CN110315062B - 一种金属陶瓷复合材料热水器内胆及其制备方法和热水器 - Google Patents

一种金属陶瓷复合材料热水器内胆及其制备方法和热水器 Download PDF

Info

Publication number
CN110315062B
CN110315062B CN201810293049.9A CN201810293049A CN110315062B CN 110315062 B CN110315062 B CN 110315062B CN 201810293049 A CN201810293049 A CN 201810293049A CN 110315062 B CN110315062 B CN 110315062B
Authority
CN
China
Prior art keywords
water heater
powder
metal
heater liner
composite material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810293049.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110315062A (zh
Inventor
刘通
王龙强
姚菲菲
雒潇
李玉祥
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qingdao Haier Smart Technology R&D Co Ltd
Haier Smart Home Co Ltd
Original Assignee
Qingdao Haier Smart Technology R&D Co Ltd
Haier Smart Home Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qingdao Haier Smart Technology R&D Co Ltd, Haier Smart Home Co Ltd filed Critical Qingdao Haier Smart Technology R&D Co Ltd
Priority to CN201810293049.9A priority Critical patent/CN110315062B/zh
Publication of CN110315062A publication Critical patent/CN110315062A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110315062B publication Critical patent/CN110315062B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/10—Metallic powder containing lubricating or binding agents; Metallic powder containing organic material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F3/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/10—Sintering only
    • B22F3/1017—Multiple heating or additional steps
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C30/00—Alloys containing less than 50% by weight of each constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C32/00—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ
    • C22C32/001—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides
    • C22C32/0015—Non-ferrous alloys containing at least 5% by weight but less than 50% by weight of oxides, carbides, borides, nitrides, silicides or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides, whether added as such or formed in situ with only oxides with only single oxides as main non-metallic constituents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H9/00—Details
    • F24H9/0005—Details for water heaters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

本发明公开了一种金属陶瓷复合材料热水器内胆及其制备方法和热水器。本发明的热水器内胆为一体成型设置，热水器内胆由Fe‑Ni‑Cr/Al2O3复合材料经过浇注、脱脂烧结和烧结成型而成；Fe‑Ni‑Cr/Al2O3复合材料包括以下质量份的原料：铁粉57‑63份、镍粉37‑43份、铬铁粉末5‑10份、Al2O3陶瓷粉末36‑50份、有机粘结剂16‑28份；本发明还提供了该热水器内胆的制备方法。本发明的热水器内胆具有金属和陶瓷的双重性能，不仅具备良好的保温、耐压和防腐蚀防氧化性能，也大大提高了内胆的强度和韧性，这是一种无需焊接的“无缝”内胆，安全性和耐用性进一步增强，延长了热水器的整体使用寿命。

