CN101102627A - 防垢电加热管及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防垢电加热管及其制备方法，属于电加热器中的加热元件。它主要由加热源、绝缘层及外表层三层构成，加热源位于中间，绝缘层位于加热源与外表层之间，将加热源与外表层隔离开，外表层采用钛或钛合金材料，表面镀有贵金属化合物防垢层。本发明结构合理，制备方法简便，防垢、防腐，解决了长期使用时电加热管积垢的难题，成为改善现有电热水器性能，提高热效率的最佳选择。

Description

防垢电加热管及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电加热元件，尤其涉及防止表面结垢的电加热管。
背景技术
目前电热水器的应用日趋普及，为使用者带来较多便利，电热水器的产量明显增加，为生产厂家带来丰厚利润。但电加热器长期未能解决的问题是：在使用过程中电加热管的表面出现结垢现象，导致加热元件的工作温度高、使用寿命降低、导热慢等问题，造成电热水器整体使用性能下降。为此各生产厂商利用各种方法，如：采用不锈钢、铜材、搪瓷、高分子材料等做为与水接触的外表层，甚至在表面镀金，但均未达到理想效果，电加热管表面结垢现象仍无法消除。
发明内容
本发明的目的是设计一种防垢电加热管及其制备方法，能够有效消除表面结垢现象，改善工作环境，提高工作效率。
本发明所设计防垢电加热管主要由加热源、绝缘层及外表层三层构成，加热源位于中间，绝缘层位于加热源与外表层之间，将加热源与外表层隔离开，外表层采用钛或钛合金材料，表面镀有含有贵金属钌、钯的化合物防垢层，防垢层构成的主要成分为钌、钯、镍、钴及镧系元素，其含量的重量比为，钌∶钯∶镍∶钴∶镧系元素＝(0.2～0.7)∶(0.2～0.6)∶(0.1～0.6)∶(0.05～0.1)∶(0.05～0.3)。
上述的防垢层中所包含的镧系元素为钐、铈、镝、镱。
上述的防垢电加热管所采用钛或钛合金材料，钛的纯度为不低于99wt％；钛合金材中钛的含量不低于90wt％，其余量为铝或/和钒。
本发明中的防垢电加热管在制备过程中，加热源、绝缘层置于外表层中，加热源位于中间，绝缘层将加热源与外表层隔离开；镀液按防垢层主要成分的重量比例进行配比，镀液主要由氯钌酸、氯化钯、镧系稀土盐、硫酸镍、硫酸钴、次磷酸钠、硼氢化钠混合形成；在外表层表面进行镀层，将防垢电加热管放入按比例调配的镀液中，将镀液升温至50～100℃，浸入电加热管，时间20～90min，再经过再经退火处理，温度控制为300～680℃，取出，在外表层表面即得防垢层。
所述的镀液中的次磷酸钠、硼氢化钠的重量为其他金属盐重量的1～1.9倍。
上述镀液中的镧系稀土盐可以为硝酸钐或氯化铈或硝酸镝或硝酸镱等。
在镀液中还可添加稳定剂，如：乙酸钠、乳酸、柠檬酸等。
本发明所制作的防垢电加热管结构合理，外表层以钛或钛合金为基材，其表面附着含贵金属的防垢层，两者有效结合，既能提高防腐性能，又能够防止表面结垢，保证电热水器的使用效果。经过多次实验表明贵金属防垢层与不锈钢、铜材、搪瓷、高分子材料等不能有效结合，因此仅本发明的防垢电加热管才能彻底解决结垢问题。
本发明的优点是：
1、防止结垢，热效率高，节电节能；
2、耐热性能好，适用温度可高达200℃；
3、适用范围广，能够适用于淡水、碱水、酸性水或含氯离子的水等，对环境的要求低。
本发明的防垢电加热管可适用于各种电热水器，尤其适用于容积式的电热水器。
附图说明
图1是本发明的防垢电加热管的结构图。
具体实施方式
下面根据附图结合具体实施例对本发明的防垢电加热管的结构及制备方法做进一步说明。
实施例1
如图1所示的防垢电加热管，主要由加热源1、绝缘层2及外表层三层3构成，加热源1位于电加热管中间，绝缘层2位于加热源1与外表层3之间，外表层3采用纯钛材，纯度为99wt％，在其表面镀防垢层4，在镀防垢层4时，将由氯钌酸、氯化钯、硫酸镍、硫酸钴、硝酸镱、次磷酸钠、硼氢化钠按一定量混合形成镀液，镀液按形成防垢层4的成分进行配比，防垢层4中的主要成分的重量比例为钌：钯∶镍∶钴∶镱＝0.2∶0.5∶0.1∶0.07∶0.2，镀液中次磷酸钠、硼氢化钠的重量为其他金属盐重量的1倍。在施镀过程中，将镀液加热至50℃后，将电加热管浸入进行化学镀，形成防垢层4，且防垢层4与外表层3有效牢固结合，镀20分钟，以达到最佳效果的防垢层4，再经退火处理，温度控制为300℃。覆有防垢层4的电加热管能够有效防止结垢及腐蚀。
实施例2
如图1所示防垢电加热管，其外表层3还可采用钛合金材料，其中含钛量为90wt％，余量为钒。在其表面镀防垢层4，采用方法与实施例1相似。将由氯钌酸、氯化钯、硫酸镍、硫酸钴、硝酸钐、次磷酸钠、硼氢化钠按一定量混合形成镀液，其中还添加少量乙酸钠。镀液按形成防垢层4的成分进行配比，防垢层4中的主要成分的重量比例为钌∶钯∶镍∶钴∶钐＝0.5∶0.2∶0.4∶0.1∶0.05，镀液中次磷酸钠、硼氢化钠的重量为其他金属盐重量的1.3倍。在施镀过程中，将镀液加热至70℃后，将加热管浸入进行化学镀，形成防垢层4，且防垢层4与外表层3有效牢固结合。镀40分钟，以达到最佳效果的防垢层4，再经退火处理，温度控制为450℃。在应用过程中本实施例中的防垢电加热管具有与实施例1同样的效果。
实施例3
如图1所示防垢电加热管，外表层3采用钛合金材料，其中含钛量为95wt％，余量为钒和铝。在其表面镀防垢层4。将由氯钌酸、氯化钯、硫酸镍、硫酸钴、氯化铈、次磷酸钠、硼氢化钠按一定量混合形成镀液，其中还添加少量柠檬酸。镀液按形成防垢层4的成分进行配比，防垢层4中的主要成分的重量比例为钌∶钯∶镍∶钴∶铈＝0.7∶0.6∶0.6∶0.05∶0.3，镀液中次磷酸钠、硼氢化钠的重量为其他金属盐重量的1.6倍。在施镀过程中，将镀液加热至100℃后，将加热管浸入进行化学镀，形成防垢层4，且防垢层4与外表层3有效牢固结合。镀60分钟，以达到最佳效果的防垢层4，再经退火处理，温度控制为520℃。在应用过程中本实施例中的防垢电加热管具有与实施例1同样的效果。
实施例4
如图1所示防垢电加热管，外表层3采用钛合金材料，其中含钛量为97wt％，余量为铝。在其表面镀防垢层4。将由氯钌酸、氯化钯、硫酸镍、硫酸钴、硝酸镝、次磷酸钠、硼氢化钠、乙酸钠按一定量混合形成镀液，其中还添加少量乳酸。镀液按形成防垢层4的成分进行配比，防垢层4中的主要成分的重量比例为钌∶钯∶镍∶钴∶镝＝0.6∶0.3∶0.5∶0.06∶0.1，镀液中次磷酸钠、硼氢化钠的重量为其他金属盐重量的1.9倍。在施镀过程中，将镀液加热至80℃后，将加热管浸入进行化学镀，形成防垢层4，且防垢层4与外表层3有效牢固结合，镀90分钟，以达到最佳效果的防垢层4，再经退火处理，温度控制为680℃。在应用过程中本实施例中的防垢电加热管具有与实施例1同样的效果。

