CN109294297B - 一种热管涂层、其制备方法及制备的热管 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种热管涂层，所述涂层由粉末原料和液态原料形成，所述粉末原料具体为纳米钛粉、氧化镁粉、二氧化硅粉，所述液态原料具体为纳米钛溶胶，上述原料的重量份为：纳米钛粉20‑30重量份；氧化镁粉30‑40重量份；二氧化硅粉20‑30重量份；纳米钛溶胶10‑20重量份。本申请还提供一种上述热管涂层的制备方法。本申请还提供一种包括上述涂层的热管。本申请提供的热管涂层及热管，具有良好的热稳定性和热绝缘性，且抗腐蚀、抗水垢、抗冲击能力良好。

Description

一种热管涂层、其制备方法及制备的热管
技术领域
本申请涉及涂层技术领域，特别是涉及一种热管涂层、其制备方法及制备的热管。
背景技术
管状电热元件是一种专门将电能转化为热能的电器元件。管状电热元件以金属管为外壳，沿管内中心轴向布置电热丝，并在管内空隙填充导热的氧化镁砂，可以用于加热空气，金属模具和各种液体。
为了维持和改善管状电热元件的性能，尤其是在高温下稳定工作的性能，常在金属管外侧设置涂层。涂层需要在热稳定性、热绝缘性、抗腐蚀性能、抗水垢性能、抗冲击性能等各方面满足管状电热元件的需求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的第一个目的为提供一种热管涂层；本发明的第二个目的为提供一种上述热管涂层的制备方法；本发明的第三个目的为提供一种热管。本申请提供的热管涂层及热管，具有良好的热稳定性和热绝缘性，且抗腐蚀、抗水垢、抗冲击能力良好。
本发明提供的技术方案如下：
一种热管涂层，所述涂层由粉末原料和液态原料形成，所述粉末原料具体为纳米钛粉、氧化镁粉、二氧化硅粉，所述液态原料具体为纳米钛溶胶，上述原料的重量份为：纳米钛粉20-30重量份；氧化镁粉30-40重量份；二氧化硅粉20-30重量份；纳米钛溶胶10-20重量份。
优选地，上述原料的重量份为：纳米钛粉22-28重量份；氧化镁粉32-38重量份；二氧化硅粉22-28重量份；纳米钛溶胶12-18重量份。
优选地，所述纳米钛粉的粒径小于等于50nm；和/或，
所述氧化镁粉过325目-400目筛；和/或，
所述二氧化硅粉过325目-400目筛。
一种制备上述任一项所述的热管涂层的方法，包括以下步骤：
a、对待涂装工件进行预处理；
b、将粉末原料纳米钛粉、氧化镁粉、二氧化硅粉混匀，加入矽沙中，使用喷砂工艺，喷涂至所述待涂装工件表面，然后将喷涂后的工件在700-1200℃进行第一烘烤，然后冷却；
c、将冷却后的工件浸入纳米钛溶胶中，然后取出风干，再在400-650℃进行第二烘烤，冷却，即形成所述涂层。
优选地，将步骤b和步骤c重复2-5次，最终形成所述涂层。
优选地，步骤b中，所述喷砂工艺的喷砂时间为20-40min。
优选地，所述第一烘烤的温度为800-850℃，所述第一烘烤的时间为15-60min；和/或，
所述第二烘烤的温度为550-600℃，所述第二烘烤的时间为5-30min。
优选地，步骤a中，所述预处理具体为酸洗、漂洗。
优选地，步骤c中，纳米钛溶胶的质量百分浓度为15-30％，工件浸入纳米钛溶胶中的时间为3-10min。
一种热管，包括管壳和管壳外表的涂层，其特征在于，所述涂层具体为上述任一项所述的热管涂层，或所述涂层具体为上述任一项所述的方法所形成的涂层。
为满足管状加热元件的使用需求，本申请提供一种热管涂层，所述涂层由粉末原料和液态原料形成，所述粉末原料具体为纳米钛粉、氧化镁粉、二氧化硅粉，所述液态原料具体为纳米钛溶胶，上述原料的重量份为：纳米钛粉20-30重量份；氧化镁粉30-40重量份；二氧化硅粉20-30重量份；纳米钛溶胶10-20重量份。本申请提供的热管涂层，具有以下优点：
第一，较高的热稳定性和热绝缘性，在800℃的表面温度下，0.1mm厚的涂层即可达到1500V，3小时的耐压等级。
第二，具有较好的抗腐蚀能力，在pH值为-3～+5的各类溶液中，均不发生明显化学反应。
第三，具有较强抗水垢的特性。在硬度较高的地下水中，连续工作1000小时，涂层表面无明显水垢附着。
第四，具有较好的附着性能和抗冲击能力。垂直抗冲击压力达到75N/cm2。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
本发明实施例提供一种热管涂层，所述涂层由粉末原料和液态原料形成，所述粉末原料具体为纳米钛粉、氧化镁粉、二氧化硅粉，所述液态原料具体为纳米钛溶胶，上述原料的重量份为：纳米钛粉20-30重量份；氧化镁粉30-40重量份；二氧化硅粉20-30重量份；纳米钛溶胶10-20重量份。