Description

一种金属陶瓷复合材料热水器内胆及其制备方法和热水器
技术领域
本发明属于热水器的技术领域，特别是指一种金属陶瓷复合材料热水器内胆及其制备方法和热水器。
背景技术
目前，现有的热水器大多数是储水式热水器，这种储水式热水器需要具有一定容量的贮水内胆。内胆是决定这种储水式热水器品质和寿命的核心部件，一旦损坏难以修复，这种热水器的内胆必须具备保温、耐压、耐腐蚀、不易结垢和不渗水等特性。内胆的寿命主要取决于其材质和制造工艺，现有的内胆主要有：镀锌板内胆、不锈钢内胆、热镀锌覆防锈树脂内胆、搪瓷内胆以及水晶玻璃(合成塑料)内胆等，其中，搪瓷内胆目前使用较为普遍，其是在焊接好的钢板的内表面上涂烧一层无机陶瓷釉而制成的具有搪瓷层的内胆，简称搪瓷内胆。
这种搪瓷内胆具备较好的保温和耐压能力，搪瓷层的存在也提高了其防腐蚀性能。但是，这种内胆的加工工艺要求较高，生产过程中需要多次焊接，并且，搪瓷层容易产生气泡或针眼；同时，由于搪瓷层自身脆性较大，震动和碰撞容易使其产生磷爆现象；搪瓷层长时间浸泡在热水中，也会使得搪瓷层逐渐溶解剥落或出现微小裂缝，使得内胆生锈腐蚀，加快了内胆的生锈和腐蚀速度；此外，焊缝处的搪瓷层容易涂烧不均匀，造成其表面不光滑，这也会使内胆出现腐蚀和漏水等现象，使用寿命短。
发明内容
本发明提供一种金属陶瓷复合材料热水器内胆及其制备方法和热水器，解决了现有技术中的热水器内胆容易生锈腐蚀而影响其安全性和使用寿命的问题。
本发明的一种金属陶瓷复合材料热水器内胆，其主要是通过以下技术方案加以实现的：所述热水器内胆为一体成型设置，所述热水器内胆由Fe-Ni-Cr/Al2O3复合材料经过浇注、脱脂烧结和烧结成型而成；所述Fe-Ni-Cr/Al2O3复合材料包括以下质量份的原料：铁粉57-63份、镍粉37-43份、铬铁粉末5-10份、Al2O3陶瓷粉末36-50份、有机粘结剂16-28份。
本发明的热水器内胆具有金属和陶瓷的双重性能，由Fe-Ni-Cr/Al2O3复合材料经过浇注、脱脂烧结和烧结成型而一体成型，这是一种无需焊接的“无缝”内胆，完全避免了气泡和针眼，陶瓷粉末与金属粉末融为一体，不会出现分层现象，不会出现陶瓷层磷爆、剥落和裂缝现象，内胆表面光滑，厚度均匀一致，不会出现生锈、腐蚀和漏水现象；不仅具备良好的保温、耐压和防腐蚀防氧化性能，也大大提高了内胆的强度和韧性，安全性和耐用性进一步增强，延长了热水器的整体使用寿命。
作为一种优选的实施方案，所述热水器内胆包括以下质量百分含量的成分：Al2O323-28％、Fe 51-58％、Ni 15-20％、Cr 11-18％。本发明的热水器内胆由Al2O3陶瓷和Fe、Ni、Cr金属元素组成，Al2O3陶瓷与Fe、Ni和Cr金属元素混合均匀一致，并融为一体，其之间形成强烈的化学键作用，无分层、过渡层和微裂纹，Fe、Ni和Cr金属元素形成分布在Al2O3陶瓷基体中合金，该合金在Al2O3陶瓷中均匀分布，同时，Fe、Ni和Cr三种金属元素在合金中也呈均匀分布，大大提高了热水器内胆的强度。
作为一种优选的实施方案，所述热水器内胆的硬度为190-220HB，所述热水器内胆的断裂韧性为160-180MN/m3/2，所述热水器内胆的耐压强度为2.4-3.0MPa。本发明的热水器内胆的硬度高于目前储水式热水器内胆所使用的搪瓷内胆的硬度，同时，其断裂韧性优于搪瓷内胆的断裂韧性，耐压强度高，在密封注水加热时，无需加入镁棒即表现出优于现有热水器内胆即搪瓷内胆的耐腐蚀性能，大大延长了其使用寿命。
