阅读说明：本技术 一种电热元件用镍铬高电阻电热合金的制备方法 (Preparation method of nickel-chromium high-resistance electrothermal alloy for electrothermal element ) 是由 卢金祥 于 2019-04-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种电热元件用镍铬高电阻电热合金的制备方法。所述电热元件用镍铬高电阻电热合金的制备方法,包括以下步骤：制备添加剂,添加剂中按质量分数配比为：氧化锗15%、二氧化硅22%,硼化钛8%、氧化铈7%、碳化硅42%、余量为氧化钴；在真空条件下熔化镍、铬金属并进行真空沸腾以形成镍铬合金液；将所述添加剂加入所述镍铬合金液中；将所述镍铬合金液静置后浇铸成铸锭；对所述铸锭进行退火处理并热轧成条状镍铬合金丝；以及利用卷绕机构将所述镍铬合金丝卷绕成圈状。所述电热元件用镍铬高电阻电热合金的制备方法制出的镍铬合金丝抗氧化性能较好且高温不易变脆。(The invention relates to a preparation method of a nickel-chromium high-resistance electrothermal alloy for an electrothermal element. The preparation method of the nickel-chromium high-resistance electrothermal alloy for the electrothermal element comprises the following steps: preparing an additive, wherein the additive comprises the following components in percentage by mass: 15% of germanium oxide, 22% of silicon dioxide, 8% of titanium boride, 7% of cerium oxide, 42% of silicon carbide and the balance of cobalt oxide; melting nickel and chromium metal under vacuum condition and boiling in vacuum to form a nichrome solution; adding the additive into the nickel-chromium alloy liquid; standing the nichrome liquid and then casting into a cast ingot; annealing the cast ingot and hot rolling the cast ingot into strip nickel-chromium alloy wires; and winding the nichrome wire into a coil shape by using a winding mechanism. The nickel-chromium alloy wire prepared by the preparation method of the nickel-chromium high-resistance electrothermal alloy for the electrothermal element has good oxidation resistance and is not easy to become brittle at high temperature.)

一种电热元件用镍铬高电阻电热合金的制备方法

技术领域

本发明涉及一种电热元件用镍铬高电阻电热合金的制备方法。

背景技术

镍铬合金在工业中应用较为广泛，其广泛用于工业电炉、家用电器、远红外装置。镍铬与铁、铝、硅、碳、硫等元素可以制成合金镍铬丝，具有较高的电阻率和耐热性，是电炉、电烙铁、电熨斗等的电热元件。然而，当镍铬合金达到较高的温度时，镍铬合金的抗氧化能力显著下降。相对而言，铁铬铝合金可以承受较高温度，但其有高温易变脆的缺陷，因此上述两种合金都不能很好地满足工业需求。

发明内容

基于此，有必要提供一种抗氧化性能较好且高温不易变脆的电热元件用镍铬高电阻电热合金的制备方法。

一种电热元件用镍铬高电阻电热合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备添加剂，添加剂中按质量分数配比为：氧化锗15%、二氧化硅22%，硼化钛8%、氧化铈7%、碳化硅42%、余量为氧化钴；在真空条件下熔化镍、铬金属并进行真空沸腾以形成镍铬合金液；将所述添加剂加入所述镍铬合金液中；将所述镍铬合金液静置后浇铸成铸锭；对所述铸锭进行退火处理并热轧成条状镍铬合金丝；以及利用卷绕机构将所述镍铬合金丝卷绕成圈状。

