技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，特别涉及一种新型高温高压灭菌锅内胆材料及其制备方法。
背景技术
高温高压灭菌锅是一种能产生高蒸汽压和高温、对物体进行灭菌的装置。高温高压灭菌锅是用比常压高的压力，把水的沸点升到100℃以上的高温，而进行液体或器具灭菌的一种高压容器。高温高压灭菌锅是医疗卫生事业、科研、农业单位对医疗器械、敷料、玻璃器皿、溶液培养基等进行消毒灭菌的理想设备。
高温高压灭菌锅的内胆材料需要特殊的研制，不仅需要耐住高压、高温、同时具有耐腐蚀性，来应对一些有腐蚀左右的液体，同时需要在高温高压环境中稳定、不易变形，又需要能保温、密闭。所以在上述要求的情况下，对于高温高压灭菌锅内胆材料的研究就显得尤为重要。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种新型高温高压灭菌锅内胆材料及其制备方法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到了一种新型高温高压灭菌锅内胆材料，其抗高温高压、不易变形且空气密闭、具有较强的耐腐蚀性，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种新型高温高压灭菌锅内胆材料，由下列重量份的原料制成：镍合金10-25份、铝合金10-13份、铬钢5-10份、二氧化钛7-12份、硼纤维3-5份、碳化硅3-7份、二氧化镁5-7份、钼3-7份、氧化锡8-12份、五氧化二钒3-6份、石墨烯6-15份、硅藻土3-9份、重稀土6-14份、玻璃砂4-11份、聚氧乙烯树脂5-12份、海藻酸钠3-11份、磷钨酸钾2-7份、苯基三乙氧基硅烷6-13份、抗氧化剂5-10份、热稳定剂5-10份。
优选地，所述的抗氧化剂选自特丁基对苯二酚、二丁基羟基甲苯、丁基羟基茴香醚、邻苯二甲酸二丙烯酯中的一种或几种。
优选地，所述热稳定剂选自己二酸二辛酯、丙二醇甲醚醋酸酯、双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡、双丙烯酸丁二酯中的一种或几种。
所述的新型高温高压灭菌锅内胆材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照重量份称取各原料；
（2）将镍合金、铝合金、铬钢、二氧化钛、硼纤维、碳化硅、二氧化镁、钼、氧化锡、五氧化二钒加入混合罐，以1000-2000转/分的速度搅拌3-5小时，送入高温炉预烧，预烧温度为500-600℃，预烧时间为2-3小时；
（3）再将经预烧处理后的混合物加到球磨机中，添加混合物重量20%的异丙醇，进行球磨处理，得粉末状混合物；
（4）将石墨烯、硅藻土、重稀土、玻璃砂、聚氧乙烯树脂、海藻酸钠、磷钨酸钾、苯基三乙氧基硅烷、抗氧化剂、热稳定剂加入超声震荡器中，在50kHz、500W的条件下分散均匀，得到混合料浆；
（5）将步骤（3）得到的粉末状混合物加到步骤（4）得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入喷雾干燥塔，进口温度为500-600℃，出口温度为200-220℃，得到颗粒状物料，然后过80目筛；
（6）将过筛后的物料放入模具压制成型，将成型后的材料直接放入-30℃的低温箱中冷却20-30分钟；
（7）将低温冷却后的成型物料进行烧结，烧结完成后冷却至室温，得到成品。
优选地，步骤（7）中的烧结为真空烧结，真空度为1.5×10-1Pa，烧结温度为800-1000℃，烧结时间为2-3小时。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
