专利名称：用于测量微距离温差的高精度厚膜型热电偶组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于航空航天领域的测量距离温度的热电偶组件，特别涉及一种微距离温差测量用高精度厚膜型热电偶组。
背景技术：
随着科学技术的发展和现代工业技术的需要，测温技术也不断地改进和提高，测温范围越来越广，测温元件的种类也越来越越多，工业生产中常用的测温仪有电阻温度计、温差热电偶等。其中厚膜型热电偶是利用厚膜印刷工艺制备的一种结构全新的测温元件。该工艺方法具有材料消耗低、参数调整周期短、可实现大批量的机械化生产等特点。航空航天领域中需用测量距离为毫米级的两点间温差。然而由于热辐射较快，这种微小距离的两点间温差较�。对冻舜巢馕乱堑淖钚》直媛剩虏畈饬课蟛罱洗蟆�
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种微距离温差测量用高精度厚膜S型热电偶组，该热电偶组温差测量精度高，用于航空航天领域中测量距离为毫米级的两点间温差。为实现上述目的，本发明技术方案如下
用于测量微距离温差的高精度厚膜型热电偶组的正、负极浆料，
负极浆料包括纯钼粉、玻璃粉和有机溶剂，将三者混匀后，制成负极浆料，其中，纯钼粉、玻璃粉与有机溶剂的重量比为12 3 10 ;正极料浆包括纯钼粉、纯铑粉、玻璃粉和有机溶剂，将四者均匀混合后，制成正极浆料，其中纯钼粉和纯铑粉的重量比为9 :1，钼铑金属粉、玻璃粉与有机溶剂的重量比为12 3 10 ；
其正、负极中玻璃粉的各组份的重量百分比为8% 11%A1203、3% 6%Mg0、19% 22%Ba0、43% 46%H3B03、20% 23%Si02 ;有机溶剂的各组分的配比为乙基纤维素12 14%、醋酸丁酯疒9 %、松油醇72 75%、正丁醇4 6 %。所述纯钼粉电阻比为I. 3851，粒径为20 80 μ m。所述纯钼粉和纯铑粉的粒径均为2(Γ80 μ m。用于测量微距离温差的高精度厚膜型热电偶组，将上述的正、负极浆料，烧结在陶瓷基片上，形成钼层的负极和钼铑层的正极，其中，钼负极层厚度和钼铑正极层的厚度均为30 40 μ m,负极为若干条相互平行的与水平面垂直的竖线，正极为若干条相互平行的斜线，每条斜线与水平面呈45°角，负极与正极交错排列，相邻的负极与正极头尾连接，端头的负极连接有钼热电偶丝，正极连接有钼铑热电偶丝。每条负极竖线的长度为拟测量微距离的长度，相邻负极两竖线之间的间距为100 lOOOum。每条正极的长度为拟测量微距离的长度I. 41倍，相邻两条斜线之间的间距为100 lOOOum。
所述陶瓷基片含95% A1203。上述用于测量微距离温差的高精度厚膜型热电偶组的制备方法如下
负极采用传统丝网印刷技术，将印刷图形曝光在涂有光刻胶的丝网上，制成图形基板，用此图形将负极材料的浆料印刷在含95% Al2O3的陶瓷基片上，烧结，形成厚度为30 40 μπι的钼层负极。烧结温度为1100°C，烧结时间为25min。负极为多条与水平面垂直平行的竖线，每条竖线长度为拟测量的两点间温差之间的距离，竖线的个数可为100 1000个，相邻两条竖线的间距为100 lOOOum。正极正极浆料的印刷同样采用丝网印刷技术，将印刷图形曝光在涂有光刻胶的丝网上，制成图形基板，然后利用此图形将正极浆料印刷在已印有负极的陶瓷基片上，烧结，形成厚度为30 40 μπι的钼铑层正极。正极烧的结温度为1300°C，烧结时间为35min。正极的图形为多条平行的斜线状，每条斜线与水平面呈45°角，长度为拟测量的两点温差之间距离的I. 41倍，斜线的印刷个数与负极相同，可以为100 1000条，相邻两条 斜线的间距为100 lOOOum。引线焊接端头的负极连接有钼热电偶丝，正极连接有钼铑热电偶丝。为防止热电偶补偿导线引出端的杂散电势的影响，采用S型热电偶丝直接烧焊引出。厚膜热电偶组的制作经两次印刷和两次烧结，为防止高温污染采用先印刷钼极(负极)，iioo°c烧结，后印刷钼铑极(正极)，i3oo°c烧结钼铑正极。烧结后，有机溶剂完全挥发，仅剩余玻璃粉和金属粉(钼粉或钼铑粉)，其中玻璃粉作为连接材料将金属粉粘连在Al2O3陶瓷基片上。本发明采用印刷浆料技术将100 1000对S型热电偶组成串联电路，因此将拟测量的两点间的温差电势信号放大了 100 1000倍，将采集的电势值除以热电偶组的对数即为两点间温差电势的平均值，这样大大提高了测温的精度。其中每对热电偶的印刷长度为拟测量的两点间温差间距，可根据技术需求调节印刷长度，如需要测量2 mm间距处的温差，则热电偶组的印刷长度为2mm ;测量5mm间距处的温差，则热电偶组的印刷长度为5mm。本发明所述的钼粉、铑粉均采用含量为99. 99%的市售产品；Al203、Mg0、Ba0、H3B03、SiO2以及有机溶剂均采用分析纯的市售产品。下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