在其中一个实施方式中，所述卷绕机构包括输送筒与收卷筒，所述输送筒与所述收卷筒相互间隔设置，所述输送筒为圆筒状，其上卷绕有所述镍铬合金丝。

在其中一个实施方式中，所述输送筒的底部设置有旋转气缸，所述旋转气缸的底部设置有安装座。

在其中一个实施方式中，所述安装座安装于地面上，所述安装座的顶面设置有安装面，所述旋转气缸安装于所述安装面上。

在其中一个实施方式中，所述收卷筒的直径大于所述输送筒的直径，所述输送筒由金属材料制成。

在其中一个实施方式中，所述输送筒的内侧设置有加热元件，所述加热元件呈长条状。

在其中一个实施方式中，所述加热元件与所述输送筒的中轴线同轴设置，所述加热元件的高度与所述输送筒的高度相等。

在其中一个实施方式中，所述输送筒的周面形成有缠绕面，所述缠绕面上开设有多个加热孔，所述加热元件用于通过所述多个加热孔向所述镍铬合金丝释放热量。

在其中一个实施方式中，所述加热元件为圆柱棒，所述多个加热孔均为圆形孔。

在其中一个实施方式中，所述多个加热孔均贯通所述输送筒的侧壁并相对所述输送筒的中轴线倾斜延伸。

由于在上述电热元件用镍铬高电阻电热合金的制备方法中，设置了添加剂，在添加剂中，二氧化硅和二氧化锗用于提高电阻率、氧化铈用于提高分散能力，硼化钛中的硼元素用于细化晶粒，尤其重要的是，添加剂中的碳化硅能够在镍铬合金起到弥散强化的功能，在高温下对于位错和滑移形成阻碍，有效提高了镍铬合金在高温下的强度，提高其高温抗氧化性能，使得所述制备方法制成的镍铬合金抗氧化性能高，且镍铬合金本身又不易高温变脆。

附图说明

图1为一实施例的电热元件用镍铬高电阻电热合金的制备方法的步骤流程图；

图2为一实施例的卷绕机构的部分结构的立体示意图。

图3为一实施例的中转组件与收卷组件的立体示意图。

图4为图3所示中转组件与收卷组件的另一视角的立体示意图。

图5为一实施例的后整理步骤的步骤流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明涉及一种电热元件用镍铬高电阻电热合金的制备方法，包括以下步骤：制备添加剂，添加剂中按质量分数配比为：氧化锗15%、二氧化硅22%，硼化钛8%、氧化铈7%、碳化硅42%、余量为氧化钴；在真空条件下熔化镍、铬金属并进行真空沸腾以形成镍铬合金液；将所述添加剂加入所述镍铬合金液中；将所述镍铬合金液静置后浇铸成铸锭；对所述铸锭进行退火处理并热轧成条状镍铬合金丝；以及利用卷绕机构将所述镍铬合金丝卷绕成圈状。

请参阅图1，一种电热元件用镍铬高电阻电热合金的制备方法，包括以下步骤：

于步骤S101中，制备添加剂，添加剂中按质量分数配比为：氧化锗15%、二氧化硅22%，硼化钛8%、氧化铈7%、碳化硅42%、余量为氧化钴；

于步骤S102中，在真空条件下熔化镍、铬金属并进行真空沸腾以形成镍铬合金液；

于步骤S103中，将所述添加剂加入所述镍铬合金液中；

于步骤S104中，将所述镍铬合金液静置后浇铸成铸锭；

于步骤S105中，对所述铸锭进行退火处理并热轧成条状镍铬合金丝；以及

于步骤S106中，利用卷绕机构100将所述镍铬合金丝卷绕成圈状。

由于在上述电热元件用镍铬高电阻电热合金的制备方法中，设置了添加剂，在添加剂中，二氧化硅和二氧化锗用于提高电阻率、氧化铈用于提高分散能力，硼化钛中的硼元素用于细化晶粒，尤其重要的是，添加剂中的碳化硅能够在镍铬合金起到弥散强化的功能，在高温下对于位错和滑移形成阻碍，有效提高了镍铬合金在高温下的强度，提高其高温抗氧化性能，使得所述制备方法制成的镍铬合金抗氧化性能高，且镍铬合金本身又不易高温变脆。

