专利名称：金属感湿材料及其制作工艺和金属感湿元件制作工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种感湿材料、制作工艺及感湿元件加工制作方法，特别涉及一种能够感知湿度的金属感湿材料及其制作工艺和利用所述金属感湿材料的金属感湿元件制作工艺。
背景技术：
毛发和某些合成纤维的长度随周围气体相对湿度而变相对湿度越高，长度越大。 利用这一原理可以制湿度计成毛发湿度计。当合成纤维的长度随相对湿度的改变而发生变化时，便会通过机械传动机构改变指针的位置。但毛发及这些合成纤维本身的特性决定了其作为湿度感应材料时的应用范围及领域受到很大限制，目前基本上限于在气象测量方面应用。利用毛发或这些合成纤维制作的感湿元件来制造的毛发式湿度计存在如下技术缺陷成本高、结构复杂、盘面大小与结构受限而使其应用范围窄，，不易普及。此外，现有技术中比较广泛应用的电子式湿度计存在如下技术缺陷结构复杂、成本高，需要电源(经常更换电池)、稳定性差，并且液晶显示屏与传感器易老化、不可在潮湿环境中使用，使用寿命短。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种成本低、适于工业化生产和应用、应用范围广泛、能够感应湿度的金属感湿材料，并提供上述金属感湿材料的制作工艺，以及提供一种利用上述金属感湿材料的金属感湿元件制作工艺，制作的金属感湿元件具有结构简单、成本低、稳定性好、应用范围宽、易普及推广。本发明的技术方案是这样实现的金属感湿材料，包括锡青铜基材和在所述锡青铜基材一个最大表面上粘压的醋酸纤维素膜，所述锡青铜基材的厚度大于零、小于0. 2毫米，所述醋酸纤维素膜的厚度大于零、小于0. 2毫米。根据实际中所需要的金属感湿材料的用途、稳定性和灵敏度的不同，可以对所述锡青铜基材的厚度以及所述醋酸纤维素膜的厚度进行调节，使二者相互配合以适应实际需要。上述金属感湿材料，所述锡青铜基材的厚度为0. 05 0. 2毫米，所述醋酸纤维素膜的厚度为0. 04 0. 2毫米。上述金属感湿材料，所述醋酸纤维素膜通过AAA胶粘压在所述锡青铜基材一个最大表面上。使用AAA胶将所述醋酸纤维素膜和所述锡青铜基材粘贴起来，具有如下技术优点粘贴牢固、不易脱落、利于后续加工及应用；上述金属感湿材料，在所述锡青铜基材中 锡的质量百分含量为6 7%、铅的质量百分含量小于等于0. 02%、磷的质量百分含量为 0. 10 0. 25%、铝的质量百分含量小于等于0. 002%、铁的质量百分含量小于等于0. 05%、 硅的质量百分含量小于等于0. 002%、锑的质量百分含量小于等于0. 002%、铋的质量百分含量小于等于0. 002%、其它杂质的质量百分含量小于等于0. 1%、余量为铜。使用这种锡青铜基材可以使得金属感湿材料的稳定性更高、对湿度感应更加灵敏、更加适于金属感湿材料的实际应用。上述金属感湿材料，所述锡青铜基材的抗拉强度为650 750MPa、伸长率为5 10%。使用具有这种抗拉强度和伸长率的锡青铜基材可以提高金属感湿材料的稳定性和对湿度感应的灵敏度，使金属感湿材料更加适于感湿元件的制作。上述金属感湿材料，所述锡青铜基材的抗拉强度为650 750MPa、伸长率为5 10%。上述金属感湿材料的制作工艺，包括如下步骤(a)在15-35摄氏度环境中相对湿度为50 60% RH条件下将所述醋酸纤维素膜粘贴在所述锡青铜基材一个最大表面上；优选在粘贴之前用抹布沾丙酮清洗干净所述锡青铜基材表面污物油渍。(b)在温度为80 100摄氏度的条件下进行热压。