專利名稱：高頻電磁波發(fā)熱裝置熱源材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)熱材料，特別是一種高頻電磁波發(fā)熱裝置使用的熱源材料及其制造方法。
背景技術(shù)：
專利號(hào)為CN03248605，發(fā)明名稱為“高頻電磁波發(fā)熱裝置”的中國(guó)專利公開了一種高頻電磁波發(fā)熱裝置，包括升壓整流濾波電路、主電路、保護(hù)及溫控電路、控制電路、固定脈寬驅(qū)動(dòng)電路和電壓檢測(cè)電路；在主電路與整流濾波電路之間設(shè)有磁阻開關(guān)、直流放大模塊，主電路采用大功率開關(guān)管、鉸合碟形勵(lì)磁發(fā)熱線圈和由大Q值的電磁波熱源材料制造加熱容器，以及置于發(fā)熱線圈下面、用以屏蔽電磁波的坡莫合金板材，固定脈寬驅(qū)動(dòng)電路由專用脈寬調(diào)制集成電路模塊及其外圍元件組成。該專利可作為電熱水器、電開水壺、電爐灶、電烤箱、消毒柜、蒸氣爐、工業(yè)鍋爐、陶瓷制品燒成窯、冶煉爐、暖風(fēng)空調(diào)及其它民用或工業(yè)器具的熱源，具有工作穩(wěn)定可靠、耗損極小、發(fā)熱效率高、耗電少、無輻射、安全可靠、使用壽命長(zhǎng)、體積小、重量輕和造價(jià)低的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明涉及到該“高頻電磁波發(fā)熱裝置”的電磁波熱源材料及其制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了提供一種新型的高頻電磁波熱源材料，它是一種高溫抗腐蝕、抗氧化、無輻射、無毒性氣體逸出、無異味、無噪聲的優(yōu)質(zhì)磁性合金不銹鋼板。
本發(fā)明的另一目的是提供一種新型的電磁波熱源材料的制造方法。
本發(fā)明的目的可以采取以下方法來實(shí)現(xiàn)一種高頻電磁波發(fā)熱裝置熱源材料，其特征是它包括下列組分鐵30-68重量份，鈷[59]30-68重量份。
本發(fā)明的目的還可以采取以下方法來實(shí)現(xiàn)
一種高頻電磁波發(fā)熱裝置熱源材料包括下列組分碳0.0001-0.15重量份、鉻9-16重量份、鈷[59]30-65重量份、鐵30-68重量份、錳1-19重量份、鉬0.4-14重量份、硅0.06-12重量份、氮0.0007-0.9重量份。
高頻電磁波發(fā)熱裝置熱源材料的制造方法包括下列步驟1、熔煉將鐵和鈷[59]按組分放入煉鋼爐中，充分熔化及充分混合均勻后，再把鉻、鉬、錳等元素以脫氧劑形式或方法在合金熔煉中逐漸加入，空冷至常溫；2、熱處理2.1退火在650℃-1050℃保溫8小時(shí)以上，2.2固熔處理與淬火950℃或1050℃或1100℃或1170℃油淬，2.3回火選擇溫度范圍960℃-1000℃空冷，2.4冷變形固熔退火溫度為1200℃，在1000℃變形80％，或1100℃×1h空冷+[-48℃]×8h+1000℃×1h空冷。
本發(fā)明與現(xiàn)有的電飯鍋、電磁爐、微波爐、熱水器、空調(diào)器、電子器件、陶瓷制品燒成窯、工業(yè)鍋爐、冶煉爐、水蒸氣爐的熱源材料相比，具有安全可靠，漏電流極微小，消耗電量費(fèi)用極小，壽命長(zhǎng)、成本適宜，體積小，功能功率強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)。用后不易生銹、不易高溫氧化、高溫抗腐蝕、無毒性、結(jié)垢易除、無輻射、無異味、無噪聲、對(duì)人和動(dòng)植物均無害。


圖1是本發(fā)明工藝步驟的方框圖。
圖2是本發(fā)明退火工藝的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方案。
