专利名称：钢水测温用厚膜快速热电偶及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种热电偶及其制造方法，特别是一种测量钢水温度的厚膜型热电偶及其制造方法。
钢水测温是炼钢过程中控制材料成份和保证冶炼质量的关键环节。目前我国冶金行业用于钢水测温的快速热电偶主要分为快速铂铑热电偶和快速钨铼热电偶两大类；由于铂铑热电偶生产的时间较早、工艺稳定可靠和大部分钢厂的使用习惯，目前钢水测温铂铑快速热电偶仍占绝对优势的市场份额，达70％以上。我国是一个铂铑贫乏国，80％以上的铂铑原料依靠进口，不仅需要大量的外汇支出，而且铂铑原料的国际价格波动非常大，上涨幅度严重，给我国的冶金企业增加了不少的经济负担。
目前国内钢水测温铂铑快速热电偶的制造方法是将工业用Rt-PtR10和PtRh6-PtRn30热电偶丝裁剪成需要的长度，经过清洗和退火处理，然后手工将热电丝的正极和负极用电弧焊或氢氧焰焊接成感温热电偶热端，再纤焊上专用补偿导线加装上保护外套构成快速热电偶。这种制造方法存在着如下的缺点1．全过程完全是手工操作，劳动强度大，生产效率低，为了降低贵金属材料消耗，普遍采用0.07mm或更细的丝材，进一步增加了操作难度。
2．贵金属材料消耗大，成本高。目前我国钢水测温用贵金属材料消耗每年为200Kg以上。
3．由于是手工操作，难免出现假焊，产品可靠性低。
本发明的目的就是提供一种结构简单、成本低、工作稳定可靠的钢水测温用厚膜快速热电偶。
本发明的另一目的是提供该钢水测温用厚膜快速热电偶的制造方法。
本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，它是在陶瓷基片上设置有两条材料相异并彼此相连通的铂膜或铂铑膜，陶瓷基片上焊有分别与两条铂膜或铂铑膜连通的补偿导线。
该钢水测温用厚膜快速热电偶的制造方法按如下的制造工艺制成的1)将微细铂粉与玻璃粉、粘稠状透明液体用研钵或轧机混合成均匀的铂浆料；2)将微细铂铑合金粉、或者微细铂粉和微细铑粉的混合粉与玻璃粉、粘稠状透明液体用研钵或轧机混合成均匀的铂铑浆料；3)将配制好的铂浆料或铂铑浆料，用丝网印刷的方法印刷到陶瓷基片上，烘干后，在高温下对其进行烧结，浆料中的金属成份熔化成带状，由浆料中的玻璃粉熔化后粘结到陶瓷基片上，形成铂膜或铂铑膜，即是热电偶的正极和负极，热电偶的正极是由铂浆料或铂铑浆料制成，热电偶的负极是由铑的含量与热电偶的正极中的铑的含量相异的铂铑浆料制成；4)在烧制好热电偶感温体的正极和负极上，钎焊上专用的补偿导线，然后装入普遍采用的保护组件中，即成为厚膜热电偶。
由于采用了上述技术方案，本发明具有结构简单和工作稳定可靠的优点，依据本发明的方法所制得的厚膜快速热电偶，可以实现机械化操作，提高生产效率；以厚膜导体代替丝材导体，减少贵金属材料的消耗，从而显著降低生产成本；由于高温烧结熔化铂粉和铂铑粉以形成厚膜导体，避免丝材的假焊。
本发明的
如下图1为本发明的结构示意图；下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明如图1所示，本发明是在陶瓷基片1上设置有两条材料相异并彼此相连通的铂膜2或铂铑膜2，陶瓷基片1上焊有分别与两条铂膜2或铂铑膜2连通的补偿导线3。