利用上述金属感湿材料的金属感湿元件制作工艺，包括如下步骤(a)切条将上述金属感湿材料切成条状物，条状物的宽度可以根据实际需要进行选择；(b)弯曲成形或盘绕将步骤(a)中的条状物弯曲成形或盘绕成弹簧，根据其用途不同，可以为螺旋形弹簧或者平面涡卷弹簧；(c)烘烤在50 120摄氏度烘烤2 48小时；(d)干湿老化处理在15-40摄氏度、相对湿度彡20% RH的条件下放置0. 5小时以上，然后在15-40摄氏度、相对湿度大于等于95% RH的条件下放置0. 5小时以上。优选干湿老化处理次数为10次以上。上述金属感湿元件制作工艺，在步骤(b)中，条状物盘绕成弹簧后置于固定套的定型孔中(在实际金属感湿元件制作工艺中，亦有只需将条状物弯曲成形而不需放入固定套来制作的金属感湿元件)，所述定型孔的内径等于所述弹簧的直径，以利于盘绕之后在烘烤步骤中进行固定和定型；在步骤(C)烘烤之后将所述弹簧从所述定型孔中取出，然后再进行步骤(d)中的干湿老化处理。本发明的有益效果是本发明的金属感湿材料能够感应湿度，解决了现有技术中没有金属感湿材料的缺陷，具有成本低廉、适于工业化生产和应用、应用范围广泛、适用于各个领域等优点，适于作为感湿元件，可以应用于普通湿度计的制作以及根据湿度变化启动设备的开关元件等，是无源感湿元件，本身不需要借助其它任何手段即可感应湿度，不用人为控制和操作，因为成本低可以做成一次性产品使用。本发明金属感湿材料的制作工艺制作出的金属感湿材料具有稳定性高、可靠性强对湿度反应灵敏，经久耐用等优点。本发明金属感湿元件制作工艺制作出的金属感湿元件可以应用湿度计制作及各种湿度感应开关， 具有稳定性好、灵敏度高，造价低易于推广普及等优点。
图1为本发明的金属感湿材料的结构示意图。图中1-锡青铜基材，2-AAA胶，3-醋酸纤维素薄膜。
具体实施例方式实施例1如图1所示，本实施例金属感湿材料包括锡青铜基材1和在所述锡青铜基材1 一个最大表面上粘压的醋酸纤维素膜3，所述锡青铜基材1的厚度大于零、小于0. 2毫米，所述醋酸纤维素膜3的厚度大于零、小于0. 2毫米。根据实际中所需要的金属感湿材料的用途、 稳定性和灵敏度的不同，可以对所述锡青铜基材的厚度以及所述醋酸纤维素膜的厚度进行调节，使二者相互配合以适应实际需要。优选所述锡青铜基材的厚度为0. 05 0. 2毫米， 所述醋酸纤维素膜的厚度为0. 04 0. 2毫米；这样使材料获得容易，加工制作方便。所述锡青铜基材1可以为片状、条状或带状。在本实施例中，所述醋酸纤维素膜3通过AAA胶2粘压在所述锡青铜基材1 一个最大表面上。使用AAA胶2将所述醋酸纤维素膜3和所述锡青铜基材1粘贴起来，具有如下技术优点粘贴牢固、不易脱落、利于后续加工及应用；在金属感湿材料感应湿度的时候醋酸纤维素膜层对湿度感应灵敏要膨胀或收缩，而锡青铜层对湿度没有反应，因所述AAA胶2 对两层的牵制作用而使所述锡青铜基材1发生弯曲变形，湿度变化越大所述锡青铜基材1 变形越大。这就是本发明的无源金属感湿材料的特性。在所述锡青铜基材1中锡的质量百分含量为6 7%、铅的质量百分含量小于等于0. 02 %、磷的质量百分含量为0. 10 0. 25 %、铝的质量百分含量小于等于0. 002 %、铁的质量百分含量小于等于0. 05%、硅的质量百分含量小于等于0. 002%、锑的质量百分含量小于等于0. 002%、铋的质量百分含量小于等于0. 002%、其它杂质的质量百分含量小于等于0. 1%、余量为铜。使用这种锡青铜基材可以使得金属感湿材料的稳定性更高、对湿度感应更加灵敏、更加适于金属感湿材料的实际应用。优选利用所述锡青铜基材1的抗拉强度为650 750MPa、伸长率为5 10%。使用具有这种抗拉强度和伸长率的锡青铜基材可以提高金属感湿材料的稳定性和对湿度感应的灵敏度，使金属感湿材料更加适于实际应用。