[发明专利]具有铜镀层的电热管

说明书

本发明公开了一种具有铜镀层的电热管，从内向外依次包括合金电热丝、绝缘填充层以及金属管外壳；合金电热丝的外表面包覆有铜镀层且两者间隙为0.25～1.0nm。通过在合金电热丝表面包覆镀铜层，并将合金电热丝与铜膜层间距控制在一定范围内，可以有效降低合金电热丝与绝缘填充材料之间的界面热阻，进而降低合金电热丝和绝缘填充材料的温差。在同等功率下，可以有效增加电热管金属管外壳加热温度，进而提升加热效率，同时也降低了合金电热丝的温度，增加了安全性，提升了其使用寿命。本发明成本低、工艺操作简单，在提高电热管加热温度的同时，也提高了其加热效率和安全性，优点突出。

技术领域

本发明属于电加热技术领域，具体而言，涉及一种具有铜镀层的电热管。

背景技术

电热管是一种管状电热元件，用来将电能转化为热能。常见的电热管包括翅片式电热管、单头电热管以及铁氟龙电热管。由于电热管可以用来加热熔盐、液体以及建筑取暖等等，被广泛应用于多种加热场合，用途广泛。

电热管加热的热量来自合金电热丝通电后产生的焦耳热，热量产生后，由电热丝传到金属外管。热量传递过程中，电热丝与绝缘填充材料、绝缘填充材料与金属外管间的界面热阻和接触热阻以及绝缘填充材料、金属外管的本身热阻，都会影响金属管外壳温度，进而影响加热效率。其中，电热丝与绝缘填充材料之间的界面热阻，影响较大。除了影响加热温度外，电热丝与绝缘填充材料之间较大的界面热阻，使电热丝和绝缘填充材料之间的温度出现跳变，使高温局域在电热丝，影响电热管的安全性。

为解决上述问题，提高电热管外壳加热温度，现有的方法多见于提高加热功率或提高绝缘填充材料热导率，例如通过表面化学改性等，二者虽然能一定程度上提高电热管外壳加热温度，但没法解决合金电热丝与绝缘填充材料间的大温差，使合金电热丝温度严重高于绝缘填充材料。而合金电热丝的熔点又大幅低于绝缘填充材料，因此电热管外壳能够达到的最高温度依然受限，使其无法适用于较高温加热的应用场合。

另一方面，目前有研究采用高热导率的软质热界面材料来填充两种材料的界面间隙，以降低合金电热丝与绝缘填充材料的接触热阻，例如用软质材料(橡胶)包裹氧化铝颗粒的导热填料等，该方法虽然一定程度降低了界面间的接触热阻，改善了合金电热丝到绝缘填充材料的界面传热，但一般软质材料的熔点较低，只能适用于低温范围，而且该方法并未触及到影响两种材料界面间传热本质的界面热阻。

发明内容

本发明旨在提供一种具有铜镀层的电热管，该电热管的铜镀层能够降低合金电热丝与绝缘填充层之间界面热阻，提高外壳加热温度，从而提高加热效率。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种具有铜镀层的电热管，其从内向外依次包括合金电热丝、绝缘填充层以及金属管外壳；所述合金电热丝的外表面包覆有铜镀层且两者间隙为0.25～1.0nm。

进一步地，合金电热丝与其外表面包覆的铜镀层间隙为0.25～0.6nm。

进一步地，铜镀层的厚度为d，其中0.7nm≤d≤100nm；优选0.7nm≤d≤20nm。更优选0.7nm≤d≤10nm。

进一步地，合金电热丝为Cr20Ni80，绝缘填充层为MgO，铜镀层的厚度d为1.1nm，铜镀层与合金电热丝间隙为0.36nm；或者合金电热丝为Cr20Ni80，绝缘填充层为Al₂O₃，铜镀层的厚度d为2.2nm，铜镀层与合金电热丝的间隙为0.36nm。

进一步地，合金电热丝呈螺旋结构且沿电热管管内中心轴向均匀分布；铜镀层的厚度沿合金电热丝径向均匀分布。

进一步地，合金电热丝为镍铬合金丝或铁铬合金丝；优选地，合金电热丝为Cr20Ni80、Cr30Ni70、Cr15Ni60、Cr20Ni35或Cr20Ni30。

进一步地，绝缘填充层的材料为氧化镁、氧化铝和二氧化硅中的一种或多种。