實(shí)施例1材料組分鐵50重量份，鈷[59]50重量份。
該組分制作的材料能長(zhǎng)期工作在1000℃-1400℃。
實(shí)施例2材料組分碳0.1，重量份、鉻10重量份、鈷[59]50重量份、鐵52重量份、錳10重量份、鉬5重量份、硅3重量份、氮0.2重量份。
該組分制作的材料能長(zhǎng)期工作在1000℃或以下。
組分中各元素的作用碳其含量越高時(shí)強(qiáng)度和硬度都高，耐磨性也越好，而塑性、韌性及焊接性則要求它越低越好。
硅脫氧能力比錳強(qiáng)，可消除氧的有害影響，其在固熔化時(shí)提高鋼的強(qiáng)度、硬度和彈性，在合金鋼中可提高鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性，能提高耐熱鋼的抗氧化性，增加電阻，即使在弱的磁場(chǎng)下，也能提高磁感應(yīng)強(qiáng)度。
錳有強(qiáng)的脫氧能力，可改善鋼的品質(zhì)，消除熱脆性，對(duì)提高鋼的強(qiáng)度和硬度有益。其主要用于提高鋼的淬透性，易獲得單相奧氏體組織，還能和氮組合替代鎳在合金鋼中的作用。
鉻能有效地提高鋼的淬透性和回火穩(wěn)定性，可提高硬度及耐磨性，并使組織細(xì)化，分布均勻。其特點(diǎn)是能提高鋼的耐腐蝕性和抗氧化能力。是不銹耐熱鋼、電熱合金中不可缺的重要元素。
鉬可提高淬透性和回火穩(wěn)定性，有提高鋼的二次硬化和提高紅硬性的作用，能有效地防止回火脆性的產(chǎn)生，還可通過提高鋼的再結(jié)晶溫度來提高鋼的高溫強(qiáng)度，可提高鋼對(duì)強(qiáng)腐蝕介質(zhì)和含氯離子介質(zhì)的耐蝕性，且能加速“渦流”的速度，使“渦流”熱源變成即熱式。但價(jià)格貴。
鐵是合金材料的主要元素，因其礦物質(zhì)豐富，價(jià)格便宜，加工、冶煉工藝簡(jiǎn)單。因晶體結(jié)構(gòu)有幾種，因此其物理化學(xué)特性優(yōu)，使其能被廣泛應(yīng)用，其“渦流”效果最佳。但其自身抗氧化和腐蝕能力較差，高溫狀態(tài)硬度、韌性等也較差。
鈷因鈷系列中只有鈷[59]無輻射，其他均有輻射現(xiàn)象，因此要求在鈷的冶煉工程中，要將鈷的同位素轉(zhuǎn)化為鈷[59]。鈷是合金材料的主要元素之一，但因其礦物質(zhì)沒有鐵豐富，價(jià)格較鐵貴，加工、冶煉工藝較鐵復(fù)雜，它產(chǎn)生固熔強(qiáng)化而輕微增加M體硬度和回火硬度，但不產(chǎn)生二次硬化，壓低Ac1點(diǎn)和Ms點(diǎn)作用很小，它本應(yīng)是平穩(wěn)δ-鐵素體的理想元素，但由于高鈷可能引起脆性，故一般較少使用。鈷是優(yōu)良的“渦流”效果強(qiáng)的元素。如果鐵和鈷各占50％時(shí)鋼體的渦流效果最佳，但此種組分的鋼體板性脆、韌性差，易氧化及易腐蝕，達(dá)不到衛(wèi)生的要求。鈷不產(chǎn)生明顯時(shí)效硬化，但卻能提高時(shí)效溫度至500℃以上。鈷常與鉬同時(shí)添加并形成Cr-Co-Mo化合物及R相等，產(chǎn)生沉淀硬化反應(yīng)，顯示強(qiáng)的時(shí)效硬化效果，提高各回火參數(shù)下的硬度。
下面就以上元素，本合金冶煉、熔煉，固熔處理等熱處理工藝中所需要的參數(shù)說明如下；

其中對(duì)有害元素的含量(S、Sn、P、As等有害及有毒性的元素)應(yīng)嚴(yán)格控制在0.001％以下。
