[发明专利]一种浸没式加热器用液态中间层陶瓷-金属复层套管及其制造方法

权利要求书

1.一种浸没式加热器用液态中间层陶瓷-金属复层套管，其特征在于：包括陶瓷外管(2)以及设在陶瓷外管(2)内部的耐热钢内管(1)，耐热钢内管(1)的外壁上形成有铁铝金属间化合物层涂层，耐热钢内管(1)和陶瓷外管(2)的底端均为封闭结构；耐热钢内管(1)顶端带有凸缘预制孔(3)，凸缘预制孔(3)与陶瓷外管(2)和耐热钢内管(1)之间形成的间隙相通，陶瓷外管(2)和耐热钢内管(1)之间形成的间隙内填充有导热率在10W/m·K以上的中间层；中间层采用玻璃釉(4)或由玻璃釉(4)和低熔点金属(5)组成的复合中间层，且复合中间层中玻璃釉(4)位于低熔点金属(5)的顶部。

2.根据权利要求1所述的浸没式加热器用液态中间层陶瓷-金属复层套管，其特征在于：所述的低熔点金属为锡、铅或锌。

3.一种如权利要求1或3所述的浸没式加热器用液态中间层陶瓷-金属复层套管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)向耐热钢内管(1)的外壁上涂刷一层渗铝层，然后在渗铝层上涂刷一层由玻璃釉、高导热率陶瓷以及粘结剂混合而成的涂层，再烘干硬化；其中，由玻璃、导热率陶瓷以及粘结剂混合而成的涂层中玻璃、导热率陶瓷以及粘结剂的质量比为1：(3～5)：(0.5～2)；

2)以烘干硬化后得到的涂层钢管作为芯模，人工捣打或机械成型使涂层钢管外形成含有低温烧结剂的陶瓷外管(2)，得到复层套管毛坯；

3)将复层套管毛坯于1000～1300℃进行低温烧结，使耐热钢内管(1)外壁上形成铁铝金属间化合物层涂层，同时耐热钢内管(1)和陶瓷外管(2)生成玻璃釉(4)，即得到浸没式加热器用液态中间层陶瓷-金属复层套管。

4.根据权利要求3所述的浸没式加热器用液态中间层陶瓷-金属复层套管的制造方法，其特征在于：所述的步骤1)中的渗铝层由质量比为(78～90)：(6～16)：(3～7)的铝粉、冰晶石粉以及水玻璃组成。

5.根据权利要求3所述的浸没式加热器用液态中间层陶瓷-金属复层套管的制造方法，其特征在于：所述的步骤1)中玻璃釉(4)按质量份数包括7.3～8.0份的六偏磷酸钠、5.6～6.1份的硼酸、24.2～26.3份的氧化锌、69～75份的五氧化二磷以及5.4～13.5份的氧化锡；导热率陶瓷为六方氮化硼、多晶碳化硅或氮化铝；粘结剂为糊精、羧甲基纤维素、聚乙烯醇或聚醋酸乙烯酯。

6.根据权利要求3所述的浸没式加热器用液态中间层陶瓷-金属复层套管的制造方法，其特征在于：所述的步骤1)中渗铝层的厚度为1～3mm，由玻璃、导热率陶瓷以及粘结剂混合而成的涂层的厚度为1～5mm，步骤2)中陶瓷外管(2)的厚度为10～20mm。

7.根据权利要求3～6中任意一项权利要求所述的浸没式加热器用液态中间层陶瓷-金属复层套管的制造方法，其特征在于：所述的步骤2)中低温烧结剂按质量份数包括0.5～1份的铝酸钙、1～2份的硅粉、3～5份的二氧化硅粉、0.1～0.5份的氧化钒、2～4份的氧化镁以及5～10份的粘土。

8.一种如权利要求1或2所述的浸没式加热器用液态中间层陶瓷-金属复层套管的制造方法，其特征在于：向耐热钢内管(1)的外壁上涂刷一层渗铝层，然后将涂刷有渗铝层的耐热钢内管(1)插入陶瓷外管(2)中，接着向耐热钢内管(1)中插入发热体并加热至300～400℃，再通过凸缘预制孔(3)向陶瓷外管(2)与耐热钢内管(1)所形成的间隙中依次注入低熔点金属液和玻璃釉液，最后将发热体的温度上升至600～700℃，待玻璃釉液浮于低熔点金属液顶部，并将发热体(6)取出，即得到浸没式加热器用液态中间层陶瓷-金属复层套管。

9.根据权利要求8所述的浸没式加热器用液态中间层陶瓷-金属复层套管的制造方法，其特征在于：所述的渗铝层由质量比为(78～90)：(6～16)：(3～7)的铝粉、冰晶石粉以及水玻璃组成。

10.根据权利要求8所述的浸没式加热器用液态中间层陶瓷-金属复层套管的制造方法，其特征在于：所述的低熔点金属液的注入高度位于发热体(5)的发热段与冷端的结合面。