例如，请参阅图2，所述镍铬合金丝为镍铬高电阻电热合金丝，为了便于将卷绕后的镍铬高电阻电热合金丝卷绕成直径更大的镍铬高电阻电热合金丝线圈，所述卷绕机构100包括输送筒20与收卷筒30，所述输送筒20与所述收卷筒30相互间隔设置，所述输送筒20为圆筒状，其上卷绕有所述镍铬高电阻电热合金丝。所述输送筒20的底部设置有旋转气缸21，所述旋转气缸21的底部设置有安装座22。所述安装座22安装于地面上，所述安装座22的顶面设置有安装面23，所述旋转气缸21安装于所述安装面23上。所述收卷筒30的直径大于所述输送筒20的直径，所述输送筒20由金属材料制成。所述输送筒20的内侧设置有加热元件25，所述加热元件25呈长条状。所述加热元件25与所述输送筒20的中轴线同轴设置，所述加热元件25的高度与所述输送筒20的高度相等。所述输送筒20的周面形成有缠绕面26，所述缠绕面26上开设有多个加热孔，所述加热元件25用于通过所述多个加热孔向所述镍铬高电阻电热合金丝释放热量。所述加热元件25为圆柱棒，所述多个加热孔均为圆形孔。所述多个加热孔均贯通所述输送筒20的侧壁并相对所述输送筒20的中轴线倾斜延伸。通过设置所述输送筒20与所述收卷筒30，从而方便将较小镍铬高电阻电热合金丝线圈缠绕成直径较大的镍铬高电阻电热合金丝圈以进行售卖或者方便使用至具体的应用场合。

例如，为了提高卷绕效率，请一并参阅图3及图4，所述卷绕机构100还包括收卷组件40与中转组件50，所述收卷组件40与所述输送筒20相互间隔设置，用于收卷镍铬高电阻电热合金丝线圈。所述收卷组件40包括收卷电机41、三角筒42、上述收卷筒30与预热棒(图未示)，所述三角筒42连接于所述收卷电机41上，所述三角筒42的横截面为三角形，所述三角筒42上开设有多个第一预热孔421，所述三角筒42的周面上设置有三个弧面滑动条，所述三个弧面滑动条分别设置于所述三角筒42的三个顶角处，所述弧面滑动条沿所述三角筒42的长度方向延伸。所述三角筒42的周面构成第一收卷面422。所述收卷筒30为圆形筒状，所述收卷筒30可升降地套设于所述三角筒42上，所述收卷筒30的内径与所述三角筒42的外接圆的直径相等。所述收卷筒30的内侧凹设有三个条形槽，所述三角筒42的三个弧面滑动条分别滑动地设置于所述三个条形槽内。所述收卷筒30的周面构成第二收卷面32，所述收卷筒30上开设有多个第二预热孔325。所述预热棒设置于所述三角筒42内，用于对所述三角筒42及所述收卷筒30进行预热，以提高镍铬高电阻电热合金丝在收卷时的受热温度，以增强柔性，便于镍铬高电阻电热合金丝发生变形继而更为方便地缠绕于所述收卷组件40上。通过设置所述三角筒42和所述收卷筒30，可以较为方便地将镍铬高电阻电热合金丝缠绕于所述收卷筒30或者所述三角筒42上，从而形成不同形状的镍铬高电阻电热合金丝线圈，例如，形成圆形线圈或者形成三角形线圈，以符合不同的使用场景。而卷绕于所述三角筒42上形成的三角形线圈则方便在使用时剪裁，即从三角形的相邻两个角部处将三角形线圈剪裁成一条一条的镍铬高电阻电热合金丝，进而方便其后续使用。而所述三个弧面滑动条则方便将所述收卷筒30滑动地设置于所述三角筒42上，同时也便于减小抵持卷绕于三角筒42上的镍铬高电阻电热合金丝的剪切应力，防止镍铬高电阻电热合金丝受损。例如，所述收卷筒30通过调节件连接所述三角筒42上，当需要调整圆形线圈与所述三角形线圈的高度时，可以通过所述调节件来调节所述收卷筒30相对所述三角筒42的高度。