实施例2实施例1中所述金属感湿材料的制作工艺，其特征在于，包括如下步骤(a)在相对湿度为50 60 % RH条件下将所述醋酸纤维素膜3粘贴在所述锡青铜基材1一个最大表面上；(b)在温度为80 100摄氏度的条件下进行热压。步骤(a)中，在温度为15 35摄氏度的条件下将所述醋酸纤维素膜3粘贴在所述锡青铜基材1一个最大表面上。实施例3利用实施例1中所述金属感湿材料的金属感湿元件制作工艺，其特征在于，包括如下步骤(a)切条将上述金属感湿材料切成条状物；(b)盘绕将步骤(a)中的条状物盘绕成弹簧；(c)烘烤在50 120摄氏度烘烤2 48小时；(d)干湿老化处理在15-40摄氏度、相对湿度彡20% RH的条件下放置0. 5小时以上，然后在15-40摄氏度、相对湿度大于等于95% RH的条件下放置0. 5小时以上。优选感湿老化处理重复10次以上。
在步骤(b)中，条状物盘绕成弹簧后置于固定套的定型孔中，所述定型孔的内径等于所述弹簧的直径；在步骤(C)烘烤之后将所述弹簧从所述定型孔中取出，然后再进行步骤(d)中的干湿老化处理。实施例4利用本发明金属感湿材料制作的感湿元件制成湿度计金属感湿材料包括锡青铜基材1和在所述锡青铜基材1 一个最大表面上粘压的醋酸纤维素膜3，所述锡青铜基材1的厚度0. 075毫米，所述醋酸纤维素膜3的厚度0. 065毫米。所述醋酸纤维素膜3通过AAA胶2粘压在所述锡青铜基材1 一个最大表面上。在所述锡青铜基材1中锡的质量百分含量为6 7%、铅的质量百分含量小于等于0. 02 %、磷的质量百分含量为0. 10 0. 25 %、铝的质量百分含量小于等于0. 002 %、铁的质量百分含量小于等于0. 05%、硅的质量百分含量小于等于0. 002%、锑的质量百分含量小于等于0. 002%、铋的质量百分含量小于等于0. 002%、其它杂质的质量百分含量小于等于0. 1%、余量为铜。所述锡青铜基材1的抗拉强度为650 750MPa、伸长率为5 10%。本实施例中金属感湿材料的制作工艺，包括如下步骤(al)在温度为25摄氏度、相对湿度为50_60% RH条件下将所述醋酸纤维素膜3 粘贴在所述锡青铜基材1一个最大表面上；(bl)在温度为80-100摄氏度的条件下进行热压。利用本实施例所述金属感湿材料的金属感湿元件制作工艺，包括如下步骤(a2)切条将上述金属感湿材料切成条状物，所述条状物宽度为3毫米；长度为 73毫米；(b2)盘绕将步骤(a)中的条状物盘绕成弹簧，芯轴直径为3. 2毫米；(c2)烘烤在80摄氏度烘烤2小时；(d2)干湿老化处理在25摄氏度、相对湿度20% RH的条件下放置1小时，然后在 25摄氏度、相对湿度95% RH的条件下放置1小时。如此重复10次。在步骤( )中，条状物盘绕成弹簧后置于固定套的定型孔中，所述定型孔的内径等于所述弹簧的直径；在步骤(^)烘烤之后将所述弹簧从所述定型孔中取出，然后再进行步骤(d2)中的干湿老化处理。并且步骤(d2)中老化处理的次数为10次(次数越多，稳定性越好，但是稳定性提高有限，从工业化生产来说不经济)。本实施例利用本发明金属感湿材料制作湿度计测试结果如下(由于利用本发明金属感湿材料制作的湿度计是和温度计做成一体的，因此将温度测试结果也一并列出)一、国家标准物质研究中心测试结果如下1、检定所依据技术文件JJG 205-1980机械式温湿度计检定规程；JJG2046-1990湿度计量器具计量检定系统2、测试条件由MFT-434A恒温恒湿箱提供稳定的温湿环境，由M4/1111H精密露点仪给出温度及相对湿度标准值，湿度标准值的不确定度为RH，温度标准值的不确定度为0. 1°C。测试环境条件温度为24. 2°C，相对湿度为51% RH。3、测试结果