图I为N对用于测量微距离温差的高精度厚膜型热电偶组的结构示意图。
具体实施例方式参见图I。实施例I 拟测量距离为2mm的两点间温差
将电阻比为 I. 3851，粒径为 30 μ m, 12g 钼粉、3g 玻璃粉(9%Al203、5%Mg0、20%Ba0、45%H3B03、21%Si02 )和IOg有机溶剂(乙基纤维素13 %、醋酸丁酯9 %、松油醇73%、正丁醇5 %)均匀混合，制成负极材料浆料。将10. 8 g钼粉、I. 2g铑粉、3g玻璃粉(9%Al203、5%Mg0、20%Ba0,45%Η3Β03>21%SiO2 )和IOg有机溶剂(乙基纤维素13 %、醋酸丁酯9 %、松油醇73%、正丁醇5 %)均匀混合，均匀混合制成正极材料浆料。采用传统丝网印刷技术，将印刷图形曝光在涂有光刻胶的丝网上，制成图形基板，然后利用此图形将负极浆料印刷在含95% Al2O3的陶瓷基片上。负极浆料的印刷图形为，100条与水平面垂直切相互平行的竖线，每条竖线长度H为2mm，相邻两条竖线的间距D为200um。然后进行负极浆料烧结，烧结温度为1000°C，烧结时间为20min，形成厚度为3(Γ40 μ m的钼层负极I。正极浆料的印刷同样采用丝网印刷技术，将印刷图形曝光在涂有光刻胶的丝网上，制成图形基板，然后利用此图形将正极浆料印刷在已印有负极热电偶浆料的陶瓷基片上。正极浆料的印刷图形为100条平行的斜线，每条斜线与水平面呈45°角，长度为2. 82 mm，相邻两条斜线的间距为200um，正极钼粉浆料的烧结温度为1300°C，烧结时间为30min，形成厚度为3(Γ40 μ m的钼铑层正极2。负极与正极交错排列，相邻的负极与正极头尾连接，端头的负极连接有钼热电偶丝S，正极连接有钼铑热电偶丝S'。为防止热电偶补偿导线引出端的杂散电势的影响，采用直径为O. 4mm的S型热电偶丝作为延长线，在热电偶端直接烧焊引出测量延长线。实施例2 拟测量距离为4mm的两点间温差将电阻比为 I. 3851，粒径为 30 μ m, 12g 钼粉、3g 玻璃粉(9%Al203、5%Mg0、20%Ba0、45%H3B03、21%Si02 )和IOg有机溶剂(乙基纤维素13 %、醋酸丁酯9 %、松油醇73%、正丁醇5 %)均匀混合，制成负极材料浆料。将10. 8 g钼粉、I. 2g铑粉、3g玻璃粉(9%Al203、5%Mg0、20%Ba0,45%Η3Β03>21%SiO2 )和IOg有机溶剂(乙基纤维素13 %、醋酸丁酯9 %、松油醇73%、正丁醇5 %)均匀混合，均匀混合制成正极材料浆料。采用传统丝网印刷技术，将印刷图形曝光在涂有光刻胶的丝网上，制成图形基板，然后利用此图形将负极浆料印刷在含95% Al2O3的陶瓷基片上。负极浆料的印刷图形为，500条与水平面垂直切相互平行的竖线，每条竖线长度为4mm，相邻两条竖线的间距为400um。然后进行负极浆料烧结，烧结温度为1000°C，烧结时间为20min，形成厚度为3(T40 ym的钼层负极。正极浆料的印刷同样采用丝网印刷技术，将印刷图形曝光在涂有光刻胶的丝网上，制成图形基板，然后利用此图形将正极浆料印刷在已印有负极热电偶浆料的陶瓷基片上。正极浆料的印刷图形为500条平行的斜线，每条斜线与水平面呈45°角，长度为5. 68 mm，相邻两条斜线的间距为400um，正极钼粉浆料的烧结温度为1300°C，烧结时间为30min，形成厚度为3(Γ40 μπι的钼铑层正极。负极与正极交错排列，相邻的负极与正极头尾连接，端头的负极连接有钼热电偶丝，正极连接有钼铑热电偶丝。为防止热电偶补偿导线引出端的杂散电势的影响，采用直径为O. 4_的S型热电偶丝作为延长线，在热电偶冷端直接烧焊引出测量延长线。实施例3 拟测量距离为10 mm的两点间温差
