【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于傳感器制造，具體涉及一種輻射溫度測量的鎢錸熱電偶的制造方法及鎢錸熱電偶。
技術介紹
1、在能源、冶金等眾多行業中，輻射溫度測量至關重要。傳統的輻射溫度測量儀器如輻射高溫計和光學高溫計存在諸多缺陷。
2、輻射高溫計受測量距離和中間介質影響大，其耐高溫性能有限，難以在超高溫工況下穩定工作，導致測量結果準確性差且可靠性低。光學高溫計雖能非接觸式測量，但對測量環境清潔度要求極高，微小灰塵或煙霧都會嚴重影響精度，并且量程范圍相對狹窄，在極端高溫場景下，如火箭發動機點火瞬間或冶金爐熔煉特殊階段，其可靠性顯著降低。
3、此外，多數傳統輻射溫度測量技術響應速度慢，無法滿足現代工業快速變化的高溫工藝需求，像高速金屬加工過程中溫度的急劇變化，傳統設備難以實時捕捉。同時，高昂的材料成本和復雜的制造工藝使得傳統測量設備成本居高不下，限制了其大規模應用與推廣，難以滿足工業發展對高精度、高可靠性、低成本輻射溫度測量的需求。
4、有鑒于此，提出一種輻射溫度測量的鎢錸熱電偶的制造方法及鎢錸熱電偶是非常具有意義的。
技術實現思路
1、本專利技術提供一種輻射溫度測量的鎢錸熱電偶的制造方法及鎢錸熱電偶，能夠克服現有技術中絕緣層可能存在的厚度不均、易產生熱阻等問題，實現快速制備，具有較高的測溫上限、良好的測溫穩定性和響應速度，且制備工藝簡單、成本低。
2、第一方面，本專利技術提出了一種輻射溫度測量的鎢錸熱電偶的制造方法，該方法包括絕緣層旋涂步驟、敏感芯體制備步
3、s1、絕緣層旋涂步驟：采用溶膠凝膠法將四氯化鉿制備成具有預設納米結構和性能的氧化鉿溶膠，通過控制水浴攪拌、溶液滴加及反應條件，獲得前驅體溶液并轉化為溶膠；隨后在經過超聲波清洗去除雜質的鎢片和鎢錸片上，通過設置多階段轉速和時間控制，利用旋涂儀將所述氧化鉿溶膠均勻且穩定地涂覆在所述鎢片和鎢錸片的兩個端面，再經管式爐在控制的升溫、保溫和降溫程序下燒結，在所述鎢片和鎢錸片的兩端面形成氧化鉿絕緣薄膜。
4、優選的，所述溶膠凝膠法的具體操作包括：將所述四氯化鉿在純度不低于99%的乙醇中，于55?~?65℃恒溫水浴下磁力攪拌1.5?~?2.5小時，滴加濃度為1?mol/l的氫氧化鈉溶液并在常溫下繼續攪拌45?~?75分鐘形成所述前驅體溶液，再將所述前驅體溶液置于反應釜在微波功率為4000?w的微波水熱合成儀中反應3?~?5小時，經3000?~?5000轉/分鐘離心洗滌10?~?20分鐘、-?40?~?-?20℃冷凍干燥12?~?24小時得到納米氧化鉿溶膠。
5、優選的，在所述絕緣層旋涂步驟中，所述旋涂儀的參數設置為：先以400?~600rpm/min低速旋涂3?~?7秒，再以1200?~?1800rpm/min中速旋涂8?~?12秒，最后以3500?~4500rpm/min高速旋涂12?~?18秒，且在旋涂過程中保持環境溫度在20?~?30℃、濕度在40%~?60%。
6、優選的，在所述絕緣層旋涂步驟中，所述管式爐燒結時，在20?~?30℃至350?~?450℃區間升溫速率為8?~?12℃/min，在350?~?450℃保溫45?~?75分鐘，在350?~?450℃至750~?850℃區間升溫速率為10?~?15℃/min，在750?~?850℃保溫60?~?90?分鐘，隨后自然降溫，燒結全程通入純度不低于99.9%的氬氣，流量為?50?~?100ml/min。
