一種在工件表面加工測溫熱電偶的方法
2023-08-14 05:23:26 1
專利名稱：一種在工件表面加工測溫熱電偶的方法
技術領域：
本發明涉及熱電偶技術，尤其涉及一種在工件表面加工測溫熱電偶的方法。
背景技術：
熱電偶是基於塞貝克效應(Seebeck effect)在電路中產生電動勢的一對不同材料的導電體。熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成分的材質導體組成閉合迴路，當兩端存在溫度梯度時，迴路中就會有電流通過，此時兩端之間就存在熱電動勢。熱電動勢將隨著測量端溫度升高而增長，它的大小隻與熱電偶的材料和兩端溫度有關，與熱點極的長度、直徑無關。熱電偶的外形可隨著需要發生變化，但它們的基本結構卻大致相同，通常由熱電極、絕緣套保護管和接線盒等主要部分組成，與顯示儀器，電子調節器配套使用。熱電偶又稱銅-康銅熱電偶，也是一種最佳的測量低溫的廉金屬的熱電偶。它的正極(TP)是純銅，負極(TN)為銅鎳合金，常稱之為康銅。銅-銅鎳合金熱電偶的測量溫區為-20(T35(TC。熱電偶具有線性度好，熱電動勢較大，靈敏度較高，穩定性和均勻性較好，價格便宜等優點，年穩定性可小於±3 μ V，經低溫檢定可作為二等標準進行低溫量值傳遞。現有的測溫熱電偶一般是由兩條金屬絲部分擰在一起，其中一條是純銅，一條是銅鎳合金，且兩條線的兩端接合成迴路。熱電偶在測溫時必須固定在待測工件的表面，保證測溫時不發生位置的變動，才能使測溫值不發生跳動。熱電偶的固定多是用扎帶、膠黏劑、高溫焊接和機械固定等方法，會對測溫點的表面造成影響。扎帶僅限於低溫條件下的溫度測量，溫度過高時扎帶會發生快速老化，極易折斷；膠黏劑、高溫焊接僅能對測量點進行固定，導線部分難以固定。機械固定方法，需要額外增加螺紋等，縮小了工件表面的工作區域，並且有可能影響內部結構，增加設計難度。
發明內容
本發明的目的在於克服現有熱電偶的結構單一、測溫數據誤差大、精度不高、使用領域有限等不足，提供一種在工件表面加工測溫熱電偶的方法。本發明通過下述技術方案實現—種在工件表面加工測溫熱電偶的方法，包括如下步驟(I)將工件表面進行去毛刺及表面拋光處理，以去除表面粗糙的材料，保證工件表面的光潔度，然後再對工件表面進行清洗、除油、烘乾處理；(2)將熔融態的聚四氟乙烯均勻塗抹在工件的表面，形成一層厚度為Imm 2mm的薄層，並保證該薄層平整；待該薄層固化後，用Imm 2mm平頭銑刀在薄層上加工出一條寬度為Imm 2mm的正「7」字形溝槽，正「7」字形溝槽內露出工件的表面；(3)在工件表面電鍍純銅，用純銅作為陽極，硫酸銅溶液作為電鍍液，工件作為陰極，使銅沿著正「V，字形溝槽附著在工件的表面，附著厚度為50 μ m 60 μ m ; (4)在電鍍好純銅的正「 7 」字形溝槽中均勻塗抹熔融態的聚四氟乙烯材料，待其固化後完成熱電偶的其中一個臂；然後在正「7」字形溝槽的對應的另一位置用Imm 2_平頭銑刀加工出一條寬度Imm 2mm的與其對稱的反「7」字形溝槽，反「7」字形溝槽內露出工件表面；正「7」字形溝槽與反「7」字形溝槽彎折端一端的對接點為錐形點相接觸；(5)在工件表面電鍍銅鎳合金，左陽極區域掛磷銅角，右陽極區域掛鎳圓餅，用NJKM-Ol為主絡合劑，採用硫酸銅和硫酸鎳混合作為電鍍液，使銅鎳合金沿著反「V，字形溝槽附著在工件的表面，，附著厚度為50 ii m 60 ii m完成熱電偶的另一個臂；(6)用銑刀除去工件表面的聚四氟乙烯材料，電鍍好的測溫熱電偶的兩個臂，其中一個臂為純銅臂，另一個臂為銅鎳合金臂，在純銅臂和銅鎳合金臂的另一端引出導線與數據採集卡相連，完成工件表面測溫熱電偶的加工。