将电阻比为 I. 3851，粒径为 30 μ m, 12g 钼粉、3g 玻璃粉(9%Al203、5%Mg0、20%Ba0、45%H3B03、21%Si02 )和IOg有机溶剂(乙基纤维素13 %、醋酸丁酯9 %、松油醇73%、正丁醇5 %)均匀混合，制成负极材料浆料。将10. 8 g钼粉、I. 2g铑粉、3g玻璃粉(9%Al203、5%Mg0、20%Ba0、45%H3B03、21%Si02 )和IOg有机溶剂(乙基纤维素13 %、醋酸丁酯9 %、松油醇73%、正丁醇5 %)均匀混合，均匀混合制成正极材料浆料。采用传统丝网印刷技术，将印刷图形曝光在涂有光刻胶的丝网上，制成图形基板，然后利用此图形将负极浆料印刷在含95%Al2O3的陶瓷基片上。负极浆料的印刷图形为，1000条与水平面垂直切相互平行的竖线，每条竖线长度为10 mm，相邻两条竖线的间距为800um。然后进行负极浆料烧结，烧结温度为1000°C，烧结时间为20min，形成厚度为3(Γ40 μπι的钼层负极。正极浆料的印刷同样采用丝网印刷技术，将印刷图形曝光在涂有光刻胶的丝网上，制成图形基板，然后利用此图形将正极浆料印刷在已印有负极热电偶浆料的陶瓷基片上。正极浆料的印刷图形为1000条平行的斜线，每条斜线与水平面呈45°角，长度为14.14 mm，相邻两条斜线的间距为800um，正极钼粉浆料的烧结温度为1300°C，烧结时间为30min，形成厚度为3(Γ40 μ m的钼铑层正极。为防止热电偶补偿导线引出端的杂散电势的影响，采用直径为O. 4mm的S型热电偶 丝作为延长线，在热电偶冷端直接烧焊引出测量延长线。实施例1-3所制作的热电偶组，经多次试验后可满足对微距离测温精度的技术要求。
权利要求
1.一种用于测量微距离温差的高精度厚膜型热电偶组的正、负极浆料，其特征在于 负极浆料包括纯钼粉、玻璃粉和有机溶剂，将三者混匀后，制成负极浆料，其中，纯钼粉、玻璃粉与有机溶剂的重量比为12 3 10 ;正极料浆包括纯钼粉、纯铑粉、玻璃粉和有机溶剂，将四者均匀混合后，制成正极浆料，其中纯钼粉和纯铑粉的重量比为9 :1，钼铑金属粉、玻璃粉与有机溶剂的重量比为12 3 :10。
2.根据权利要求I所述的用于测量微距离温差的高精度厚膜型热电偶组的正、负极浆料，其特征在于正、负极中玻璃粉各组份的重量百分比为8% 11%A1203、3% 6%MgO、19% 22%BaO、43% 46%H3B03、20% 23%Si02。
3.根据权利要求I所述的用于测量微距离温差的高精度厚膜型热电偶组的正、负极浆料，其特征在于所述有机溶剂由乙基纤维素、醋酸丁酯、松油醇、正丁醇组成，其各组分的重量百分比为乙基纤维素12 14% ;醋酸丁酯7 9 % ;松油醇72 75% ;正丁醇4 6 %。
4.根据权利要求I所述的用于测量微距离温差的高精度厚膜型热电偶组的正、负极浆料，其特征在于所述纯钼粉和纯铑粉的粒径均为2(Γ80μπι。
5.一种用于测量微距离温差的高精度厚膜型热电偶组，其特征在于权利要求1-4任意所述的正、负极浆料，烧结在陶瓷基片上，形成钼层的负极和钼铑层的正极，其中，钼负极层厚度和钼铑正极层的厚度均为30 40 μ m,负极为若干条相互平行的与水平面垂直的竖线，正极为若干条相互平行的斜线，每条斜线与水平面呈45°角，负极与正极交错排列，相邻的负极与正极头尾连接，端头的负极连接有钼热电偶丝，正极连接有钼铑热电偶丝。
6.根据权利要求5所述的厚膜热电偶组，其特征在于每条负极竖线的长度为拟测量微距离的长度，相邻负极两竖线之间的间距为100 lOOOum。
7.根据权利要求5所述的厚膜热电偶组，其特征在于每条正极的长度为拟测量微距离的长度I. 41倍，相邻两条斜线之间的间距为100 lOOOum。
8.根据权利要求5所述的厚膜热电偶组，其特征在于所述陶瓷基片含95%Al2O30
全文摘要
本发明涉及一种用于测量微距离温差的高精度厚膜型热电偶组，该热电偶组的结构是在陶瓷基片上印刷有正、负极浆料，浆料通过烧结，在陶瓷基片上形成铂层的负极和铂铑层的正极，其中，铂负极层厚度为30～40μm，铂铑正极层的厚度为30～40μm，负极为若干条相互平行的与水平面垂直的竖线，正极为若干条相互平行的斜线，每条斜线与水平面呈45°角，负极与正极交错排列，相邻的负极与正极头尾连接，端头的负极连接有铂热电偶丝，正极连接有铂铑热电偶丝。该热电偶组温差测量精度高，用于航空航天领域中测量距离为毫米级的两点间温差。
文档编号G01K7/02GK102944319SQ20121052225
公开日2013年2月27日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者陈洁, 鞠华, 罗松, 赵彦, 张立新, 刘敏 申请人:重庆材料研究院
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