以上組分按下列步驟制造1、熔煉形成電磁“渦流”的主要元素是鐵和鈷。鉻主要是高溫抗氧化及抗腐蝕。鉬、硅的作用主要是把渦流熱能快速擴(kuò)展及增加材料電阻。錳是一個(gè)便宜A體形成元素，用以平穩(wěn)δ-鐵素體，壓低Ms點(diǎn)，起控制相轉(zhuǎn)變作用。錳和氮聯(lián)合使用，用來代替鎳，以降低成本。鎳能提高合金鋼的再結(jié)晶溫度并細(xì)化晶粒，提高強(qiáng)度，韌性、耐蝕性和壓力加工性能。同時(shí)，可提高鋼的低溫韌性、淬透性，在不銹耐熱鋼中，與鉻配合使用，以提高鋼在非氧化介質(zhì)中的耐蝕性和耐熱性。鎳還大量用于精密合金，高溫合金，電熱合金及某些新型合金等方面。它能降低碳在基體中的固溶度，增加Cr7C3和M2X量，輕微增加M體和二次硬化硬度，降低Ac1點(diǎn)溫度，抵消δ-鐵素體，并降低Ms點(diǎn)，保證淬火后得到全M體組織。但因其壓低Ms的作用強(qiáng)，添加量受到限制，它參與沉淀硬化反應(yīng)。添加量一般控制在4-8％，它使鋼的回火溫度上限受到限制。同時(shí)，錳還有益于焊接加工。氮雖然參與固熔強(qiáng)化并形成氮化物增加沉淀硬化效果，但高氮含量給熔煉帶來困難。合金鋼的600℃、650℃持久破斷強(qiáng)度顯著提高而蠕變量降低。因此，要求鐵和鈷為主體元素，首先把兩者熔煉，再把鉻、鉬、錳等元素以脫氧劑形式或方法在合金熔煉中逐漸加入。
在選擇鋼爐時(shí)，電爐煉鋼，成本高，但能煉出高級(jí)合金鋼；平爐煉鋼時(shí)，生產(chǎn)量大，但熔煉時(shí)間長(zhǎng)、質(zhì)量高轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)量小，速度快。
在熔煉中，要充分使組分中的元素熔合、混合均勻，同時(shí)還要嚴(yán)格控制組分中的元素的百分含量不能變，使組成組分的元素重新生成新的合金鋼的晶體晶陣結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的熱源材料要求能在800℃-1470℃的工作環(huán)境中正常工作，且要求具有高溫抗氧化及抗腐蝕，絕對(duì)不能在合金鋼中逸出有害氣體及物質(zhì)，還要保持表面光滑，有硬度，有磁性，且磁路有規(guī)律，使之不傷害及干擾電路板上的元件器以及無輻射。因它的用途是能源供給者，大部分產(chǎn)品(用它制造)是在有水的情況下工作的，特別是飲水、醫(yī)用蒸餾水、生活用水等，絕對(duì)要求嚴(yán)格控制有害雜物，保持水中潔清、衛(wèi)生。
參照?qǐng)D1，其工藝方法及步驟如下對(duì)其中的步驟要求a、組織檢測(cè)精度。
b、獨(dú)立組織因素困難。以鋼中加Mn元素為例，會(huì)引起固熔強(qiáng)化、晶界偏析、有交互作用、固溶量析出。
c、實(shí)現(xiàn)檢測(cè)困難。因光學(xué)顯微鏡測(cè)定晶粒直徑，相體積分?jǐn)?shù)；電子顯微鏡檢測(cè)位錯(cuò)密度和相析出等，檢測(cè)對(duì)象尺寸越小，誤差越大，而且延時(shí)長(zhǎng)久有些檢驗(yàn)還受到設(shè)備、儀器條件限制。因此在渦流熱源合金鋼熔煉工藝中，要選擇熔鋼爐，最好用電爐煉鋼(以電弧加熱為多)，且要求要有超細(xì)顆粒的生產(chǎn)設(shè)備及其方法。細(xì)化晶粒是鋼中唯一即能提高強(qiáng)度又能提高塑性和韌性的機(jī)理，在鋼制造工藝中已受到極大關(guān)注和廣泛應(yīng)用。同時(shí)要求具備技術(shù)、設(shè)備等條件成熟的熔煉鋼廠或公司承擔(dān)生產(chǎn)任務(wù)，或采用電渣重熔(ESR)冶煉工藝，VOD電極棒。
2、熱處理選擇合適的熱處理工藝和參數(shù)，建立這些參數(shù)與性能的關(guān)系，確定它們對(duì)結(jié)構(gòu)的調(diào)整、控制作用和對(duì)性能指標(biāo)的變更限度。熔煉工藝的選擇，冷、熱加工工藝的控制不僅可得到最佳的組織質(zhì)量、性能，還可做到低成本。
a.退火參照?qǐng)D2，在650℃-1050℃保溫8小時(shí)以上。它能降低合金鋼的硬度及內(nèi)應(yīng)力。
