专利名称：多孔惰性材料及其在热导元件上的应用的制作方法
技术领域：
本发明属于一种惰性材料及其应用，具体的说，是一种多孔惰性材料及其
在测量矿井CH4浓度的热导元件上的应用。
背景技术：
在煤矿矿井中，需要对矿井中的CH4浓度进行测量，目前都是采用热导敏感 元件来检测甲垸，其原理在于甲烷和煤矿井下其他气体的导热率不同而进行检 测，由于气体的导热率数值太小不便直接测量，而是采用间接的测量方法，对 导热率的测量转变成对热导敏感元件的电阻变化的测量，此外，敏感元件的电 阻变化和被测气体中的甲垸含量在一定范围内具有线性关系，因此可以通过测 量电阻元件的电阻变化来直接确定待测气体中的甲烷含量。20世纪初期就用金 属丝直接裸露制成热敏元件，这种元件仅能测高浓度甲烷，而且较难长期保持 仪器零点的稳定性。目前，都是采用铂金丝涂上氧化铝，然后用玻璃体包裹， 其中铂金丝的直径在0.02毫米左右，中部盘绕成螺旋状，两端点焊在金属引线 上，利用氧化铝耐高温不导电，对盘绕的铂金丝进行绝缘，玻璃体保证通电后 铂金丝的强度，这样元件可以测量浓度较低的甲烷含量，稳定性能保证，但是 由于包裹氧化铝和玻璃体造成反应速度较慢，敏感性较差，传输信号距离短， 达不到目前的新煤矿安全标准，同时原材料成本增加，加工工序增多造成生产 中废品率增加，整个铂金丝重量增加与引线焊接处抗震，跌落非常容易损害，
使用寿命不长。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种分布有纳米级小孔，耐高温、绝缘的多孔 惰性材料。
本发明的目的之二在于提供一种多孔惰性材料铂金丝在铂金丝螺旋形部位 上，使热导元件灵敏度高、传输信号距离远。
本发明的技术方案如下 一种多孔惰性材料其特征在于包括下述重量份
数配比的原料
Si02 3 0 35
Zn (N03) 2.6H20 15 20
Mg (N03) 2. 6H20 16 19
C线 6 9 A1'A 6 8 ZrOCl2.8H20 3 5 ,3 3 5 NaOH 1 2 腦 1 2
将配好的粉体干磨半小时，湿磨1小时，在120。C烘箱烘干。放入铂蒸发皿 中煅烧，在1200士100。C保温2 5小时，断电，自然冷却，生成块状；取出块 状材料，干磨半小时，加水湿磨l小时，在120t烘箱内烘干得到粉末，配比该 烘干后粉末总重量3% 8%的Si02，加水配置为浓度10 30%溶液，然后Si02溶
液与所述烘干后粉末混合均匀制得多孔惰性材料。
多孔惰性材料用作热导元件的用途。所述的热导元件，包括气室、元件架 和铂金丝，所述元件架由两根引线上端穿过底部直径大的圆形套筒，在该圆形 套筒内填充烧制成型的陶瓷组成，所述圆形套筒下端面形成台阶，所述两引线 上端之间焊接有铂金丝，该铂金丝中部为螺旋形，所述气室下端面开有两个沉 孔，其中一个沉孔与气室上端面相通，所述两元件架分别装入两沉孔内，所述 引线下端位于气室外，其关键在于所述铂金丝螺旋形的部分涂有多孔惰性材 料。该多孔惰性材料，能达到绝缘、抗氧化、保证铂金丝通电时的强度，同时 分布有很多纳米级的小孔，铂金丝与空气的接触面积相对增多，灵敏度增高， 测量更加准确，加工工序减少产品，原材料减少，产品合格率增高，传输信号 距离更远，能达到新煤矿安全标准。
上述引线与铂金丝焊接处用耐温绝缘材料包裹，耐温绝缘材料为电工绝缘 材料中的1032浸漆。提高了整个元件的抗震性，跌落不易损坏，使用寿命长。
上述气室下端面沉孔的孔口装有螺母，同时灌有环氧树脂密封。所述气室上 端面的孔口过赢配合装有过滤片，该过滤片用黄铜粉末冶金制得。整个元件下 端密封效果更加牢固，不易损坏，测量数据更准确效果更好。
有益效果本发明多孔惰性材料，分布有纳米级小孔，涂抹在物体上又能 增加强度同时也能保证很好的绝缘效果；应用多孔惰性材料的热导元件，减小
了铂金丝的直径为0.01毫米，功耗小于0.09瓦，功耗降低，提高了高低甲烷 传感器的传输距离，提高了热导元件的灵敏度，传输信号距离更远；由于工序 减少废品率降低合格率提高，原材料和生产成本都降低；同时元件焊点用耐温 材料保护，提高了元件抗震、断丝的性能，提高了元件的使用寿命。
图1是本发明热导元件的结构示意图； 图2是包裹有多孔惰性材料铂金丝的局部放大图; 图3是图2的A-A剖视图； 图4是热导元件与过滤器的装配图。
具体实施方式
实施例1
多孔惰性材料，包括下述重量份数配比的原料