该钢水测温用厚膜快速热电偶的制造方法按如下的制造工艺制成的1)将微细铂粉与玻璃粉、粘稠状透明液体用研钵或轧机混合成均匀的铂浆料；2)将微细铂铑合金粉、或者微细铂粉和微细铑粉的混合粉与玻璃粉、粘稠状透明液体用研钵或轧机混合成均匀的铂铑浆料；3)将配制好的铂浆料或铂铑浆料，用丝网印刷的方法印刷到陶瓷基片上，烘干后，在高温下对其进行烧结，浆料中的金属成份熔化成带状，由浆料中的玻璃粉熔化后粘结到陶瓷基片上，形成铂膜或铂铑膜，即是热电偶的正极和负极，热电偶的正极是由铂浆料或铂铑浆料制成，热电偶的负极是由铑的含量与热电偶的正极中的铑的含量相异的铂铑浆料制成；一般情况下，铂浆料制成的厚膜用作S型热电偶和PtRn13热电偶的正极，而用铂铑浆料制成的厚膜用作B型热电偶的正极。
4)在烧制好热电偶感温体的正极和负极上，钎焊上专用的补偿导线然后装入普遍采用的保护组件中，即成为厚膜热电偶。
所述的微细铂粉、微细铑粉或微细铂铑粉是在铂、铑或铂铑的盐溶液中，加入肼、甲酸、甲酸钠等还原剂材料还原制得的。
所述的玻璃粉是以二氧化硅SiO2为骨架材料，加入适量的三氧化二硼B2O3、氧化镁MgO、三氧化二铝Al2O3、氧化钡BaO等材料，经熔化、水淬、磨碎而成。
所述的粘稠状透明液体是以纤维素和松油醇为主体，加入适量的邻苯二甲酸二丁酯、丁醇、柠檬酸三丁酯、对苯二酚、卡必醇等有机物质混合而成的。
所述的对浆料进行烧结的温度是在1100℃～1400℃之间。
在所述的铂浆料中，微细铂粉、玻璃粉、粘稠状透明液体按重量的比例为微细铂粉是65～70，玻璃粉是4.0～5.0，粘稠状透明液体是20～40。
在所述的铂铑浆料中，微细铂铑合金粉或者微细铂粉和微细铑粉的混合粉与玻璃粉、粘稠状透明液体按重量的比例为微细铂铑合金粉或者微细铂粉和微细铑粉的混合粉是65～70，玻璃粉是4.0～5.0，粘稠状透明液体是20～40。
在微细铂铑合金粉或者微细铂粉和微细铑粉的混合粉中，铑的含量可以为5％～7％，用这种微细铂铑合金粉或者微细铂粉和微细铑粉的混合粉制作成热电偶的正极。
在微细铂铑合金粉或者微细铂粉和微细铑粉的混合粉中，铑的含量也可以为9％～11％，或者可以为12％～14％，或者可以为29％～31％，用这类微细铂铑合金粉或者微细铂粉和微细铑粉的混合粉制作成热电偶的负极。
实施例1用纯铂浆料制成厚膜热电偶的正极，用含铑量为10.5％的铂铑浆料制成厚膜热电偶的负极，在1200℃的温度下烧结成厚膜铂铑热电偶，其技术参数完全符合标准S型工业热电偶(丝材)的温度——热电势特性。
实施例2用纯铂浆料制成厚膜热电偶的正极，用含铑量为13.7％的铂铑浆料制成厚膜热电偶的负极，在1250℃～1300℃的温度下烧结成厚膜铂铑热电偶，其技术参数完全符合Pt-PtRh13工业热电偶(丝材)的温度——热电势特性。
实施例3用含铑量为6％的铂铑浆料制成厚膜热电偶的正极，用含铑量为31％的铂铑浆料制成厚膜热电偶的负极，在1350℃～1400℃的温度下烧结成厚膜铂铑热电偶，其技术参数完全符合标准B型工业热电偶(丝材)的温度——热电势特性。
权利要求
1．一种钢水测温用厚膜快速热电偶，其特征在于在陶瓷基片(1)上设置有两条材料相异并彼此相连通的铂膜(2)或铂铑膜(2)，陶瓷基片(1)上焊有分别与两条铂膜(2)或铂铑膜(2)连通的补偿导线(3)。