（1）本发明的新型高温高压灭菌锅内胆材料以镍合金、铝合金、铬钢、二氧化钛、硼纤维、碳化硅、二氧化镁、钼、氧化锡、五氧化二钒为主要成分，通过加入石墨烯、硅藻土、重稀土、玻璃砂、聚氧乙烯树脂、海藻酸钠、磷钨酸钾、苯基三乙氧基硅烷、抗氧化剂、热稳定剂，辅以高温煅烧、搅拌球磨、超声分散、干燥过筛、压模冷却、烧结、加工成型等工艺，使得制备而成的新型高温高压灭菌锅内胆材料，其抗高温高压、不易变形且空气密闭、具有较强的耐腐蚀性，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。
（2）本发明的新型高温高压灭菌锅内胆材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
具体实施方式
下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
（1）称取镍合金10份、铝合金10份、铬钢5份、二氧化钛7份、硼纤维3份、碳化硅3份、二氧化镁5份、钼3份、氧化锡8份、五氧化二钒3份、石墨烯6份、硅藻土3份、重稀土6份、玻璃砂4份、聚氧乙烯树脂5份、海藻酸钠3份、磷钨酸钾2份、苯基三乙氧基硅烷6份、特丁基对苯二酚5份、己二酸二辛酯5份；
（2）将镍合金、铝合金、铬钢、二氧化钛、硼纤维、碳化硅、二氧化镁、钼、氧化锡、五氧化二钒加入混合罐，以1000转/分的速度搅拌3小时，送入高温炉预烧，预烧温度为500℃，预烧时间为2小时；
（3）再将经预烧处理后的混合物加到球磨机中，添加混合物重量20%的异丙醇，进行球磨处理，得粉末状混合物；
（4）将石墨烯、硅藻土、重稀土、玻璃砂、聚氧乙烯树脂、海藻酸钠、磷钨酸钾、苯基三乙氧基硅烷、特丁基对苯二酚、己二酸二辛酯加入超声震荡器中，在50kHz、500W的条件下分散均匀，得到混合料浆；
（5）将步骤（3）得到的粉末状混合物加到步骤（4）得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入喷雾干燥塔，进口温度为500℃，出口温度为200℃，得到颗粒状物料，然后过80目筛；
（6）将过筛后的物料放入模具压制成型，将成型后的材料直接放入-30℃的低温箱中冷却20分钟；
（7）将低温冷却后的成型物料进行烧结，烧结完成后冷却至室温，得到成品，烧结为真空烧结，真空度为1.5×10-1Pa，烧结温度为800℃，烧结时间为2小时。
制得的新型高温高压灭菌锅内胆材料的性能测试结果如表1所示。
实施例2
（1）称取镍合金15份、铝合金11份、铬钢6份、二氧化钛9份、硼纤维4份、碳化硅5份、二氧化镁6份、钼4份、氧化锡9份、五氧化二钒4份、石墨烯10份、硅藻土6份、重稀土9份、玻璃砂7份、聚氧乙烯树脂8份、海藻酸钠6份、磷钨酸钾4份、苯基三乙氧基硅烷9份、二丁基羟基甲苯7份、丙二醇甲醚醋酸酯8份；
（2）将镍合金、铝合金、铬钢、二氧化钛、硼纤维、碳化硅、二氧化镁、钼、氧化锡、五氧化二钒加入混合罐，以1200转/分的速度搅拌3.5小时，送入高温炉预烧，预烧温度为520℃，预烧时间为2.4小时；
（3）再将经预烧处理后的混合物加到球磨机中，添加混合物重量20%的异丙醇，进行球磨处理，得粉末状混合物；
（4）将石墨烯、硅藻土、重稀土、玻璃砂、聚氧乙烯树脂、海藻酸钠、磷钨酸钾、苯基三乙氧基硅烷、二丁基羟基甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯加入超声震荡器中，在50kHz、500W的条件下分散均匀，得到混合料浆；
（5）将步骤（3）得到的粉末状混合物加到步骤（4）得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入喷雾干燥塔，进口温度为530℃，出口温度为205℃，得到颗粒状物料，然后过80目筛；
（6）将过筛后的物料放入模具压制成型，将成型后的材料直接放入-30℃的低温箱中冷却24分钟；
（7）将低温冷却后的成型物料进行烧结，烧结完成后冷却至室温，得到成品，烧结为真空烧结，真空度为1.5×10-1Pa，烧结温度为880℃，烧结时间为2.4小时。