Si0230
Zn (N03) 2.6H2015
Mg (N03) 2.6恥16
CaC036
A12036
ZrOCl2. 8H203
H3B033
NaOH1
KOH1
将配好的原料干磨半小时，湿磨1小时，在120t烘箱烘千。放入铂蒸发皿 中煅烧，在1300。C下保温2小时，断电，自然冷却，生成块状；取出块状材料， 千磨半小时，加水湿磨l小时，在120t烘箱内烘干得到粉末，配比该烘千后粉 末总重量3。/。的Si02，加水配置为浓度10%溶液，然后Si02溶液与所述烘干后粉 末混合均匀制得多孔惰性材料。
多孔惰性材料用作热导元件的用途。
如图l、图2、图3所示，所述的热导元件，由气室l、元件架3和铂金丝 5等组成，所述元件架3由两根引线3a上端穿过底部直径大的圆形套筒3b，在 该圆形套筒3b内填充烧制成型的陶瓷组成，所述圆形套筒3b下端面形成台阶， 所述两引线3a上端之间焊接有铂金丝5，该铂金丝5中部为螺旋形，所述气室 l下端面开有两个沉孔，其中一个沉孔与气室1上端面相通，所述两元件架3分 别装入两沉孔内，所述引线3a下端位于气室l夕卜，所述铂金丝5螺旋形的部分 涂有多孔惰性材料。生产中涂好多孔惰性材料后，在1100°(:煅烧保温4小时， 断电，自然冷却。所述引线3a与铂金丝5焊接处用耐温绝缘材料包裹。所述耐 温绝缘材料为电工绝缘材料中的1032浸漆。所述气室1下端面沉孔孔口装有螺 母，同时灌有环氧树脂密封。与所述气室1上端面的孔口过赢配合装有过滤片6， 该过滤片6用黄铜粉末冶金制得。(参看图4)整个热导元件装在由上盖和过滤 器本体螺纹连接的过滤器8内，引线3a穿过过滤器的内的电路板9焊接在电路 板9上，该电路板9上有导线引出。 实施例2
多孔惰性材料，包括下述重量份数配比的原料
Si02 32
Zn (N03) 2. 6H20 17
Mg (N03) 2.6H20 18
CaC03 7
A1A 7
ZrOCh. 8H2O 4
H3B03 4
NaOH 1.5 K0H 1.5
将配好的原料干磨半小时，湿磨1小时，在120。C烘箱烘干。放入铂蒸发皿 中煅烧，在120(fC保温3小时，断电，自然冷却，生成块状；取出块状材料， 干磨半小时，加水湿磨l小时，在120。C烘箱内烘干得到粉末，配比该烘干后粉 末总重量5。/。的Si02，加水配置为浓度20%溶液，然后Si02溶液与所述烘干后粉 末混合均匀制得多孔惰性材料。
多孔惰性材料用作热导元件的用途。
如图l、图2、图3所示，所述的热导元件，由气室K元件架3和铂金丝 5等组成，所述元件架3由两根引线3a上端穿过底部直径大的圆形套筒3b，在 该圆形套筒3b内填充烧制成型的陶瓷组成，所述圆形套筒3b下端面形成台阶， 所述两引线3a上端之间焊接有铂金丝5，该铂金丝5中部为螺旋形，所述气室 1下端面开有两个沉孔，其中一个沉孔与气室1上端面相通，所述两元件架3分 别装入两沉孔内，所述引线3a下端位于气室l外，所述铂金丝5螺旋形的部分 涂有多孔惰性材料。生产中涂好多孔惰性材料后，在1100。C煅烧保温3小时， 断电，自然冷却。所述引线3a与铂金丝5焊接处用耐温绝缘材料包裹。所述耐 温绝缘材料为电工绝缘材料中的1032浸漆。所述气室1下端面沉孔的孔口装有 螺母，同时灌有环氧树脂密封。与所述气室1上端面的孔口过赢配合装有过滤片 6，该过滤片6用黄铜粉末冶金制得。(参见图4)整个热导元件装在由上盖和过 滤器本体螺纹连接的过滤器8内，引线3a穿过过滤器的内的电路板9焊接在电 路板9上，该电路板9上有导线引出。
实施例3
多孔惰性材料，包括下述重量份数配比的原料:
Si0235
Zn (願)2.6H2020
Mg (N03) 2.6H2019
CaC039
A12038
ZrOCl2.歸5
H3B035
NaOH2
KOH2
将配好的粉体干磨半小时，湿磨1小时，在120。C烘箱烘干。放入铂蒸发皿 中煅烧，在1200土100t保温2 5小时，断电，自然冷却，生成块状；取出块 状材料，干磨半小时，加水湿磨l小时，在120。C烘箱内烘干得到粉末，配比该 烘干后粉末总重量3。/。 8。/。的Si02，加水配置为浓度10 30%溶液，然后Si02溶 液与所述烘干后粉末混合均匀制得多孔惰性材料。
多孔惰性材料用作热导元件的用途。
