CN108260237A - 具有类金刚石薄膜层的耐蚀电加热管及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电加热管技术,旨在提供一种具有类金刚石薄膜层的耐蚀电加热管及其加工方法。该耐蚀电加热管包括金属材质的电加热管本体,其内部设有电阻丝,电阻丝与电加热管本体之间填充氧化镁粉;在电加热管本体的外表面镀有一层厚度为1~10μm的类金刚石薄膜层。本发明利用磁过滤直流真空阴极弧沉积技术,在不锈钢电加热管上制备类金刚石薄膜,使产品具有良好的耐电化学腐蚀性能、较高的硬度,也保证了良好的导热能力。因而能够对在水中工作的电加热管进行长期防腐保护,延长电加热管在盐雾、海水、酸、碱等环境中的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种电加热管技术,特别涉及具有类金刚石薄膜层的耐蚀电加热管及其加工方法。
背景技术
在生产或生活中经常会使用电加热管,但由于应用环境中存在盐雾、海水、酸、碱等多种情况,导致设备中的不锈钢等材质的电加热管经常出现点蚀、腐蚀开裂等问题。即便是最普通的生活烧水设备,也会出现因终端用户所用水质不一、水质过硬、氯化物含量过高等原因加剧电加热管腐蚀失效的问题。
为改善腐蚀问题,目前也有在不锈钢电加热管外部附加镀层的技术出现应用,例如以纯铜、陶瓷或搪瓷等作为外部涂层材料。但是,这些涂层材料应用仍存在一定缺陷,如纯铜涂层表面易被划损,陶瓷涂层等与基体的结合力较差且涂层厚度严重受限于基体形状。因此,电加热管涂层技术始终无法被广泛应用于各个领域。
发明内容
本发明要解决的技术问题是,克服现有技术中的不足,提供一种具有类金刚石薄膜层的耐蚀电加热管及其加工方法。
为解决技术问题,本发明的解决方案是:
提供一种具有类金刚石薄膜层的耐蚀电加热管,包括金属材质的电加热管本体,其内部设有电阻丝,电阻丝与电加热管本体之间填充氧化镁粉;在电加热管本体的外表面镀有一层厚度为1~10μm的类金刚石薄膜层。
本发明中,电加热管本体是不锈钢、铝合金或铜合金材质的电加热管本体。
本发明还进一步提供了前述耐蚀电加热管的加工方法,包括下述步骤:
(1)基体抛光清洗
对不锈钢材质的、已装填氧化镁粉并折弯成型后的电加热管本体的外表面进行打磨、抛光,用丙酮和酒精清洗20min后烘干;
(2)惰性离子溅射清洗
将清洗后的电加热管本体置于真空设备中,先通入保护气体进行换气清洗,再对电加热管本体进行10分钟的氩离子辉光溅射,去除外表面的脏污与氧化层;
(3)电加热管装填
在电加热管本体内部装入电阻丝和氧化镁粉后,根据预设形状进行折弯;
(4)类金刚石薄膜沉积
以电加热管本体为基体、石墨作为阴极,在保护气体流量40sccm、基体偏压200伏特的条件下,通过阴极真空弧放电产生碳等离子体;利用磁过滤方法得到纯的碳离子束,对电加热管本体的外表面镀膜2小时后,得到具有类金刚石薄膜层的耐蚀电加热管产品。
本发明中,所述石墨的纯度大于99.99%。
本发明中,所述保护气体为氩气,纯度大于99.995%。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明利用磁过滤直流真空阴极弧沉积技术,在不锈钢电加热管上制备类金刚石薄膜。该方法具有沉积温度低、工艺简单、成本低廉的特点,制备出的类金刚石薄膜具有膜基结合力好、高致密度及高硬度等优点。
2、本发明在不锈钢电加热管的外侧附加类金刚石薄膜后,使得产品具有良好的耐电化学腐蚀性能、较高的硬度,也保证了良好的导热能力。因而能够对在水中工作的电加热管进行长期防腐保护,延长电加热管在盐雾、海水、酸、碱等环境中的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的一种实施案例剖面示意图。