本发明的一种金属陶瓷复合材料热水器内胆的制备方法，其主要是通过以下技术方案加以实现的：包括以下步骤：1)取铁粉和镍粉，混合均匀，得混合粉末，其中，铁粉在混合粉末中的质量百分含量为57-63％，镍粉在混合粉末中的质量百分含量为37-43％；2)取铬铁粉末，添加到步骤1)所得的混合粉末中，添加质量为混合粉末总质量的5-10％，混合均匀，得金属粉末；3)取有机粘结剂，添加到步骤2)所得的金属粉末中，添加质量为金属粉末总质量的15-25％，球磨，球磨时间不少于24h，得金属浆料；4)取Al2O3陶瓷粉末，添加至步骤3)所得的金属浆料中，添加质量为金属粉末总质量的35-45％，继续球磨，球磨时间不少于12h，得金属-陶瓷混合浆料；5)将步骤4)所得的金属-陶瓷混合浆料注入热水器内胆模具中，浇注成型，干燥，得生坯；6)将步骤5)所得的生坯，于900-1000℃下，脱脂烧结至少4h，然后，在惰性气体的保护作用下，加热到1200-1300℃，保温2-3h，烧结成型，得热水器内胆。
本发明的热水器内胆的制备方法以Fe粉、Ni粉和铬铁粉末为金属原料，在有机粘结剂的作用下，经过球磨之后，添加Al2O3陶瓷粉末，继续球磨，然后，经过浇注、脱脂烧结和烧结定型直接形成热水器内胆，金属粉末与Al2O3陶瓷粉末得到了充分混合，均匀一致，在脱脂烧结和烧结定型过程中直接形成合金，并与Al2O3陶瓷通过化学键紧密结合在一起；其工艺流程短，原料价廉易得，取材方便，无需预先熔炼合金，也无需渗透工序，操作简单，便于控制，耗时短，生产效率高，实现了Fe-Ni-Cr/Al2O3复合材料大规模生产热水器内胆，有利于成型各种型号的热水器内胆。
作为一种优选的实施方案，所述步骤6)中，脱脂烧结的具体步骤为：首先，以每分钟10℃的升温速度升温至800℃，保温至少1h，然后，以每分钟10-15℃的升温速度升温至900-1000℃保温至少4h；脱脂烧结完毕之后，按照每分钟10℃的升温速率升温至烧结成型温度。这种程序升温的方法使热水器内胆生坯逐渐加热至脱脂烧结的温度，一方面，有利于生坯温度的平稳过渡，另一方面，有利于生坯中的有机粘结剂快速氧化并去除，强化了Al2O3陶瓷与Fe粉、Ni粉和铬铁粉末之间的相互作用；脱脂烧结完毕之后，再次采用程序升温的方法将温度升高至烧结定型温度，使脱脂后的坯体缓慢过渡到烧结定型，进一步强化Fe粉、Ni粉和铬铁粉末之间的相互作用，增强了Fe-Ni-Cr合金与Al2O3陶瓷之间的作用力，从而得到高强度的热水器内胆。
作为一种优选的实施方案，所述步骤3)中，有机粘结剂为石蜡和羧甲基纤维素钠的混合物，石蜡与羧甲基纤维素钠的质量比为1-2:1。有机粘结剂在Fe粉、Ni粉和铬铁粉末球磨过程中及其与Al2O3陶瓷球磨的过程中起到分散剂的作用，使其混合充分，成分均匀一致；这两种有机粘结剂粘结性能好，对环境无污染，使用方便。
作为一种优选的实施方案，所述步骤2)中，铬铁粉末为中碳铬铁粉末，所述中碳铬铁粉末为FeCr55C100粉末。铬铁是铬和铁组成的铁合金，是炼钢的重要合金添加剂，铬铁按不同含碳量分为高碳铬铁(含碳为4-8％)、中碳铬铁(含碳为0.5-4％)、低碳铬铁(含碳为0.15-0.50％)、微碳铬铁(含碳为0.06％)和超微碳铬铁(含碳小于0.03％)等，中碳铬铁有FeCr55C100、FeCr55C200、FeCr55C400等牌号，本发明选用FeCr55C100牌号的中碳铬铁，其Fe、Cr和C含量适宜，便于调节热水器内胆中Fe、Ni和Cr的含量，使用方便。