如图1、图2、图3所示，所述的热导元件，由气室1、元件架3和铂金丝 5等组成，所述元件架3由两根引线3a上端穿过底部直径大的圆形套筒3b，在 该圆形套筒3b内填充烧制成型的陶瓷组成，所述圆形套筒3b下端面形成台阶， 所述两引线3a上端之间焊接有铂金丝5，该铂金丝5中部为螺旋形，所述气室 l下端面开有两个沉孔，其中一个沉孔与气室l上端面相通，所述两元件架3分 别装入两沉孔内，所述引线3a下端位于气室l夕卜，所述铂金丝5螺旋形的部分
涂有多孔惰性材料。生产中涂好多孔惰性材料后，在1100。C煅烧保温6小时， 断电，自然冷却。所述引线3a与铂金丝5焊接处用耐温绝缘材料包裹。所述耐 温绝缘材料为电工绝缘材料中的1032浸漆。所述气室1下端面沉孔孔口装有螺 母，同时灌有环氧树脂密封。与所述气室1上端面的孔口过赢配合装有过滤片6， 该过滤片6用黄铜粉末冶金制得。(参见图4)整个热导元件装在由上盖和过滤 器本体螺纹连接的过滤器8内，引线3a穿过过滤器的内的电路板9焊接在电路 板9上，该电路板9上有导线引出。
权利要求
1、一种多孔惰性材料，其特征在于包括下述重量份数配比的原料SiO2 30～35Zn(NO3)2.6H2O 15～20Mg(NO3)2.6H2O 16～19CaCO3 6～9Al2O3 6～8ZrOCl2.8H2O3～5H3BO3 3～5NaOH 1～2KOH1～2将配好的原料干磨半小时，湿磨1小时，在120℃烘箱烘干。放入铂蒸发皿中煅烧，在1200±100℃保温2～5小时，断电，自然冷却，生成块状；取出块状材料，干磨半小时，加水湿磨1小时，在120℃烘箱内烘干得到粉末，配比该烘干后粉末总重量3％～8％的SiO2，加水配置为浓度10～30％溶液，然后SiO2溶液与所述烘干后粉末混合均匀制得多孔惰性材料。
2、 一种运用权利要求1所述多孔惰性材料的热导元件，包括气室(1)、元 件架(3)和铂金丝(5)，所述元件架(3)由两根引线(3a)上端穿过底部直 径大的圆形套筒(3b)，在该圆形套筒(3b)内填充陶瓷，所述两引线(3a)上 端之间焊接有铂金丝(5)，该铂金丝(5)中部成螺旋形，所述气室(1)下端 面开有两个沉孔，其中一个沉孔与气室(1)上端面相通，所述两元件架(3) 分别装入两沉孔内，该沉孔的孔口装有螺母(7)，所述引线(3a)下端穿过螺 母(7)位于气室(1)夕卜，其特征在于所述铂金丝(5)螺旋形的部分包裹有 多孔惰性材料，该多孔惰性材料是权利要求1所述的多孔惰性材料。
3、 根据权利要求2所述热导元件，其特征在于所述引线(3a)与铂金丝 (5)焊接处用耐温绝缘材料包裹。
4、 根据权利要求3所述热导元件，其特征在于所述耐温绝缘材料为电工 绝缘材料中的1032浸漆。
5、 根据权利要求2所述热导元件，其特征在于所述气室(1)下端面沉 孔的孔口灌有环氧树脂将螺母(7)密封在孔口内。
6、 根据权利要求2所述热导元件，其特征在于在所述气室(1)上端面 的孔口过盈配合有过滤片(6)，该过滤片(6)用黄铜粉末冶金制得。
全文摘要
本发明公开了一种多孔惰性材料，包括下述重量份数配比的原料SiO<sub>2</sub>30～35；Zn(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>·6H<sub>2</sub>O 15～20；Mg(NO<sub>3</sub>)<sub>2</sub>·6H<sub>2</sub>O 16～19；CaCO<sub>3</sub>6～9；Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 6～8；ZrOCl<sub>2</sub>·8H<sub>2</sub>O 3～5；H<sub>3</sub>BO<sub>3</sub> 3～5；NaOH 1～2；KOH1～2。经过磨细与SiO<sub>2</sub>溶液混合均匀制得。本发明还公开了多孔的多孔惰性材料在热导元件上的应用，将多孔惰性材料涂在铂金丝上，保证了绝缘、耐高温，通电时铂金丝的强度，同时还分布有许多纳米小孔，提高了高低甲烷传感器的传输距离，提高了热导元件的灵敏度，传输信号距离更远；降低生产成本，提高了元件的使用寿命。
文档编号C04B35/14GK101186490SQ20071009311
公开日2008年5月28日 申请日期2007年12月7日 优先权日2007年12月7日
发明者庆 于, 廖德林, 朱正和, 李莹莹, 荣 樊, 毛小波, 强 黄 申请人:煤炭科学研究总院重庆研究院