图中附图标记:1电加热管本体;2类金刚石薄膜层。
具体实施方式
下面结合图1对本发明做详细描述。
图1中的具有类金刚石薄膜层的耐蚀电加热管,包括不锈钢材质的电加热管本体1,其内部设有电阻丝,电阻丝与电加热管本体1之间填充氧化镁粉;在电加热管本体的外表面镀有一层厚度为1~10μm的类金刚石薄膜层2。
类金刚石薄膜层2是利用磁过滤直流真空阴极弧沉积技术制备的,与作为基体的不锈钢材质之间结合强度高,且可通过控制电镀时间长短及施加于基体的负偏压的大小来调整镀层厚度及表面质量。类金刚石薄膜的硬度高、致密度高、热稳定性好且导热效率高,能够提高电加热管的耐蚀性及表面质量,从而有效提升电热管的使用寿命。
本发明中,前述耐蚀电加热管的加工方法包括下述步骤:
(1)基体抛光清洗
对不锈钢材质的、已装填氧化镁粉并折弯成型后的电加热管本体1的外表面进行打磨、抛光,用丙酮和酒精清洗20min后烘干;
(2)氩离子溅射清洗
将清洗后的电加热管本体1置于抽真空设备中,先通入纯度大于99.995%的氩气进行换气清洗,再对电加热管本体进行10分钟的氩离子辉光溅射,去除外表面的脏污与氧化层;
(3)电加热管装填
在电加热管本体1内部装入电阻丝和氧化镁粉后,根据预设形状进行折弯;
(4)类金刚石薄膜沉积
以电加热管本体1为基体、纯度大于99.99%的石墨作为阴极,在保护气体流量40sccm、基体偏压200伏特的条件下,通过直流真空阴极弧放电产生碳等离子体;利用磁过滤方法得到纯的碳离子束,对电加热管本体1的外表面镀膜2小时后,得到具有类金刚石薄膜层2的耐蚀电加热管产品。
本发明不局限于上述实施方式,有关技术领域的技术人员,在不脱离本发明的保护范围内可做出的变化或变形,如:将加热管本体材料换为铝、铜合金,或对参数作出些微调整等,所有等同的技术方案也应属于本发明的保护范畴。
Claims (5)
1.一种具有类金刚石薄膜层的耐蚀电加热管,包括金属材质的电加热管本体,其内部设有电阻丝,电阻丝与电加热管本体之间填充氧化镁粉;其特征在于,在电加热管本体的外表面镀有一层厚度为1~10μm的类金刚石薄膜层。
2.根据权利要求1所述的耐蚀电加热管,其特征在于,所述电加热管本体是不锈钢、铝合金或铜合金材质的电加热管本体。
3.权利要求1所述耐蚀电加热管的加工方法,其特征在于,包括下述步骤:
(1)基体抛光清洗
对不锈钢材质的、已装填氧化镁粉并折弯成型后的电加热管本体的外表面进行打磨、抛光,用丙酮和酒精清洗20min后烘干;
(2)惰性离子溅射清洗
将清洗后的电加热管本体置于真空设备中,先通入保护气体进行换气清洗,再对电加热管本体进行10分钟的氩离子辉光溅射,去除外表面的脏污与氧化层;
(3)电加热管装填
在电加热管本体内部装入电阻丝和氧化镁粉后,根据预设形状进行折弯;
(4)类金刚石薄膜沉积
以电加热管本体为基体、石墨作为阴极,在保护气体流量40sccm、基体偏压200伏特的条件下,通过阴极真空弧放电产生碳等离子体;利用磁过滤方法得到纯的碳离子束,对电加热管本体的外表面镀膜2小时后,得到具有类金刚石薄膜层的耐蚀电加热管产品。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述石墨阴极纯度大于99.99%。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述保护气体是指氩气,纯度大于99.995%。
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