Claims (10)

1、一种防垢电加热管，主要由加热源、绝缘层及外表层三层构成，加热源位于中间，绝缘层位于加热源与外表层之间，将加热源与外表层隔离开，其特征是：外表层采用钛或钛合金材料，表面镀有含有贵金属钌、钯的化合物防垢层。
2、根据权利要求1所述的防垢电加热管，其特征还在于：防垢层构成的主要成分为钌、钯、镍、钴及镧系元素，其含量的重量比例为，钌∶钯∶镍∶钴∶镧系元素＝(0.2～0.7)∶(0.2～0.6)∶(0.1～0.6)∶(0.05～0.1)∶(0.05～0.3)。
3、根据权利要求1所述的防垢电加热管，其特征还在于：钛合金材料中钛的含量不低于90wt％，余量为铝或/和钒。
4、根据权利要求1所述的防垢电加热管，其特征还在于：钛材的纯度不低于99wt％。
5、根据权利要求1所述的防垢电加热管，其特征还在于：防垢层中所包含的镧系元素为钐、铈、镝、镱。
6、制备权利要求1所述的防垢电加热管的方法，其特征是：1)将加热源、绝缘层置于外表层中，加热源位于中间，绝缘层将加热源与外表层隔离开；2)镀液按防垢层主要成分的重量比例进行配比，主要由氯钌酸、氯化钯、硫酸镍、硫酸钴、镧系稀土盐、次磷酸钠、硼氢化钠混合形成；3)在外表层表面进行镀层，将防垢电加热管放入按比例调配的镀液中，将镀液升温至50～100℃，浸入电加热管，时间20～90min，再经过再经退火处理，温度控制为300～680℃，取出，在外表层表面即得防垢层。
7、根据权利要求6所述的防垢电加热管的制备方法，其特征还在于：镀液中次磷酸钠、硼氢化钠的重量为其他金属盐重量的1～1.9倍。
8、根据权利要求6所述的防垢电加热管的制备方法，其特征还在于：镀液中的稀土盐可以为硝酸钐或氯化铈或硝酸镝或硝酸镱。
9、根据权利要求6所述的防垢电加热管的制备方法，其特征还在于：在镀液中还可添加稳定剂。
10、根据权利要求9所述的防垢电加热管的制备方法，其特征还在于：稳定剂为乙酸钠、乳酸或柠檬酸。
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