一种超级热电偶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及热电偶生产加工方法领域，具体涉及一种超级热电偶及其制备方法，超级热电偶包括正极电偶丝和负极电偶丝，正极电偶丝包括设定摩尔百分比原料的合金材料，负极电偶丝包括预设摩尔百分比原料的合金材料；方法包括，真空感应熔炼、旋锻、中间退火、拉拔减径、热处理和点焊。本发明专利技术在测量同样的温度时，正、负极之间能够获得更高的电势差，使得温度的微小变化都能够被超级热电偶所捕捉到，提高室温测温的灵敏度和精准度。的灵敏度和精准度。的灵敏度和精准度。

【技术实现步骤摘要】
一种超级热电偶及其制备方法


[0001]本专利技术涉及热电偶生产加工方法领域，具体涉及一种超级热电偶及其制备方法。

技术介绍

[0002]对于室温测温领域，常见的测温设备是水银温度计、铂铑铂热电偶和镍铬
‑
镍硅热电偶。现有的测温设备虽然使用广泛，但是存在以下问题：水银温度计的测温不够灵敏，对银温度计测量得到的温度保存的设备要求较高，一旦破碎，水银挥发到空气中或者接触到人体，都会危害人体健康；而铂铑铂热电偶对室温的测量精度不够高，误差大且价格昂贵；镍铬
‑
镍硅热电偶测温精度低，只能到
±
1.6℃,不能满足高精度测温的要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的之一在于提供一种超级热电偶，以解决现有的室温测温设备安全性、精度低、成本高的问题。
[0004]本方案中的超级热电偶，包括正极电偶丝和负极电偶丝；
[0005]所述正极电偶丝包括以下摩尔百分比原料的合金材料：
[0006]铁：15％～35％；钴：15％～35％；镍：15％～35％；钒：15％～35％；
[0007]所述负极电偶丝包括以下摩尔百分比原料的合金材料：
[0008]铁：20％～40％；钴：20％～40％；镍：20％～40％。
[0009]优选的，所述正极电偶丝包括以下摩尔百分比的合金材料：
[0010]铁：20％～30％；钴：20％～30％；镍：20％～30％；钒：20％～30％；
[0011]述负极电偶丝包括以下摩尔百分比的合金材料：
[0012]铁：30％～36％；钴：30％～36％；镍：30％～36％。
[0013]本专利技术目的之二在于提供一种超级热电偶的制备方法，以得到低成本且室温测温精准结果的热电偶。
[0014]超级热电偶的制备方法，包括以下步骤：
[0015]步骤1，真空感应熔炼，按照上述超级热电偶的摩尔百分比原料配比，在预设熔炼操作条件下，分别进行操作处理，分别得到正极和负极的铸锭；
[0016]步骤2，旋锻，将铸锭依次进行加热、保温后，加工至设定直径，得到正极和负极的合金材料；
[0017]步骤3，中间退火，将步骤2的合金材料分别在设定温度范围下氢气保护退火热处理；
[0018]步骤4，拉拔减径，将退火热处理后的正极和负极合金材料分别进行拔减径，分别得到直径为φ0.03～φ8mm的正极材料和负极材料的线材；
[0019]步骤5，热处理，将步骤4中正极材料和负极材料的线材置于氢气保护炉或真空炉中，在不同的保温条件下进行热处理；
[0020]步骤6，点焊，将正极材料的线材一端与负极材料的线材一端点焊连接起来，得到
超级热电偶。
[0021]优选的，所述步骤1中，所述预设熔炼操作条件为：先将原料配比后以熔化功率20～40kW，由小功率逐渐调大功率直至原料全熔；然后，在真空度≤2.5
×
10
‑3Pa条件下，以15～30kW的功率真空精炼10～30min；搅拌、调温至1600
‑
1800℃进行浇注。
[0022]更优选的，为了使合金液具备一定的流动性，所述负极的合金材料的浇注温度为1600℃，所述正极的合金材料的浇注温度为1800℃。
[0023]优选的，所述步骤2中，加热的温度为1300～1500℃，保温1～3h，所述设定直径为φ2.5～φ15mm。
[0024]更优选的，为了使合金材料软化更易于加工至设定直径，所述负极的合金材料加热温度为1300℃，所述正极的合金材料加热温度为1500℃。
[0025]优选的，所述步骤3中，设定温度范围为1200～1400℃。
[0026]更优选的，为了消除旋锻步骤中产生的应力，所述负极的合金材料退火温度为1200℃，所述正极的合金材料退火温度为1400℃。
[0027]优选的，所述步骤5中，正极的线材的保温条件为：1300～1400℃
±
5℃下保温1～3h，负极的线材的保温条件为：1000～1250℃
±