7、優選的，所述敏感芯體制備步驟具體包括：s2、敏感芯體制備步驟：把覆有所述氧化鉿絕緣薄膜的鎢片和鎢錸片放入合金夾床的卡槽內并牢固夾緊，設定的攪拌摩擦焊機的關鍵參數，使攪拌頭垂直對準所述鎢片和鎢錸片的上端面分界線，通過所述攪拌頭沿分界線的旋轉移動，利用摩擦熱和機械力實現所述鎢片和鎢錸片上端面的摩擦鍵合形成焊縫，作為穩定的測溫結點；之后通過磨削工藝在所述鎢片和鎢錸片表面的所述氧化鉿絕緣層去除特定區域，采用焊接技術將鎢絲和鎢錸絲分別牢固焊接在露出的金屬表面上，從而構建出熱電偶敏感芯體；在所述敏感芯體制備步驟中，所述攪拌摩擦焊機的關鍵參數包括攪拌頭的旋轉速度、移動速度和焊接壓力，所述攪拌頭旋轉速度為800?~?1200轉/分鐘，移動速度為3?~?7毫米/秒，焊接壓力為150?~?250牛頓。
8、優選的，在所述敏感芯體制備步驟中，在所述鎢片和鎢錸片表面的所述氧化鉿絕緣層去除特定區域包括：對所述氧化鉿絕緣層的磨削區域面積為5?~?15平方毫米，磨削深度為0.3?~?0.7毫米。
9、優選的，所述封裝管殼裝配步驟具體包括：s3、封裝管殼裝配步驟：將制備好的所述敏感芯體插入不銹鋼保護管內，確保所述敏感芯體頭部與保護管頭部平齊，使用注射器將高溫膠從不銹鋼保護管尾部向管內注射，實現所述敏感芯體與保護管連接；在所述熱電偶敏感芯體頭部表面均勻涂覆高發射率涂層；在所述封裝管殼裝配步驟中，所述不銹鋼保護管的材質為316l不銹鋼，壁厚為1.5?~?2.5毫米，其表面粗糙度ra不超過0.8微米。
10、優選的，在所述封裝管殼裝配步驟中，所述高溫膠的耐溫性能為1000?~?1200℃，膨脹系數為5×10?-?6?~?8×10?-?6/℃，填充量誤差控制在±5%以內。
11、優選的，在所述封裝管殼裝配步驟中，所述高發射率涂層的材料為碳化硼基復合材料，所述高發射率涂層在0.8?~?2.5μm波長范圍內發射率不低于0.9，涂層厚度為10?~?20微米，采用等離子噴涂技術進行涂覆，噴涂壓力為2?~?4mpa，噴涂距離為150?~?200毫米。
12、第二方面，本專利技術實施例提供了一種輻射溫度測量的鎢錸熱電偶，根據如第一方面所述的輻射溫度測量的鎢錸熱電偶的制造方法制備。
13、與現有技術相比，本專利技術的有益成果在于：
14、通過本專利技術提供的制備工藝，能夠快速制備應用于高溫輻射環境的鎢錸熱電偶，采用溶膠凝膠法和旋涂法形成的氧化鉿絕緣層薄而致密，攪拌摩擦焊接形成的熱電偶結點穩定，提高了熱傳導速度，從而加快了響應速度，在探頭表面進一步涂覆高發射率涂層，可顯著增強傳感器對輻射溫度的靈敏度。制備的鎢錸熱電偶輻射溫度測量可達3000℃，較其他傳統輻射溫度測量設備，大大提高了測溫上限、響應速度和測溫穩定性，且制備成本低，工藝簡單，便于大規模普及，能夠滿足能源、冶金等行業對高溫輻射溫度測量的嚴格需求，具有廣闊的市場應用前景。
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1.一種輻射溫度測量的鎢錸熱電偶的制造方法，其特征在于，該方法包括絕緣層旋涂步驟、敏感芯體制備步驟和封裝管殼裝配步驟，其中所述絕緣層旋涂步驟具體如下：
2.根據權利要求1所述的輻射溫度測量的鎢錸熱電偶的制造方法，其特征在于，所述溶膠凝膠法的具體操作包括：