为满足管状加热元件的使用需求，本申请提供一种热管涂层，所述涂层由粉末原料和液态原料形成，所述粉末原料具体为纳米钛粉、氧化镁粉、二氧化硅粉，所述液态原料具体为纳米钛溶胶，上述原料的重量份为：纳米钛粉20-30重量份；氧化镁粉30-40重量份；二氧化硅粉20-30重量份；纳米钛溶胶10-20重量份。本申请提供的热管涂层，具有以下优点：
第一，较高的热稳定性和热绝缘性，在800℃的表面温度下，0.1mm厚的涂层即可达到1500V，3小时的耐压等级。
第二，具有较好的抗腐蚀能力，在pH值为-3～+5的各类溶液中，均不发生明显化学反应。
第三，具有较强抗水垢的特性。在硬度较高的地下水中，连续工作1000小时，涂层表面无明显水垢附着。
第四，具有较好的附着性能和抗冲击能力。垂直抗冲击压力达到75N/cm2。
优选地，上述原料的重量份为：纳米钛粉22-28重量份；氧化镁粉32-38重量份；二氧化硅粉22-28重量份；纳米钛溶胶12-18重量份。
优选地，所述纳米钛粉的粒径小于等于50nm；和/或，
所述氧化镁粉过325目-400目筛；和/或，
所述二氧化硅粉过325目-400目筛。
使用粒径小于等于50nm的纳米钛粉、以及粒径在325目-400目筛之间的氧化镁粉和/或二氧化硅粉，便于涂层在热管表面成型和附着。
一种制备上述任一项所述的热管涂层的方法，包括以下步骤：
a、对待涂装工件进行预处理；
b、将粉末原料纳米钛粉、氧化镁粉、二氧化硅粉混匀，加入矽沙中，使用喷砂工艺，喷涂至所述待涂装工件表面，然后将喷涂后的工件在700-1200℃进行第一烘烤，然后冷却；
c、将冷却后的工件浸入纳米钛溶胶中，然后取出风干，再在400-650℃进行第二烘烤，冷却，即形成所述涂层。
本申请还提供一种制备上述任一项所述的热管涂层的方法，将带涂装的工件(如热管)表面进行预处理，除去工件表面锈迹、油渍等杂质后，进入涂层形成的步骤。将粉末原料纳米钛粉、氧化镁粉、二氧化硅粉混匀，加入矽沙中，使用喷砂工艺，喷涂至所述待涂装工件表面，由于矽沙的成分也是二氧化硅，与纳米钛粉、氧化镁粉、二氧化硅粉混合在一起进行喷砂，可以在涂层形成过程中尽量减少杂质的带入，同时通过合理控制喷砂的压力流量，不会对工件表面造成不良影响。使用喷砂工艺，矽砂和粉末原料的配比没有严格的限制，矽沙起到的是将粉末原料带动喷射至工件表面的作用。粉末原料中只有极少的一部分会附着在工件表面，可以形成所需的极薄的涂层。将喷砂后的工件在700-1200℃进行第一烘烤，使得粉末原料在工件表面牢固附着，然后在冷却后，浸入纳米钛溶胶中，然后取出风干，再在400-650℃进行第二烘烤，冷却，即形成所述涂层。最终在工件表面形成的涂层中，各粉末原料与液体原料的比例符合上述比例范围的要求。
优选地，将步骤b和步骤c重复2-5次，最终形成所述涂层。
优选将步骤b和步骤c的喷砂-第一烘烤-冷却-浸入纳米钛溶胶-风干-第二烘烤的操作重复2-5次、优选2-3次，使得工件表面均匀附着粉末原料，并且厚度增加，以提高最终形成的涂层的性能。
优选地，步骤b中，所述喷砂工艺的喷砂时间为20-40min。
优选喷砂工艺的喷砂时间为20-40min、更优选30-35min，喷砂操作在常温下进行即可。
优选地，所述第一烘烤的温度为800-850℃，所述第一烘烤的时间为15-60min；和/或，
所述第二烘烤的温度为550-600℃，所述第二烘烤的时间为5-30min。
作为优选，所述第一烘烤的温度为800-850℃，所述第一烘烤的时间为15-60min、更优选20-30min。优选第一烘烤为恒温烘烤。作为优选，所述第二烘烤的温度为550-600℃，所述第二烘烤的时间为5-30min、更优选15-20min。优选第二烘烤为恒温烘烤。
优选地，步骤a中，所述预处理具体为酸洗、漂洗。
作为优选，所述预处理具体为酸洗、漂洗，以顺利除去工件表面锈迹、油渍。如果工件表面的光滑度不符合要求，在进行酸洗、漂洗的预处理之前，还可以增加抛光的步骤。
优选地，步骤c中，纳米钛溶胶的质量百分浓度为15-30％，工件浸入纳米钛溶胶中的时间为3-10min。
作为优选，步骤c中，纳米钛溶胶的质量百分浓度为15-30％、优选20-25％，工件浸入纳米钛溶胶中的时间为3-10min、优选为5-7min。工件浸入纳米钛溶胶中的温度为常温即可。纳米钛溶胶的用量需要能够将工件浸没，以使得工件各表面均接触到纳米钛溶胶。经浸入、风干、第二烘烤、冷却后工件表面附着的纳米钛溶胶的含量符合上述比例范围的要求。
