铝质量百分比为90%至95%、二氧化锂质量百分比为3%至8%，二氧化硅质量百分比为1%至4%所形成的粉末；或者为氧化硼质量百分比为90%至95%、二氧化锂质量百分比为3%至8%，二氧化硅质量百分比为1%至4%所形成的粉末。所形成的绝缘层厚度为100微米。
[0029]4、将上述完成绝缘涂层的不锈钢基材加热至650至800度的温度，将调制好的金属氧化物加热膜涂料喷涂在绝缘涂层上，形成金属氧化物加热膜。其涂料为氯化锡质量百分比90%至95%，氯化铋质量百分比1%，氯化锑质量百分比1%至1.5%，稀土质量百分比为1%至8%粉末溶解在50%酒精溶液中所形成。所形成的金属氧化物加热膜厚度为30至100微米。
[0030]经过上述工艺所形成的不锈钢基材的电热膜加热管，其表面的打底过渡层提高了304不锈钢表面的分子附着力，使其与绝缘层具有致密性极好、结合力强、导热性能优异的特点。它与金属氧化物涂层的热膨胀系数均与304不锈钢本体接近一致，达到18.7 x10
‑
6 1/K的要求，误差在5%以内。因此在高温热冲击状态下，金属氧化物电热膜、绝缘层和基材层同
步膨胀收缩，有效避免了因不锈钢膨胀系数较大，造成绝缘层和金属氧化物电热膜产生的热疲劳现象，有效解决了绝缘层和金属氧化物电热膜发生裂纹、起泡甚至造成短路和断路问题，大大延长了不锈钢加热管的使用寿命。
[0031]通常加热管工作在室温至300度左右的工作环境下，即使发生干烧保护，一般温度瞬间温度也在500至600度左右，而本专利技术所生产的加热管，通过热疲劳试验750℃高温炉保温10分钟迅速取出投入20℃的水中，三个往复，涂层能确保不剥落，抗热冲击效果极好。经过1850V/5mA耐压测试无击穿现象。显著提高了现有不锈钢加热管的热冲击性能，使其使用寿命更长。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种不锈钢基材的电热膜加热管，包括不锈钢基材层和电热膜层，其特征在于：所述不锈钢基材层和电热膜层之间由内向外依次设置有打底过渡层、绝缘层，所述电热膜层、打底过渡层、绝缘层的热膨胀系数和不锈钢基材层一致。2.根据权利要求1所述的不锈钢基材的电热膜加热管，其特征在于：所述不锈钢基材层外壁上设置有粗糙层，打底过渡层附着在粗糙层上。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建成，
申请(专利权)人：中热科技宁波有限公司，
类型：新型
国别省市：