b.固熔處理與淬火固熔處理溫度的選取除了合金成分外，還與采用強(qiáng)化機(jī)理相關(guān)，其溫度選取在合金碳化物及其它強(qiáng)化相完全固熔溫度以上，以保證合金元素完全固熔入A體中，充分發(fā)揮它們?cè)陔S后的各種熱處理狀態(tài)下的作用。
具體溫度范圍950℃或1050℃或1100℃或1170℃油淬。
c.回火選擇溫度范圍960℃-1000℃空冷。例如，950℃×1h空冷。鋼在950℃-1000℃回火，可獲得高強(qiáng)度和高韌性，可在950℃以下溫度能長(zhǎng)期正常工作。
d.冷變形固熔退火為1200℃，在1000℃變形80％(-48℃采用普通的酒精加固體CO2即可)或(1100℃×1h空冷)+(-48℃×8h)+(1000℃×1h空冷)。
總之，要求①使用目標(biāo)要求的性能指標(biāo)。②低碳含量足以保證成形和焊接性能佳。③高Cr含量足以保證抗腐蝕和高溫抗氧化。④1200℃左右固熔處理后，具有A狀態(tài)(固熔處理稱為A即Austenization)。⑤Ms點(diǎn)足夠低，保證在室溫下加工，成形又能用常規(guī)的處理方法，使之進(jìn)行M體相轉(zhuǎn)變。⑥1000℃以下具有沉淀硬化能力。⑦其有限量的δ-鐵素體以不降低鋼的強(qiáng)度和焊接塑性。這些基本要求是很嚴(yán)格的，這也是A體沉淀硬化不銹成分控制十分嚴(yán)格的原因。
本發(fā)明新型熱源材料是0.8至14mm合金鋼板材料。顏色為深灰?guī)Ш诨蚧規(guī)Ш谏?，其密度范圍?.1至8.4[g/cm3]。
權(quán)利要求
1.一種高頻電磁波發(fā)熱裝置熱源材料，其特征是它包括下列組分鐵30-68重量份，鈷[59]30-68重量份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻電磁波發(fā)熱裝置熱源材料，其特征是它包括下列組分碳0.0001-0.15重量份、鉻9-16重量份、鈷[59]30-65重量份、鐵30-68重量份、錳1-19重量份、鉬0.4-14重量份、硅0.06-12重量份、氮0.0007-0.9重量份。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高頻電磁波發(fā)熱裝置熱源材料的制造方法，其特征是它包括下列步驟3.1熔煉將鐵和鈷[59]按組分放入煉鋼爐中，充分熔化及充分混合均勻后，再把鉻、鉬、錳等元素以脫氧劑形式或方法在合金熔煉中逐漸加入，空冷至常溫；3.2熱處理3.2.1退火在650℃-1050℃保溫8小時(shí)以上，3.2.2、固熔處理與淬火950℃或1050℃或1100℃或1170℃油淬，3.2.3回火選擇溫度范圍960℃-1000℃空冷，3.2.4冷變形固熔退火溫度為1200℃，在1000℃變形80％，或1100℃×1h空冷+[-48℃]×8h+1000℃×1h空冷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高頻電磁波發(fā)熱裝置熱源材料，其特征是它包括下列組分鐵30－68重量份，鈷[59]30－68重量份。本發(fā)明具有安全可靠，漏電流極微小，消耗電量費(fèi)用極小，壽命長(zhǎng)、成本適宜，體積小，功能功率強(qiáng)大等優(yōu)點(diǎn)。用后不易生銹、不易高溫氧化、高溫抗腐蝕、無毒性、結(jié)垢易除、無輻射、無異味、無噪聲、對(duì)人和動(dòng)植物均無害。
文檔編號(hào)C22C38/10GK1693522SQ200510025308
公開日2005年11月9日 申請(qǐng)日期2005年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月18日
發(fā)明者沈明水 申請(qǐng)人:沈明水