作为一种优选的实施方案，所述中碳铬铁粉末的粒径大小为5-20μm。本发明选用5-20μm大小的FeCr55C100粉末，其粒度大小适中，球磨方便，容易与铁粉和镍粉混合，也更容易融入Al2O3陶瓷的内部；本发明中铁粉、镍粉和Al2O3陶瓷均选用市售的常用粒径，铁粉的平均粒径大小约为120μm，镍粉的平均粒径大小约为90μm，Al2O3陶瓷的平均粒径大小约为70μm。
作为一种优选的实施方案，所述步骤3)和所述步骤4)中，球磨是在行星式球磨机中进行，球磨时的转速为550-650r/min，球料比为1:3-4。行星式球磨机使用方便，球料混合均匀，球磨转速容易控制，使用效果好。
本发明的一种热水器，其主要是通过以下技术方案加以实现的：包括根据上面任意一项所述的金属陶瓷复合材料热水器内胆。本发明的热水器采用了一种无需焊接的“无缝”内胆，这种热水器内胆兼具金属和陶瓷的双重性能，不仅具备良好的保温、耐压和防腐蚀防氧化性能，也大大提高了内胆的强度和韧性，安全性和耐用性进一步增强，使用寿命长。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的热水器内胆具有金属和陶瓷的双重性能，由Fe-Ni-Cr/Al2O3复合材料经过浇注、脱脂烧结和烧结成型而一体成型，这是一种无需焊接的“无缝”内胆，完全避免了气泡和针眼，陶瓷粉末与金属粉末融为一体，不会出现分层现象，不会出现陶瓷层磷爆、剥落和裂缝现象，内胆表面光滑，厚度均匀一致，不会出现生锈、腐蚀和漏水现象；不仅具备良好的保温、耐压和防腐蚀防氧化性能，也大大提高了内胆的强度和韧性，安全性和耐用性进一步增强，延长了热水器的整体使用寿命。本发明的热水器内胆的制备方法仅经过了球磨、浇注、烧结三个步骤，工艺流程短，原料价廉易得，取材方便，无需预先熔炼合金，也无需渗透工序，操作简单，便于控制，耗时短，生产效率高，实现了Fe-Ni-Cr/Al2O3复合材料大规模生产热水器内胆，有利于成型各种型号的热水器内胆。
具体实施方式
下面将结合本发明的具体实施例对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的一种金属陶瓷复合材料热水器内胆，所述热水器内胆为一体成型设置，所述热水器内胆由Fe-Ni-Cr/Al2O3复合材料经过浇注、脱脂烧结和烧结成型而成；所述Fe-Ni-Cr/Al2O3复合材料包括以下质量份的原料：铁粉57-63份、镍粉37-43份、铬铁粉末5-10份、Al2O3陶瓷粉末36-50份、有机粘结剂16-28份。
作为一种优选的实施方案，所述热水器内胆包括以下质量百分含量的成分：Al2O323-28％、Fe 51-58％、Ni 15-20％、Cr 11-18％。
作为一种优选的实施方案，所述热水器内胆的硬度为190-220HB，所述热水器内胆的断裂韧性为160-180MN/m3/2，所述热水器内胆的耐压强度为2.4-3.0MPa。
本发明的一种金属陶瓷复合材料热水器内胆的制备方法，包括以下步骤：1)取铁粉和镍粉，混合均匀，得混合粉末，其中，铁粉在混合粉末中的质量百分含量为57-63％，镍粉在混合粉末中的质量百分含量为37-43％；2)取铬铁粉末，添加到步骤1)所得的混合粉末中，添加质量为混合粉末总质量的5-10％，混合均匀，得金属粉末；3)取有机粘结剂，添加到步骤2)所得的金属粉末中，添加质量为金属粉末总质量的15-25％，球磨，球磨时间不少于24h，得金属浆料；4)取Al2O3陶瓷粉末，添加至步骤3)所得的金属浆料中，添加质量为金属粉末总质量的35-45％，继续球磨，球磨时间不少于12h，得金属-陶瓷混合浆料；5)将步骤4)所得的金属-陶瓷混合浆料注入热水器内胆模具中，浇注成型，干燥，得生坯；6)将步骤5)所得的生坯，于900-1000℃下，脱脂烧结至少4h，然后，在惰性气体的保护作用下，加热到1200-1300℃，保温2-3h，烧结成型，得热水器内胆。