权利要求
1.金属感湿材料，其特征在于，包括锡青铜基材(1)和在所述锡青铜基材(1)一个最大表面上粘压的醋酸纤维素膜(3)，所述锡青铜基材(1)的厚度大于零、小于0. 2毫米，所述醋酸纤维素膜(3)的厚度大于零、小于0.2毫米。
2.根据权利要求1所述的金属感湿材料，其特征在于，所述锡青铜基材(1)的厚度为 0. 05 0. 2毫米，所述醋酸纤维素膜(3)的厚度为0. 04 0. 2毫米。
3.根据权利要求1所述的金属感湿材料，其特征在于，所述醋酸纤维素膜C3)通过AAA 胶( 粘压在所述锡青铜基材(1) 一个最大表面上。
4.根据权利要求1或3所述的金属感湿材料，其特征在于，在所述锡青铜基材(1)中 锡的质量百分含量为6 7%、铅的质量百分含量小于等于0. 02%、磷的质量百分含量为 0. 10 0. 25%、铝的质量百分含量小于等于0. 002%、铁的质量百分含量小于等于0. 05%, 硅的质量百分含量小于等于0. 002%、锑的质量百分含量小于等于0. 002%、铋的质量百分含量小于等于0. 002%、其它杂质的质量百分含量小于等于0. 1%、余量为铜。
5.根据权利要求1或3所述的金属感湿材料，其特征在于，所述锡青铜基材(1)的抗拉强度为650 750MPa、伸长率为5 10%。
6.根据权利要求4所述的金属感湿材料，其特征在于，所述锡青铜基材(1)的抗拉强度为650 750MPa、伸长率为5 10%。
7.权利要求1-6任一所述金属感湿材料的制作工艺，其特征在于，包括如下步骤(a)在相对湿度为50 60%RH条件下将所述醋酸纤维素膜( 粘贴在所述锡青铜基材(1) 一个最大表面上；(b)在温度为80 100摄氏度的条件下进行热压。
8.根据权利要求7所述的制作工艺，其特征在于，步骤(a)中，在温度为15 35摄氏度的环境中相对湿度为50-60% RH条件下将所述醋酸纤维素膜C3)粘贴在所述锡青铜基材 ⑴上。
9.利用权利要求1-6任一所述金属感湿材料的金属感湿元件制作工艺，其特征在于， 包括如下步骤(a)切条将上述金属感湿材料切成条状物；(b)弯曲成形或盘绕将步骤(a)中的条状物弯曲成形或盘绕成弹簧；(c)烘烤在50 120摄氏度烘烤2 48小时；(d)干湿老化处理在15-40摄氏度、相对湿度彡20%RH的条件下放置0. 5小时以上， 然后在15-40摄氏度、相对湿度大于等于95% RH的条件下放置0. 5小时以上。
10.根据权利要求9所述的金属感湿元件制作工艺，其特征在于，在步骤(b)中，条状物盘绕成弹簧后置于固定套的定型孔中，所述定型孔的内径等于所述弹簧的直径；在步骤 (c)烘烤之后将所述弹簧从所述定型孔中取出，然后再进行步骤(d)中的干湿老化处理。
全文摘要
本发明公开金属感湿材料及其制作工艺和金属感湿元件制作工艺，金属感湿材料包括锡青铜基材和在锡青铜基材一个最大表面上粘压的醋酸纤维素膜，锡青铜基材的厚度大于零、小于0.2毫米，醋酸纤维素膜的厚度大于零、小于0.2毫米。金属感湿材料的制作工艺包括(a)将醋酸纤维素膜粘贴在锡青铜基材一个最大表面上；(b)在温度为80～100摄氏度的条件下进行热压。金属感湿元件制作工艺包括(a)切条；(b)盘绕；(c)烘烤；(d)干湿老化处理。本发明金属感湿材料能够感应湿度产生形态变化；生产成本低适于工业化生产和应用、应用范围广泛、使用本材料制作的感湿元件具有结构简单、成本低、稳定性好、应用范围宽、易普及推广。
文档编号G01N19/10GK102279152SQ20111016517
公开日2011年12月14日 申请日期2011年6月20日 优先权日2011年6月20日
发明者王铁成 申请人:北京鑫兴海达自控仪表有限公司