制得的新型高温高压灭菌锅内胆材料的性能测试结果如表1所示。
实施例3
（1）称取镍合金20份、铝合金12份、铬钢9份、二氧化钛10份、硼纤维5份、碳化硅6份、二氧化镁6份、钼5份、氧化锡11份、五氧化二钒5份、石墨烯11份、硅藻土8份、重稀土12份、玻璃砂9份、聚氧乙烯树脂10份、海藻酸钠7份、磷钨酸钾5份、苯基三乙氧基硅烷12份、丁基羟基茴香醚9份、双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡9份；
（2）将镍合金、铝合金、铬钢、二氧化钛、硼纤维、碳化硅、二氧化镁、钼、氧化锡、五氧化二钒加入混合罐，以1800转/分的速度搅拌4.5小时，送入高温炉预烧，预烧温度为575℃，预烧时间为2.8小时；
（3）再将经预烧处理后的混合物加到球磨机中，添加混合物重量20%的异丙醇，进行球磨处理，得粉末状混合物；
（4）将石墨烯、硅藻土、重稀土、玻璃砂、聚氧乙烯树脂、海藻酸钠、磷钨酸钾、苯基三乙氧基硅烷、丁基羟基茴香醚、双巯基乙酸异辛酯二正辛基锡加入超声震荡器中，在50kHz、500W的条件下分散均匀，得到混合料浆；
（5）将步骤（3）得到的粉末状混合物加到步骤（4）得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入喷雾干燥塔，进口温度为575℃，出口温度为210℃，得到颗粒状物料，然后过80目筛；
（6）将过筛后的物料放入模具压制成型，将成型后的材料直接放入-30℃的低温箱中冷却28分钟；
（7）将低温冷却后的成型物料进行烧结，烧结完成后冷却至室温，得到成品，烧结为真空烧结，真空度为1.5×10-1Pa，烧结温度为920℃，烧结时间为2.8小时。
制得的新型高温高压灭菌锅内胆材料的性能测试结果如表1所示。
实施例4
（1）称取镍合金25份、铝合金13份、铬钢10份、二氧化钛12份、硼纤维5份、碳化硅7份、二氧化镁7份、钼7份、氧化锡12份、五氧化二钒6份、石墨烯15份、硅藻土9份、重稀土14份、玻璃砂11份、聚氧乙烯树脂12份、海藻酸钠11份、磷钨酸钾7份、苯基三乙氧基硅烷13份、邻苯二甲酸二丙烯酯10份、双丙烯酸丁二酯10份；
（2）将镍合金、铝合金、铬钢、二氧化钛、硼纤维、碳化硅、二氧化镁、钼、氧化锡、五氧化二钒加入混合罐，以2000转/分的速度搅拌5小时，送入高温炉预烧，预烧温度为600℃，预烧时间为3小时；
（3）再将经预烧处理后的混合物加到球磨机中，添加混合物重量20%的异丙醇，进行球磨处理，得粉末状混合物；
（4）将石墨烯、硅藻土、重稀土、玻璃砂、聚氧乙烯树脂、海藻酸钠、磷钨酸钾、苯基三乙氧基硅烷、邻苯二甲酸二丙烯酯、双丙烯酸丁二酯加入超声震荡器中，在50kHz、500W的条件下分散均匀，得到混合料浆；
（5）将步骤（3）得到的粉末状混合物加到步骤（4）得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入喷雾干燥塔，进口温度为600℃，出口温度为220℃，得到颗粒状物料，然后过80目筛；
（6）将过筛后的物料放入模具压制成型，将成型后的材料直接放入-30℃的低温箱中冷却30分钟；
（7）将低温冷却后的成型物料进行烧结，烧结完成后冷却至室温，得到成品，烧结为真空烧结，真空度为1.5×10-1Pa，烧结温度为1000℃，烧结时间为3小时。
制得的新型高温高压灭菌锅内胆材料的性能测试结果如表1所示。
对比例1
（1）称取镍合金10份、二氧化钛7份、硼纤维3份、碳化硅3份、二氧化镁5份、钼3份、氧化锡8份、五氧化二钒3份、石墨烯6份、硅藻土3份、重稀土6份、聚氧乙烯树脂5份、海藻酸钠3份、磷钨酸钾2份、苯基三乙氧基硅烷6份、特丁基对苯二酚5份、己二酸二辛酯5份；