作为一种优选的实施方案，所述步骤6)中，脱脂烧结的具体步骤为：首先，以每分钟10℃的升温速度升温至800℃，保温至少1h，然后，以每分钟10-15℃的升温速度升温至900-1000℃保温至少4h；脱脂烧结完毕之后，按照每分钟10℃的升温速率升温至烧结成型温度。
作为一种优选的实施方案，所述步骤3)中，有机粘结剂为石蜡和羧甲基纤维素钠的混合物，石蜡与羧甲基纤维素钠的质量比为1-2:1。
作为一种优选的实施方案，所述步骤2)中，铬铁粉末为中碳铬铁粉末，所述中碳铬铁粉末为FeCr55C100粉末。
作为一种优选的实施方案，所述中碳铬铁粉末的粒径大小为5-20μm。
作为一种优选的实施方案，所述步骤3)和所述步骤4)中，球磨是在行星式球磨机中进行，球磨时的转速为550-650r/min，球料比为1:3-4。
本发明的一种热水器，包括根据上面任意一项所述的金属陶瓷复合材料热水器内胆。
实施例一
本发明的一种金属陶瓷复合材料热水器内胆的制备方法，包括以下步骤：
1)取铁粉和镍粉，混合均匀，得混合粉末，其中，铁粉在混合粉末中的质量百分含量为60％，镍粉在混合粉末中的质量百分含量为40％；
2)取铬铁粉末，添加到步骤1)所得的混合粉末中，添加质量为混合粉末总质量的5％，混合均匀，得金属粉末；
3)取有机粘结剂，添加到步骤2)所得的金属粉末中，添加质量为金属粉末总质量的15％，球磨，球磨时间为24h，得金属浆料；
4)取Al2O3陶瓷粉末，添加至步骤3)所得的金属浆料中，添加质量为金属粉末总质量的35％，继续球磨，球磨时间为12h，得金属-陶瓷混合浆料；
5)将步骤4)所得的金属-陶瓷混合浆料注入热水器内胆模具中，浇注成型，干燥，得生坯；
6)将步骤5)所得的生坯，于900℃下，脱脂烧结4h，然后，在惰性气体的保护作用下，加热到1200℃，保温2h，烧结成型，得热水器内胆。
实施例二
本发明的一种金属陶瓷复合材料热水器内胆的制备方法，包括以下步骤：
1)取铁粉和镍粉，混合均匀，得混合粉末，其中，铁粉在混合粉末中的质量百分含量为57％，镍粉在混合粉末中的质量百分含量为43％；
2)取粒径大小为12μm的FeCr55C100粉末，添加到步骤1)所得的混合粉末中，添加质量为混合粉末总质量的10％，混合均匀，得金属粉末；
3)取有机粘结剂，有机粘结剂为石蜡和羧甲基纤维素钠的混合物，其中，石蜡与羧甲基纤维素钠的质量比为1.5:1，添加到步骤2)所得的金属粉末中，添加质量为金属粉末总质量的25％，在行星式球磨机中进行球磨，球磨时间为48h，得金属浆料；
4)取Al2O3陶瓷粉末，添加至步骤3)所得的金属浆料中，添加质量为金属粉末总质量的45％，继续球磨，球磨时间为24h，得金属-陶瓷混合浆料；
5)将步骤4)所得的金属-陶瓷混合浆料注入热水器内胆模具中，浇注成型，干燥，得生坯；
6)将步骤5)所得的生坯，于1000℃下，脱脂烧结8h，然后，在惰性气体的保护作用下，加热到1300℃，保温3h，烧结成型，得热水器内胆。
实施例三
本发明的一种金属陶瓷复合材料热水器内胆的制备方法，包括以下步骤：
1)取铁粉和镍粉，混合均匀，得混合粉末，其中，铁粉在混合粉末中的质量百分含量为63％，镍粉在混合粉末中的质量百分含量为37％；
2)取取粒径大小为8μm的FeCr55C100粉末，添加到步骤1)所得的混合粉末中，添加质量为混合粉末总质量的8％，混合均匀，得金属粉末；