例如，请参阅图3及图4，在某些情况下，可以单独直接于所述收卷筒30上缠绕成圆形线圈，或者单独直接于所述三角筒42上缠绕成三角形线圈。而为了在所述收卷筒30上同时形成两卷圆形线圈，所述收卷筒30的第二收卷面32包括相互连接的上收卷面321与下收卷面322。所述中转组件50设置于所述收卷组件40与所述输送筒20之间，用于将所述输送筒20输送的两个镍铬高电阻电热合金丝分别中转引导至所述上收卷面321与所述下收卷面322上。所述中转组件50包括底座51、升降气缸52、升降臂53、两个中转环54与区隔轮55，所述底座51设置于所述安装座22与所述收卷电机41之间，所述底座51的一端设置有拉动链条515，所述拉动链条515的端部连接至所述收卷电机41的外壳上，所述拉动链条515用于调节所述底座51与所述收卷电机41之间的距离，以改变中转传输距离。所述升降气缸52安装于所述底座51上，所述升降臂53安装于所述升降气缸52上并与所述收卷筒30的中轴线平行，所述两个中转环54相互间隔地设置于所述升降臂53上，并分别对准所述上收卷面321与所述下收卷面322。所述两个中转环54的中轴线均与所述收卷筒30的中轴线垂直，所述中转环54的中轴线与所述第二收卷面32相切，以保证所述中转环54输送出的镍铬高电阻电热合金丝能够顺利地缠绕于所述第二收卷面32上。所述中转环54的内径与所述镍铬高电阻电热合金丝的直径相等，所述两个中转环54分别用于供两个镍铬高电阻电热合金丝穿设。所述区隔轮55通过安装架56转动地安装于所述升降臂53上，所述区隔轮55的外径大于所述中转环54的内径，所述区隔轮55对准所述上收卷面321，所述区隔轮55的旋转轴线与所述收卷筒30的旋转轴线垂直，所述区隔轮55的中轴线与所述收卷筒30的中轴线垂直。所述区隔轮55的外周形成有引导环面555，所述引导环面555的顶部对准所述上收卷面321的顶部边缘，用于抵持引导一个镍铬高电阻电热合金丝至所述上收卷面321，所述引导环面555的底部对准所述下收卷面322的顶部边缘，用于抵持引导另一个镍铬高电阻电热合金丝至所述下收卷面322。即所述引导环面555的顶部与底部分别用于引导镍铬高电阻电热合金丝卷绕于所述上收卷面321及所述下收卷面322上。所述引导环面555的顶部与底部分别邻近所述两个中转环54。所述安装架56上设置有感测器，用于感测所述区隔轮55的旋转角度，所述感测器与所述升降气缸52电性连接。在使用时，所述输送筒20将两根镍铬高电阻电热合金丝向所述两个中转环54中输送，所述两个镍铬高电阻电热合金丝的端部分别缠绕于所述上收卷面321与所述下收卷面322上。所述收卷电机41驱动所述收卷筒30旋转以卷绕拉动所述两个镍铬高电阻电热合金丝以实施收卷作业。所述升降气缸52通过升降臂53带动所述两个中转环54及所述区隔轮55下降，以使得镍铬高电阻电热合金丝逐圈从上到下卷绕于所述上收卷面321/所述下收卷面322上，从而实现两个镍铬高电阻电热合金丝的同时收卷。在此过程中，所述区隔轮55的顶部和顶部受到所述两个镍铬高电阻电热合金丝的拉力相等，不会产生较大的旋转。当所述下收卷面322上的镍铬高电阻电热合金丝已经下移至所述三角筒42的第一卷绕面上时，由于所述三角筒42的第一卷绕面的周长小于所述圆形筒的第二卷绕面的周长，因此在后续旋转过程中，所述区隔轮55的顶部的镍铬高电阻电热合金丝的移动速度较快，而所述区隔轮55的底部的镍铬高电阻电热合金丝的移动速度较慢，此时两个镍铬高电阻电热合金丝会利用二者之间的速度差产生摩擦阻力，所述摩擦阻力驱动所述区隔轮55产生旋转，当所述感测器感测到所述区隔轮55旋转超过90度时，则向所述升降电机发动停止信号，以使得所述升降电机停止运行。例如，所述区隔旋转90度时，所述镍铬高电阻电热合金绕所述三角筒42旋转一圈。通过设置所述中转组件50，可以较为方便地将所述输送筒20上的较小圈的镍铬高电阻电热合金缠绕至所述收卷筒30或者所述三角筒42上以形成较大直径的线圈。而利用所述收卷筒30又可以同时卷绕两圈高度较小的大直径线圈。所述区隔轮55的设置有利于避免两个镍铬高电阻电热合金的互相缠绕，同时也能够利用所述区隔轮55的旋转来检测所述镍铬高电阻电热合金丝是否收卷完成，进而控制所述升降电机的停止。