5℃下保温1～3h。
[0028]与现有技术相比，本方案的有益效果是：
[0029]通过正极与负极的不同合金材料组分设置，具有比较大的塞贝克系数差值，与现有的镍铬
‑
镍硅热电偶相比，在测量同样的温度时，正、负极之间能够获得更高的电势差，且具有极高的热电功率因子，代表每单位温差所能产生的电量更多，使得温度的微小变化都能够被超级热电偶所捕捉到，提高室温测温的灵敏度和精准度；正负极的合金材料组分设置具有较好的机械性，不易损坏安全性高，抗氧化性和耐腐蚀性，易于加工和保存，成本低。
附图说明
[0030]图1为本专利技术超级热电偶的制备方法实施例的流程框图；
[0031]图2为本专利技术超级热电偶正极电偶丝与负极电偶丝的塞贝克系数图；
[0032]图3为本专利技术超级热电偶正极电偶丝与负极电偶丝的热电功率因子图；
[0033]图4为本专利技术超级热电偶与现有镍铬合金
‑
镍硅合金的电势对比图。
具体实施方式
[0034]下面通过具体实施方式进一步详细说明。
[0035]实施例1
[0036]超级热电偶，包括正极电偶丝和负极电偶丝，所述正极电偶丝和负极电偶丝得到的热电偶用于进行0℃～300℃范围的温度测量。
[0037]正极电偶丝包括以下摩尔百分比原料的合金材料：
[0038]铁：25％；钴：25％；镍：25％；钒：25％；
[0039]负极电偶丝包括以下摩尔百分比原料的合金材料：
[0040]铁：34％；钴：33％；镍：33％。
[0041]本实施例1的热电偶，如图2所示，其负极材料FeCoNi合金具有较高的负Seebeeck系数，为
‑
40～
‑
50μV/K，正极材料FeCoNiV合金具有正Seebeeck系数，为10～20μV/K，正极材
料与负极材料两种合金的Seebeeck系数差值为50～70μV/K，在合金热电偶中是较大的，如图4所示，相较于现有的镍铬
‑
镍硅热电偶，镍铬合金和镍硅合金的Seebeeck系数都为负值，镍铬
‑
镍硅热电偶在其整个测温范围内的热电动势率(即Seebeeck系数)<43μV/K，本实施例1的热电偶在测量同样的温度时，正负合金之间能够获得更高的电势差，测量精度高。如图3所示，本实施例1的负极合金材料FeCoNi合金具有极高的热电功率因子，约为10000～12000μW/mK^2，极高的热电功率因子代表每单位温差所能产生的电量更多，使得温度的微小变化都能够被本专利技术的超级热电偶所捕捉到，测温灵敏度高。
[0042]超级热电偶的制备方法，如图1所示，包括以下步骤：
[0043]步骤1，真空感应熔炼：将正极电偶丝和负极电偶丝制备的原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超级热电偶，包括正极电偶丝和负极电偶丝；其特征在于：所述正极电偶丝包括以下摩尔百分比原料的合金材料：铁：15％～35％；钴：15％～35％；镍：15％～35％；钒：15％～35％；所述负极电偶丝包括以下摩尔百分比原料的合金材料：铁：20％～40％；钴：20％～40％；镍：20％～40％。2.根据权利要求1所述的超级热电偶，其特征在于：所述正极电偶丝包括以下摩尔百分比的合金材料：铁：20％～30％；钴：20％～30％；镍：20％～30％；钒：20％～30％；述负极电偶丝包括以下摩尔百分比的合金材料：铁：30％～36％；钴：30％～36％；镍：30％～36％。3.一种如权利要求1或2所述的超级热电偶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，真空感应熔炼，按照上述超级热电偶的摩尔百分比原料配比，在预设熔炼操作条件下，分别进行操作处理，分别得到正极和负极的铸锭；步骤2，旋锻，将铸锭依次进行加热、保温后，加工至设定直径，得到正极和负极的合金材料；步骤3，中间退火，将步骤2的合金材料分别在设定温度范围下氢气保护退火热处理；步骤4，拉拔减径，将退火热处理后的正极和负极合金材料分别进行拔减径，分别得到直径为φ0.03～φ8mm的正极材料和负极材料的线材；步骤5，热处理，将步骤4中正极材料和负极材料的线材置于氢气保护炉或真空炉中，在不同的保温条件下进行热处理；步骤6，点焊，将正极材料的线材一端与负极材料的线材一端点焊连接起来，得到超级热电...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛振华，李超，山泉，冯晶，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：