3)取有机粘结剂，添加到步骤2)所得的金属粉末中，添加质量为金属粉末总质量的20％，在行星式球磨机进行球磨，球磨时间为72h，得金属浆料；
4)取Al2O3陶瓷粉末，添加至步骤3)所得的金属浆料中，添加质量为金属粉末总质量的40％，继续球磨，球磨时间为48h，得金属-陶瓷混合浆料；
5)将步骤4)所得的金属-陶瓷混合浆料注入热水器内胆模具中，浇注成型，干燥，得生坯；
6)将步骤5)所得的生坯，于950℃下，脱脂烧结12h，然后，在惰性气体的保护作用下，加热到1250℃，保温2.5h，烧结成型，得热水器内胆。
将本发明实施例一至实施例三所得的三个热水器内胆和现有的带有搪瓷层的热水器内胆(简称搪瓷内胆)分别进行性能测试实验，包括硬度、断裂韧性、耐压强度和耐腐蚀情况，实验结果列入表1，其中，硬度在济南五星仪器厂出品的HB-3000B型布氏硬度计上进行测试，断裂韧性采用压痕法测试，耐压强度采用海域/HYRS015型热水器内胆耐压测试台进行测试，耐腐蚀情况测试是在热水器内胆中注满水，并加热到75℃，在不使用镁棒的情况下，持续使用三周，然后，肉眼观察热水器内胆的腐蚀情况。
表1不同热水器内胆的性能测试结果
样品 硬度 断裂韧性(MN/m3/2) 耐压强度 耐腐蚀情况
实施例一 195HB 163 2.4MPa 无
实施例二 210HB 176 2.7MPa 无
实施例三 203HB 170 2.5MPa 无
搪瓷内胆 170HB 120 2.1MPa 有
由表1可以看出，本发明所得的热水器内胆的硬度均在200HB左右，高于现有搪瓷内胆的硬度；本发明所得的热水器内胆的断裂韧性(KIC)为170MN/m3/2左右，优于现有搪瓷内胆的断裂韧性；本发明所得的热水器内胆的耐压强度为2.5MPa左右，优于现有搪瓷内胆的耐压强度；在进行耐腐蚀性检测中发现：本发明所得的热水器内胆在密封注水加热时，无需加入镁棒即表现出优于现有的搪瓷内胆的耐腐蚀性。因此，本发明所得的热水器内胆的使用寿命得到了延长，明显高于现有搪瓷内胆的使用寿命。
因此，与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的热水器内胆具有金属和陶瓷的双重性能，由Fe-Ni-Cr/Al2O3复合材料经过浇注、脱脂烧结和烧结成型而一体成型，这是一种无需焊接的“无缝”内胆，完全避免了气泡和针眼，陶瓷粉末与金属粉末融为一体，不会出现分层现象，不会出现陶瓷层磷爆、剥落和裂缝现象，内胆表面光滑，厚度均匀一致，不会出现生锈、腐蚀和漏水现象；不仅具备良好的保温、耐压和防腐蚀防氧化性能，也大大提高了内胆的强度和韧性，安全性和耐用性进一步增强，延长了热水器的整体使用寿命。本发明的热水器内胆的制备方法仅经过了球磨、浇注、烧结三个步骤，工艺流程短，原料价廉易得，取材方便，无需预先熔炼合金，也无需渗透工序，操作简单，便于控制，耗时短，生产效率高，实现了Fe-Ni-Cr/Al2O3复合材料大规模生产热水器内胆，有利于成型各种型号的热水器内胆。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种金属陶瓷复合材料热水器内胆，其特征在于：
所述热水器内胆为一体成型设置，所述热水器内胆由Fe-Ni-Cr/Al2O3复合材料经过浇注、脱脂烧结和烧结成型而成，所述Fe-Ni-Cr/Al2O3复合材料包括以下质量份的原料：铁粉57-63份、镍粉37-43份、铬铁粉末5-10份、Al2O3陶瓷粉末36-50份、有机粘结剂16-28份，有机粘结剂为石蜡和羧甲基纤维素钠的混合物，石蜡与羧甲基纤维素钠的质量比为1-2:1；