3.根據權利要求1所述的輻射溫度測量的鎢錸熱電偶的制造方法，其特征在于，在所述絕緣層旋涂步驟中，所述旋涂儀的參數設置為：先以400?~?600rpm/min低速旋涂3?~?7秒，再以1200?~?1800rpm/min中速旋涂8?~?12秒，最后以3500?~?4500rpm/min高速旋涂12?~18秒，且在旋涂過程中保持環境溫度在20?~?30℃、濕度在40%?~?60%。
4.根據權利要求1所述的輻射溫度測量的鎢錸熱電偶的制造方法，其特征在于，在所述絕緣層旋涂步驟中，所述管式爐燒結時，在20?~?30℃至350?~?450℃區間升溫速率為8?~12℃/min，在350?~?450℃保溫45?~?75分鐘，在350?~?450℃至750?~?850℃區間升溫速率為10?~?15℃/min，
5.根據權利要求1所述的輻射溫度測量的鎢錸熱電偶的制造方法，其特征在于，所述敏感芯體制備步驟具體包括：
6.根據權利要求5所述的輻射溫度測量的鎢錸熱電偶的制造方法，其特征在于，在所述敏感芯體制備步驟中，在所述鎢片和鎢錸片表面的所述氧化鉿絕緣層去除特定區域包括：
7.根據權利要求1所述的輻射溫度測量的鎢錸熱電偶的制造方法，其特征在于，所述封裝管殼裝配步驟具體包括：
8.根據權利要求7所述的輻射溫度測量的鎢錸熱電偶的制造方法，其特征在于，在所述封裝管殼裝配步驟中，所述高溫膠的耐溫性能為1000?~?1200℃，膨脹系數為5×10?-?6?~?8×10?-?6/℃，填充量誤差控制在±5%以內。
9.根據權利要求7所述的輻射溫度測量的鎢錸熱電偶的制造方法，其特征在于，在所述封裝管殼裝配步驟中，所述高發射率涂層的材料為碳化硼基復合材料，所述高發射率涂層在0.8?~?2.5μm波長范圍內發射率不低于0.9，涂層厚度為10?~?20微米，采用等離子噴涂技術進行涂覆，噴涂壓力為2?~?4MPa，噴涂距離為150?~?200毫米。
10.一種輻射溫度測量的鎢錸熱電偶，其特征在于，根據如權利要求1-9任意一項所述的輻射溫度測量的鎢錸熱電偶的制造方法制備。
...【技術特征摘要】
1.一種輻射溫度測量的鎢錸熱電偶的制造方法，其特征在于，該方法包括絕緣層旋涂步驟、敏感芯體制備步驟和封裝管殼裝配步驟，其中所述絕緣層旋涂步驟具體如下：
2.根據權利要求1所述的輻射溫度測量的鎢錸熱電偶的制造方法，其特征在于，所述溶膠凝膠法的具體操作包括：
3.根據權利要求1所述的輻射溫度測量的鎢錸熱電偶的制造方法，其特征在于，在所述絕緣層旋涂步驟中，所述旋涂儀的參數設置為：先以400?~?600rpm/min低速旋涂3?~?7秒，再以1200?~?1800rpm/min中速旋涂8?~?12秒，最后以3500?~?4500rpm/min高速旋涂12?~18秒，且在旋涂過程中保持環境溫度在20?~?30℃、濕度在40%?~?60%。
4.根據權利要求1所述的輻射溫度測量的鎢錸熱電偶的制造方法，其特征在于，在所述絕緣層旋涂步驟中，所述管式爐燒結時，在20?~?30℃至350?~?450℃區間升溫速率為8?~12℃/min，在350?~?450℃保溫45?~?75分鐘，在350?~?450℃至750?~?850℃區間升溫速率為10?~?15℃/min，在750?~?850℃保溫60?~?90?分鐘，隨后自然降溫，燒結全程通入純度不低于99.9%的氬氣，流量為?50?~?100ml/mi...
【專利技術屬性】
技術研發人員：薛晨陽，海振銀，劉志春，陳越，蘇智軒，
申請(專利權)人：廈門大學，
類型：發明
國別省市：
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