所述工件外表面為鋼、不鏽鋼或銅材料。本發明相對於現有技術，具有如下的優點及效果(I)本發明將純銅和銅鎳合金電鍍在工件表面作為熱電偶的兩條測溫金屬絲 (臂)，能夠有效地達到固定熱電偶的目的。電鍍層寬度僅1mm，厚度60 u m，可以忽略對表面形貌和工件功能的影響。此結構具有廣泛的應用領域，如反重力熱管(Anti-GravityLoop-shaped heat pipe),可控溫度加熱平臺，LED測溫平臺等,不僅在表面功能的溫度測量領域，更在醫療，化工等領域具有較大的應用前景和使用前景。(2)本發明僅在錐形點相接觸的位置連接，能夠提高溫度測量的精確性；聚四氟乙烯材料能夠起到與電鍍溶液相隔離的作用，使工件表面僅電鍍出所需要的形貌；電鍍的過程能在不破壞工件表面和內部結構的前提下，將所需要的材料電鍍在工件的表面。(3)本發明所述的方法對設備要求不高，工藝過程簡單。利用電鍍作用在機械製品上沉積出附著良好的、但性能和基體材料不同的金屬覆層，電鍍層比熱浸層均勻，一般都較薄，從幾個微米到幾十微米不等。電鍍能夠保證純銅和銅鎳合金的純度，從而保證熱電偶工作的精度。
圖I為本發明測溫熱電偶電鍍在工件表面的示意圖。圖2為圖I局部A放大示意圖。圖3為工件表面電鍍溫熱電偶的其中一個臂(純銅)的過程示意圖。圖4為工件表面電鍍溫熱電偶的另外一個臂(銅鎳合金)的過程示意圖。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步具體詳細描述。實施例I如圖I 4所示，本發明在工件表面加工測溫熱電偶的方法，包括如下步驟(I)將工件2表面進行去毛刺及表面拋光處理，以去除表面粗糙的材料，保證工件2表面的光潔度，然後再對工件2表面進行清洗、除油、烘乾處理；(2)將熔融態的聚四氟乙烯均勻塗抹在工件2的表面，形成一層厚度為Imm 2mm的薄層，並保證該薄層平整；待該薄層固化後，用Imm 2mm平頭銑刀在薄層上加工出一條寬度為Imm 2mm的正「7」字形溝槽，正「7」字形溝槽內露出工件2的表面；(3 )在工件2表面電鍍純銅，用純銅6作為陽極，硫酸銅溶液5作為電鍍液，工件2作為陰極，使銅沿著正「7」字形溝槽附著在工件2的表面，附著厚度為50 μ m 60 μ m ;(4)在電鍍好純銅的正「7」字形溝槽中均勻塗抹熔融態的聚四氟乙烯材料，待其固化後完成熱電偶的其中一個臂I ;然後在正「7」字形溝槽的對應的另一位置用Imm 2_平頭銑刀加工出一條寬度Imm 2mm的與其對稱的反「7」字形溝槽，反「7」字形溝槽內露出工件2表面；正「7」字形溝槽與反「7」字形溝槽彎折端一端的對接點為錐形點相接觸；僅在錐形點相接觸的位置連接，能夠提高溫度測量的精確性。(5)在工件2表面電鍍銅鎳合金，左陽極區域掛磷銅角9，右陽極區域掛鎳圓餅7，用NJKM-Ol為主絡合劑，採用硫酸銅和硫酸鎳混合作為電鍍液8，使銅鎳合金沿著反「7」字形溝槽附著在工件2的表面，附著厚度為50 μ m 60 μ m,完成熱電偶的另一個臂4 ；(6)用銑刀除去工件2表面的聚四氟乙烯材料，電鍍好的測溫熱電偶的兩個臂，其中一個臂I為純銅臂，另一個臂4為銅鎳合金臂，在純銅臂和銅鎳合金臂的另一端3引出導線與數據採集卡相連，完成工件表面測溫熱電偶的加工。 