所述热水器内胆的制备方法包括以下步骤：
1）取铁粉和镍粉，混合均匀，得混合粉末，其中，铁粉在混合粉末中的质量百分含量为57-63%，镍粉在混合粉末中的质量百分含量为37-43%；
2）取铬铁粉末，添加到步骤1）所得的混合粉末中，添加质量为混合粉末总质量的5-10%，混合均匀，得金属粉末；
3）取有机粘结剂，添加到步骤2）所得的金属粉末中，添加质量为金属粉末总质量的15-25%，球磨，球磨时间不少于24h，得金属浆料；
4）取Al2O3陶瓷粉末，添加至步骤3）所得的金属浆料中，添加质量为金属粉末总质量的35-45%，继续球磨，球磨时间不少于12h，得金属-陶瓷混合浆料；
5）将步骤4）所得的金属-陶瓷混合浆料注入热水器内胆模具中，浇注成型，干燥，得生坯；
6）将步骤5）所得的生坯，于900-1000℃下，脱脂烧结至少4h，然后，在惰性气体的保护作用下，加热到1200-1300℃，保温2-3h，烧结成型，得热水器内胆。
2.根据权利要求1所述的金属陶瓷复合材料热水器内胆，其特征在于：
所述热水器内胆包括以下质量百分含量的成分：Al2O3 23-28%、Fe 51-58%、Ni 15-20%、Cr 11-18%。
3.根据权利要求1所述的金属陶瓷复合材料热水器内胆，其特征在于：
所述热水器内胆的硬度为190-220HB，所述热水器内胆的断裂韧性为160-180MN/m3/2，所述热水器内胆的耐压强度为2.4-3.0MPa。
4.根据权利要求1所述的金属陶瓷复合材料热水器内胆，其特征在于：
所述步骤6）中，脱脂烧结的具体步骤为：首先，以每分钟10℃的升温速度升温至800℃，保温至少1h，然后，以每分钟10-15℃的升温速度升温至900-1000℃保温至少4h；脱脂烧结完毕之后，按照每分钟10℃的升温速率升温至烧结成型温度。
5.根据权利要求1所述的金属陶瓷复合材料热水器内胆，其特征在于：
所述步骤2）中，铬铁粉末为中碳铬铁粉末，所述中碳铬铁粉末为FeCr55C100粉末。
6.根据权利要求5所述的金属陶瓷复合材料热水器内胆，其特征在于：
所述中碳铬铁粉末的粒径大小为5-20μm。
7.根据权利要求1所述的金属陶瓷复合材料热水器内胆，其特征在于：
所述步骤3）和所述步骤4）中，球磨是在行星式球磨机中进行，球磨时的转速为550-650r/min，球料比为1:3-4。
8.一种热水器，其特征在于：包括根据权利要求1-7中任意一项所述的金属陶瓷复合材料热水器内胆。
CN201810293049.9A 2018-03-30 2018-03-30 一种金属陶瓷复合材料热水器内胆及其制备方法和热水器 Active CN110315062B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810293049.9A CN110315062B (zh) 2018-03-30 2018-03-30 一种金属陶瓷复合材料热水器内胆及其制备方法和热水器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810293049.9A CN110315062B (zh) 2018-03-30 2018-03-30 一种金属陶瓷复合材料热水器内胆及其制备方法和热水器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110315062A CN110315062A (zh) 2019-10-11
CN110315062B true CN110315062B (zh) 2023-05-26