2．如权利要求1所述的钢水测温用厚膜快速热电偶的制造方法，其特征在于它是按如下的制造工艺制成的1)将微细铂粉与玻璃粉、粘稠状透明液体用研钵或轧机混合成均匀的铂浆料；2)将微细铂铑合金粉、或者微细铂粉和微细铑粉的混合粉与玻璃粉、粘稠状透明液体用研钵或轧机混合成均匀的铂铑浆料；3)将配制好的铂浆料或铂铑浆料，用丝网印刷的方法印刷到陶瓷基片上，烘干后，在高温下对其进行烧结，浆料中的金属成份熔化成带状，由浆料中的玻璃粉熔化后粘结到陶瓷基片上，形成铂膜或铂铑膜，即是热电偶的正极和负极，热电偶的正极是由铂浆料或铂铑浆料制成，热电偶的负极是由铑的含量与热电偶的正极中的铑的含量相异的铂铑浆料制成；4)在烧制好热电偶感温体的正极和负极上，钎焊上专用的补偿导线，然后装入普遍采用的保护组件中，即成为厚膜热电偶。
3．如权利要求2所述的钢水测温用厚膜快速热电偶的制造方法，其特征在于微细铂粉、微细铑粉或微细铂铑粉是在铂、铑或铂铑的盐溶液中，加入肼、甲酸、甲酸钠等还原剂材料还原制得的。
4．如权利要求2所述的钢水测温用厚膜快速热电偶的制造方法，其特征在于玻璃粉是以二氧化硅SiO2为骨架材料，加入适量的三氧化二硼B2O3、氧化镁MgO、三氧化二铝Al2O3、氧化钡BaO等材料，经熔化、水淬、磨碎而成。
5．如权利要求2所述的钢水测温用厚膜快速热电偶的制造方法，其特征在于粘稠状透明液体是以纤维素和松油醇为主体，加入适量的邻苯二甲酸二丁酯、丁醇、柠檬酸三丁酯、对苯二酚、卡必醇等有机物质混合而成的。
6．如权利要求2所述的钢水测温用厚膜快速热电偶的制造方法，其特征在于烧结温度是在1100℃～1400℃之间。
7．如权利要求2、3、4、5、6所述的钢水测温用厚膜快速热电偶的制造方法，其特征在于铂浆料中，微细铂粉、玻璃粉、粘稠状透明液体按重量的比例为微细铂粉是65～70，玻璃粉是4.0～5.0，粘稠状透明液体是20～40。
8．如权利要求2、3、4、5、6所述的钢水测温用厚膜快速热电偶的制造方法，其特征在于铂铑浆料中，微细铂铑合金粉或者微细铂粉和微细铑粉的混合粉与玻璃粉、粘稠状透明液体按重量的比例为微细铂铑合金粉或者微细铂粉和微细铑粉的混合粉是65～70，玻璃粉是4.0～5.0，粘稠状透明液体是20～40。
9．如权利要求8所述的钢水测温用厚膜快速热电偶的制造方法，其特征在于在微细铂铑合金粉或者微细铂粉和微细铑粉的混合粉中，铑的含量为5％～7％，用作热电偶的正极。
10．如权利要求8所述的钢水测温用厚膜快速热电偶的制造方法，其特征在于在微细铂铑合金粉或者微细铂粉和微细铑粉的混合粉中，铑的含量为9％～11％，或者为12％～14％，或者为29％～31％，用作热电偶的负极。
全文摘要
一种钢水测温用厚膜快速热电偶及其制造方法,它是以微细铂粉、微细铑粉或者微细铂铑合金粉为原料,均匀混入玻璃粉和粘稠状透明液体而制成印刷浆料,将该浆料通过丝网印刷技术印刷到陶瓷基片上,烘干后,进行高温烧结,使其在陶瓷基片上形成厚膜感温体,并在厚膜感温体上钎焊两根补偿导线,以形成厚膜快速热电偶。本发明具有结构简单和工作稳定可靠的优点,提高快速热电偶的生产效率,节省了贵金属材料,显著地降低了制造成本。
文档编号G01K7/02GK1303004SQ0110715
公开日2001年7月11日 申请日期2001年2月20日 优先权日2001年2月20日
发明者杨机贵 申请人:重庆仪表材料研究所