[發明專利]耐熱型陶瓷鎧裝高溫熱電偶及其制造方法

有效

• 申請號: 201610971658.6
• 申請日: 2016-11-07
• 公開（公告）號: CN106568519B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 李昆昆;陳臻;陳敏;范高堂
• 申請（專利權）人: 寧波精豐測控技術有限公司
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02;G01K1/08
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務所(普通合伙) 11548
• 代理人: 李靜

本發明公開了一種耐熱型陶瓷鎧裝高溫熱電偶及其制造方法，該熱電偶由接線盒、罩殼、接線柱、保護套管、密封帶、絕緣層、引線、熱電偶偶絲、絕緣子組成，其中保護套管采用氧化鋁基高溫陶瓷制成，其陶瓷體內集成有碳纖維網籃，碳纖維網籃向保護套管內部的一面超出保護套管內表面的絕緣層；還設置有導熱塊，該導熱塊采用純鈦制作，其工作端與碳纖維網籃超出端連接，開口端的中心與引線連接；引線采用碳化硅基陶瓷纖維編織而成；所述密封帶采用高溫膠HN?767A制造；保護套管、高溫膠與接線盒構成的密閉空間為保護氣氛環境；熱電偶偶絲為鎳鉻硅?鎳硅熱電偶偶絲；本發明的熱電偶可替代昂貴鉑銠熱電偶，經濟性好、可靠性高、使用壽命長。

技術領域

本發明涉及溫度傳感器領域，尤其涉及一種耐熱型陶瓷鎧裝高溫熱電偶及其制造方法。

背景技術

用于耐熱鋼及高速鋼等耐熱工具鋼的熱處理(處理溫度一般在1100℃-1350℃之間)時，目前僅能采用鉑銠熱電偶(B偶、S偶或R偶)作為熱處理用測溫偶，根據美軍標AMS2750 E的要求，高溫熱處理時共需三支熱電偶作為常態化用偶，眾所周知，鉑銠熱電偶價格昂貴(鎧裝鉑銠偶批發價單支最低1500元，還僅僅是含銠10％的S偶)，因此更進一步增加了經濟成本。更應指出的是，事實上國產的鉑銠熱電偶常規使用溫度一般僅能達到1200℃，長時超溫使用其使用壽命和使用性能將大大降低；而一般用作N偶的鎳鉻硅-鎳硅，雖然廉價、耐用、可靠性高，理論使用溫度，但其在高溫下易氧化失效的特性使之無法在常規高溫熱處理中使用，一般僅用于1100℃以下測溫。

在國內已申請的相關專利中，還沒有將鎳鉻硅-鎳硅偶絲用于高溫測量的專利資料，相近專利文件中，專利《一種高溫熱電偶》(申請號：201610136518.7，公開日：2016-07-20)，公開了一種同為陶瓷保護套管的高溫熱電偶的結構，但其中有兩點問題：①仍采用鉑銠熱電偶，經濟性不好；②其保護外管采用碳化硅陶瓷，雖然碳化硅陶瓷導熱性相較于其它陶瓷而言很好，僅其脆性高、成型難孔隙率大的特性使其在作為保護套管時易損壞，可靠性差，同時易有微小顆粒侵入、損壞其內部的鉑銠貴重金屬結構，使用壽命短。

發明內容

為解決現有技術中存在的上述缺陷，本發明旨在提供一種可替代昂貴鉑銠熱電偶的經濟性好、可靠性高、使用壽命長的耐熱型陶瓷鎧裝高溫熱電偶及其制造方法。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種耐熱型陶瓷鎧裝高溫熱電偶，由接線盒、固定在接線盒邊沿的罩殼、固定在接線盒上的接線柱、保護套管、設置在保護套管和接線盒之間的密封帶、固定在保護套管內表面的絕緣層、引線、分別與引線及接線柱連接的熱電偶偶絲、穿插在熱電偶偶絲上的絕緣子組成，其中：所述保護套管采用氧化鋁基高溫陶瓷制成，其陶瓷體內集成有碳纖維網籃，碳纖維網籃向保護套管內部的一面超出保護套管內表面的絕緣層；保護套管內端頭處還設置有導熱塊，該導熱塊采用純鈦制作，其工作端與碳纖維網籃超出端連接，其開口端的中心與引線連接；引線采用碳化硅陶瓷纖維編織；所述密封帶采用高溫膠HN-767A制造，該高溫膠將接線盒與保護套管之間的間隙完全填充；保護套管、高溫膠與接線盒構成的密閉空間為保護氣氛環境，封裝有壓強為1.5×10⁴Pa-2×10⁴Pa(約1/7～1/5的大氣壓)的氬氣；熱電偶偶絲為常規N偶采用的鎳鉻硅-鎳硅熱電偶偶絲。

上述耐熱型陶瓷鎧裝高溫熱電偶的制造方法，包括以下步驟：

1)原材料、設備及工裝的準備

①原材料：準備足量含質量分數為8％-10％鋁酸鹽粘合劑的氧化鋁基陶瓷粉末、足量碳纖維、按常規技術穿插并固定有絕緣子并將正負極偶絲通過中間連接點連接的鎳鉻硅-鎳硅熱電偶偶絲、足量純鈦粉末、碳化硅陶瓷纖維編織成的引線、安裝了罩殼及接線柱的接線盒、高溫膠HN-767A；

②設備及工裝：準備真空陶瓷燒結爐；陶瓷燒結模具；保護氣氛封裝設備；烘箱；真空電子束發生設備；

2)包括保護套管、碳纖維網籃、導熱塊和引線的測溫端結構成型