Family

ID=68112308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810293049.9A Active CN110315062B (zh) 2018-03-30 2018-03-30 一种金属陶瓷复合材料热水器内胆及其制备方法和热水器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110315062B (zh)

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3378099D1 (en) * 1982-06-24 1988-10-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Panel heater
JP2511078B2 (ja) * 1987-12-09 1996-06-26 三菱重工業株式会社 射出成形法
CN1325431C (zh) * 2005-10-18 2007-07-11 中国海洋大学 高强度陶瓷复合材料凝胶注模坯体及其成型方法
CN101423901B (zh) * 2007-10-29 2010-10-06 比亚迪股份有限公司 一种金属陶瓷材料的制备方法
JP2010195634A (ja) * 2009-02-25 2010-09-09 Sumitomo Chemical Co Ltd チタン酸アルミニウム系セラミックス焼結体の製造方法およびチタン酸アルミニウム系セラミックス焼結体
CN104057091A (zh) * 2013-03-20 2014-09-24 江苏天一超细金属粉末有限公司 制造金属、陶瓷制品的金属、陶瓷粉末与聚合物混融物及聚合物从成型品中水解脱除方法
JP6656911B2 (ja) * 2015-12-22 2020-03-04 株式会社フジミインコーポレーテッド 粉末積層造形に用いるための造形用材料
CN106977184A (zh) * 2017-03-14 2017-07-25 深圳市星迪伟业科技有限公司 一种陶瓷零件及其生产工艺
CN107140952B (zh) * 2017-04-14 2019-07-26 洛阳鹏飞耐磨材料股份有限公司 一种金属合金复合陶瓷板及其制备工艺
CN107417283A (zh) * 2017-05-04 2017-12-01 钦州学院 一种复合陶瓷材料及其制备的电饭煲内胆
CN107377974A (zh) * 2017-06-16 2017-11-24 东莞华晶粉末冶金有限公司 一种合金粉末注射成型喂料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110315062A (zh) 2019-10-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104388722B (zh) 一种粘结相热处理强化的硬质合金及制备方法
CN100450664C (zh) 一种用碱性酚醛树脂砂生产大型超临界铸钢件的方法
CN105689643A (zh) 一种基于3d打印的钢基耐磨耐蚀涂层快速铸造制备方法
CN105112907A (zh) 原位合成TiB2/TiC增强Ti2Ni/TiNi双相金属化合物基复合涂层及制备方法
CN110468320B (zh) 一种高硬度和高韧性的金属陶瓷及其制备方法和应用
CN109293363A (zh) 一种铝碳化硼复合材料的制备方法
CN107312995A (zh) 一种轴承座内孔磨损再制造喷涂修复方法
CN108637166B (zh) 一种渣浆泵叶轮的制备方法
CN105665969B (zh) 一种耐蚀钢焊接专用焊条的制作方法
CN110315062B (zh) 一种金属陶瓷复合材料热水器内胆及其制备方法和热水器
CN101603154A (zh) 钢管热穿孔顶头新材料
CN113102692B (zh) 一种防脉纹砂芯的制造方法
CN114411145A (zh) 减少高温服役下不锈钢表面熔覆涂层裂纹的方法
US20220134488A1 (en) Flux-cored welding wire and preparation method and use thereof, porous coating and preparation method thereof
CN113385856A (zh) 三元硼化物Mo2NiB2合金焊材及其生产工艺
CN110157998B (zh) 一种超硬自润滑刀具材料及其制备方法
CN110090917B (zh) 一种铸渗涂料的制备方法及铸渗涂层的制备方法
CN102343503B (zh) 一种机筒的制作方法
CN107520556A (zh) 一种金属与陶瓷焊接装置及方法
CN106031948A (zh) 一种激光熔覆粉末及制备方法
CN1318629C (zh) 一种制备碳化钨颗粒增强钢基表层复合材料用复合剂
CN101265542A (zh) 大直径硬质合金金属拉管模及其制造方法
CN109487110B (zh) 一种原位自生Al2O3颗粒增强钢基表面复合材料用预制体、制备方法及应用
CN102586672A (zh) 一种用于制造船用气缸盖的高密度低合金铸铁
CN113070444B (zh) 一种新型覆膜砂及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20230512

Address after: 266101 Haier Road, Laoshan District, Qingdao, Qingdao, Shandong Province, No. 1

Applicant after: QINGDAO HAIER SMART TECHNOLOGY R&D Co.,Ltd.

Applicant after: Haier Zhijia Co.,Ltd.

Address before: 266101 Haier Road, Laoshan District, Qingdao, Qingdao, Shandong Province, No. 1

Applicant before: QINGDAO HAIER SMART TECHNOLOGY R&D Co.,Ltd.

TA01 Transfer of patent application right