例如，请一并参阅图5，利用卷绕机构100将所述镍铬合金丝卷绕成圈状具体为：利用所述卷绕机构100的输送筒20将所述镍铬合金丝卷绕成圈状。所述电热元件用镍铬高电阻电热合金的制备方法还包括后整理步骤，所述后整理步骤具体包括：

于步骤S107中，通过所述调节件来调节所述收卷筒30相对所述三角筒42的高度；

于步骤S108中，利用所述预热棒以对所述三角筒42及所述收卷筒30进行预热；

于步骤S109中，所述输送筒20将两根镍铬高电阻电热合金丝向所述两根中转环54中输送，所述两根镍铬高电阻电热合金丝的端部分别缠绕于所述收卷筒30的上收卷面321与所述下收卷面322上；

于步骤S110中，所述区隔轮55的引导环面555的顶部对准所述上收卷面321的顶部边缘，并抵持引导其中一根所述镍铬高电阻电热合金丝至所述上收卷面321，所述引导环面555的底部对准所述下收卷面322的顶部边缘，并抵持引导另一根所述镍铬高电阻电热合金丝至所述下收卷面322；

于步骤S111中，所述收卷电机41驱动所述收卷筒30旋转以卷绕拉动所述两根镍铬高电阻电热合金丝以实施收卷作业，所述升降气缸52通过升降臂53带动所述两个中转环54及所述区隔轮55下降，以使得所述两根镍铬高电阻电热合金丝逐圈从上到下分别卷绕于所述上收卷面321与所述下收卷面322上，从而实现所述两根镍铬高电阻电热合金丝的同时收卷；

于步骤S112中，当所述下收卷面322上的镍铬高电阻电热合金丝下移至所述三角筒42的第一卷绕面上后，所述两根镍铬高电阻电热合金丝利用二者之间的速度差产生摩擦阻力，所述摩擦阻力驱动所述区隔轮55旋转；

于步骤S113中，当所述感测器感测到所述区隔轮55旋转超过90度时，向所述升降电机发动停止信号，以使得所述升降电机停止运行；以及

于步骤S114中，利用所述三角筒42收卷另一根镍铬高电阻电热合金丝。

在所述后整理步骤中，通过设置所述中转组件50，可以较为方便地将所述输送筒20上的较小圈的镍铬高电阻电热合金缠绕至所述收卷筒30或者所述三角筒42上以形成较大直径的线圈。而利用所述收卷筒30又可以同时卷绕两圈高度较小的大直径线圈。所述区隔轮55的设置有利于避免两根镍铬高电阻电热合金的互相缠绕，同时也能够利用所述区隔轮55的旋转来检测所述镍铬高电阻电热合金丝是否收卷完成，进而控制所述升降电机的停止。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。