上述工件外表面為鋼、不鏽鋼或銅材料。聚四氟乙烯材料能夠起到與電鍍溶液相隔離的作用，使工件2表面僅電鍍出所需要的形貌。電鍍的過程能在不破壞工件2表面和內部結構的前提下，將所需要的材料電鍍在工件2的表面。如上所述，便可較好地實現本發明。
權利要求
1.一種在工件表面加工測溫熱電偶的方法，其特徵在於包括如下步驟 (1)將工件表面進行去毛刺及表面拋光處理，以去除表面粗糙的材料，保證工件2表面的光潔度，然後再對工件表面進行清洗、除油、烘乾處理； (2)將熔融態的聚四氟乙烯均勻塗抹在工件的表面，形成一層厚度為Imm 2mm的薄層，並保證該薄層平整；待該薄層固化後，用Imm 2mm平頭銑刀在薄層上加工出一條寬度為Imm 2mm的正「7」字形溝槽，正「7」字形溝槽內露出工件的表面； (3)在工件表面電鍍純銅，用純銅作為陽極，硫酸銅溶液作為電鍍液，工件作為陰極，使銅沿著正「V，字形溝槽附著在工件的表面，附著厚度為50 ii m 60 ii m ; (4)在電鍍好純銅的正「7」字形溝槽中均勻塗抹熔融態的聚四氟乙烯材料，待其固化後完成熱電偶的其中一個臂；然後在正「7」字形溝槽的對應的另一位置用Imm 2mm平頭銑刀加工出一條寬度Imm 2mm的與其對稱的反「7」字形溝槽，反「7」字形溝槽內露出工件表面；正「7」字形溝槽與反「7」字形溝槽彎折端一端的對接點為錐形點相接觸； (5)在工件表面電鍍銅鎳合金，左陽極區域掛磷銅角，右陽極區域掛鎳圓餅，用NJKM-Ol為主絡合劑，採用硫酸銅和硫酸鎳混合作為電鍍液，使銅鎳合金沿著反「7」字形溝槽附著在工件的表面，附著厚度為5011111 6011111，完成熱電偶的另一個臂； (6)用銑刀除去工件表面的聚四氟乙烯材料，電鍍好的測溫熱電偶的兩個臂，其中一個臂為純銅臂，另一個臂為銅鎳合金臂，在純銅臂和銅鎳合金臂的另一端引出導線與數據採集卡相連，完成工件表面測溫熱電偶的加工。
2.根據權利要求I所述的在工件表面加工測溫熱電偶的方法，其特徵在於，工件外表面為鋼、不鏽鋼或銅材料。
全文摘要
本發明公開了一種在工件表面加工測溫熱電偶的方法，利用兩次電鍍工藝將純銅和銅鎳合金分別鍍在待測工件的表面，兩種材料之間只在需要測溫的位置點相連接。加工時將工件表面做拋光處理，然後均勻塗覆一層熔融態的聚四氟乙烯，並待其固後，用銑刀加工出一條溝槽，露出工件表面，然後在溝槽內鍍上一層純銅，再在工件覆塗上一層聚四氟乙烯，用同樣的方法在對應的另一位置加工出與前一條溝槽對稱的溝槽，溝槽內鍍上銅鎳合金，並使得在需要測溫的位置點使兩種材料相接觸。本發明在不影響工件表面結構前提下，應用在難以固定線形熱電偶的工件表面。有效提高了熱電偶的可靠及穩定性，擴大熱電偶的應用領域，且安全性好，測溫效率高，使用壽命長。
文檔編號C25D5/12GK102719867SQ20121021748
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月28日 優先權日2012年6月28日
發明者丁鑫銳, 周蕤, 朱本明, 李軍輝, 李輝, 湯勇 申請人:華南理工大學