一种热管，包括管壳和管壳外表的涂层，其特征在于，所述涂层具体为上述任一项所述的热管涂层，或所述涂层具体为上述任一项所述的方法所形成的涂层。
本申请还提供一种热管，包括管壳和管壳外表的涂层，其特征在于，所述涂层具体为上述任一项所述的热管涂层，或所述涂层具体为上述任一项所述的方法所形成的涂层。管壳材料可以是铜、铝、铁、不锈钢中的任一种，优选为不绣钢。
实施例1
一种热管涂层，所述涂层由粉末原料和液态原料形成，所述粉末原料具体为纳米钛粉、氧化镁粉、二氧化硅粉，所述液态原料具体为纳米钛溶胶，上述原料的重量份为：纳米钛粉25重量份；氧化镁粉35重量份；二氧化硅粉25重量份；纳米钛溶胶25重量份。
其中所述纳米钛粉的粒径小于等于50nm；所述氧化镁粉过400目筛；所述二氧化硅粉过325目目筛。
制备方法，包括以下步骤：
a、对待涂装工件进行酸洗、漂洗的预处理；
b、将上述重量份的粉末原料纳米钛粉、氧化镁粉、二氧化硅粉混匀，加入矽沙中，使用喷砂工艺，喷涂至所述待涂装工件表面，喷砂时间为30min，然后将喷涂后的工件在800℃进行第一烘烤，第一烘烤时间为30min；然后冷却；
c、将冷却后的工件浸入质量百分浓度为20％纳米钛溶胶中，浸入时间为5min，然后取出风干，再在600℃进行第二烘烤，第二烘烤时间为15min，然后冷却，然后将步骤b和步骤c的喷砂、第一烘烤、冷却、浸入纳米钛溶胶、第二烘烤的步骤重复一次，即形成所述涂层。
将实施例1得到的热管进行标准耐压测试，结果是在厚度小于0.8mm，温度达到800摄氏度时，涂层的绝缘等级还可以达到直流1500V，3小时漏电电流小于15mA。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种热管涂层，其特征在于，所述涂层由粉末原料和液态原料形成，所述粉末原料具体为纳米钛粉、氧化镁粉、二氧化硅粉，所述液态原料具体为纳米钛溶胶，上述原料的重量份为：纳米钛粉20-30重量份；氧化镁粉30-40重量份；二氧化硅粉20-30重量份；纳米钛溶胶10-20重量份；所述粉末原料经喷砂工艺，喷涂至待涂装工件表面，然后在700-1200℃进行第一烘烤；冷却后浸入纳米钛溶胶中，取出风干，再在400-650℃进行第二烘烤，冷却，形成所述涂层。
2.根据权利要求1所述的热管涂层，其特征在于，上述原料的重量份为：纳米钛粉22-28重量份；氧化镁粉32-38重量份；二氧化硅粉22-28重量份；纳米钛溶胶12-18重量份。
3.根据权利要求1-2中任一项所述的热管涂层，其特征在于，所述纳米钛粉的粒径小于等于50nm；和/或，
所述氧化镁粉过325目-400目筛；和/或，
所述二氧化硅粉过325目-400目筛。
4.一种制备权利要求1-3中任一项所述的热管涂层的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、对待涂装工件进行预处理；
b、将粉末原料纳米钛粉、氧化镁粉、二氧化硅粉混匀，加入矽沙中，使用喷砂工艺，喷涂至所述待涂装工件表面，然后将喷涂后的工件在700-1200℃进行第一烘烤，然后冷却；
c、将冷却后的工件浸入纳米钛溶胶中，然后取出风干，再在400-650℃进行第二烘烤，冷却，即形成所述涂层。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将步骤b和步骤c重复2-5次，最终形成所述涂层。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤b中，所述喷砂工艺的喷砂时间为20-40min。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一烘烤的温度为800-850℃，所述第一烘烤的时间为15-60min；和/或，
所述第二烘烤的温度为550-600℃，所述第二烘烤的时间为5-30min。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤a中，所述预处理具体为酸洗、漂洗、抛光。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤c中，纳米钛溶胶的质量百分浓度为15-30％，工件浸入纳米钛溶胶中的时间为3-10min。
10.一种热管，包括管壳和管壳外表的涂层，其特征在于，所述涂层具体为权利要求1-3中任一项所述的热管涂层，或所述涂层具体为权利要求4-9中任一项所述的方法所形成的涂层。
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