（2）将镍合金、二氧化钛、硼纤维、碳化硅、二氧化镁、钼、氧化锡、五氧化二钒加入混合罐，以1000转/分的速度搅拌3小时，送入高温炉预烧，预烧温度为500℃，预烧时间为2小时；
（3）再将经预烧处理后的混合物加到球磨机中，添加混合物重量20%的异丙醇，进行球磨处理，得粉末状混合物；
（4）将石墨烯、硅藻土、重稀土、聚氧乙烯树脂、海藻酸钠、磷钨酸钾、苯基三乙氧基硅烷、特丁基对苯二酚、己二酸二辛酯加入超声震荡器中，在50kHz、500W的条件下分散均匀，得到混合料浆；
（5）将步骤（3）得到的粉末状混合物加到步骤（4）得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入喷雾干燥塔，进口温度为500℃，出口温度为200℃，得到颗粒状物料，然后过80目筛；
（6）将过筛后的物料放入模具压制成型，将成型后的材料直接放入-30℃的低温箱中冷却20分钟；
（7）将低温冷却后的成型物料进行烧结，烧结完成后冷却至室温，得到成品，烧结为真空烧结，真空度为1.5×10-1Pa，烧结温度为800℃，烧结时间为2小时。
制得的新型高温高压灭菌锅内胆材料的性能测试结果如表1所示。
对比例2
（1）称取镍合金25份、铝合金13份、铬钢10份、二氧化钛12份、硼纤维5份、氧化锡12份、五氧化二钒6份、石墨烯15份、硅藻土9份、重稀土14份、玻璃砂11份、聚氧乙烯树脂12份、海藻酸钠11份、苯基三乙氧基硅烷13份、邻苯二甲酸二丙烯酯10份、双丙烯酸丁二酯10份；
（2）将镍合金、铝合金、铬钢、二氧化钛、硼纤维、氧化锡、五氧化二钒加入混合罐，以2000转/分的速度搅拌5小时，送入高温炉预烧，预烧温度为600℃，预烧时间为3小时；
（3）再将经预烧处理后的混合物加到球磨机中，添加混合物重量20%的异丙醇，进行球磨处理，得粉末状混合物；
（4）将石墨烯、硅藻土、重稀土、玻璃砂、聚氧乙烯树脂、海藻酸钠、苯基三乙氧基硅烷、邻苯二甲酸二丙烯酯、双丙烯酸丁二酯加入超声震荡器中，在50kHz、500W的条件下分散均匀，得到混合料浆；
（5）将步骤（3）得到的粉末状混合物加到步骤（4）得到的混合料浆中，搅拌均匀后加入喷雾干燥塔，进口温度为600℃，出口温度为220℃，得到颗粒状物料，然后过80目筛；
（6）将过筛后的物料放入模具压制成型，将成型后的材料直接放入-30℃的低温箱中冷却30分钟；
（7）将低温冷却后的成型物料进行烧结，烧结完成后冷却至室温，得到成品，烧结为真空烧结，真空度为1.5×10-1Pa，烧结温度为1000℃，烧结时间为3小时。
制得的新型高温高压灭菌锅内胆材料的性能测试结果如表1所示。
将实施例1-4和对比例1-2的新型高温高压灭菌锅内胆材料分别进行抗拉强度、加热尺寸变化率、烟密闭等级、耐腐蚀性的测试。
表1
抗拉强度（MPa） 加热尺寸变化率% 烟密闭等级 耐腐蚀性（浓硫酸处理，腐蚀程度计算，%） 实施例1 750 0.084 合格 98.75 实施例2 775 0.125 合格 97.95 实施例3 780 0.075 合格 97.65 实施例4 790 0.155 合格 98.25 对比例1 275 12.065 不合格 71.35 对比例2 325 11.454 不合格 65.15
本发明的新型高温高压灭菌锅内胆材料以镍合金、铝合金、铬钢、二氧化钛、硼纤维、碳化硅、二氧化镁、钼、氧化锡、五氧化二钒为主要成分，通过加入石墨烯、硅藻土、重稀土、玻璃砂、聚氧乙烯树脂、海藻酸钠、磷钨酸钾、苯基三乙氧基硅烷、抗氧化剂、热稳定剂，辅以高温煅烧、搅拌球磨、超声分散、干燥过筛、压模冷却、烧结、加工成型等工艺，使得制备而成的新型高温高压灭菌锅内胆材料，其抗高温高压、不易变形且空气密闭、具有较强的耐腐蚀性，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。本发明的新型高温高压灭菌锅内胆材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。