[发明专利]一种在工件表面加工测温热电偶的方法

说明书

技术领域

本发明涉及热电偶技术，尤其涉及一种在工件表面加工测温热电偶的方法。

背景技术

热电偶是基于塞贝克效应(Seebeck effect)在电路中产生电动势的一对不同材料的导电体。热电偶测温的基本原理是两种不同成分的材质导体组成闭合回路，当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在热电动势。热电动势将随着测量端温度升高而增长，它的大小只与热电偶的材料和两端温度有关，与热点极的长度、直径无关。热电偶的外形可随着需要发生变化，但它们的基本结构却大致相同，通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成，与显示仪器，电子调节器配套使用。

热电偶又称铜-康铜热电偶，也是一种最佳的测量低温的廉金属的热电偶。它的正极(TP)是纯铜，负极(TN)为铜镍合金，常称之为康铜。铜-铜镍合金热电偶的测量温区为-200~350℃。热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度较高，稳定性和均匀性较好，价格便宜等优点,年稳定性可小于±3μV，经低温检定可作为二等标准进行低温量值传递。

现有的测温热电偶一般是由两条金属丝部分拧在一起，其中一条是纯铜，一条是铜镍合金，且两条线的两端接合成回路。热电偶在测温时必须固定在待测工件的表面，保证测温时不发生位置的变动，才能使测温值不发生跳动。热电偶的固定多是用扎带、胶黏剂、高温焊接和机械固定等方法，会对测温点的表面造成影响。扎带仅限于低温条件下的温度测量，温度过高时扎带会发生快速老化，极易折断；胶黏剂、高温焊接仅能对测量点进行固定，导线部分难以固定。机械固定方法，需要额外增加螺纹等，缩小了工件表面的工作区域，并且有可能影响内部结构，增加设计难度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有热电偶的结构单一、测温数据误差大、精度不高、使用领域有限等不足，提供一种在工件表面加工测温热电偶的方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种在工件表面加工测温热电偶的方法，包括如下步骤：

（1）将工件表面进行去毛刺及表面抛光处理，以去除表面粗糙的材料，保证工件表面的光洁度，然后再对工件表面进行清洗、除油、烘干处理；

（2）将熔融态的聚四氟乙烯均匀涂抹在工件的表面，形成一层厚度为1mm～2mm的薄层，并保证该薄层平整；待该薄层固化后，用1mm～2mm平头铣刀在薄层上加工出一条宽度为1mm～2mm的正“7”字形沟槽，正“7”字形沟槽内露出工件的表面；

（3）在工件表面电镀纯铜，用纯铜作为阳极，硫酸铜溶液作为电镀液，工件作为阴极，使铜沿着正“7”字形沟槽附着在工件的表面，附着厚度为50μm～60μm；

（4）在电镀好纯铜的正“7”字形沟槽中均匀涂抹熔融态的聚四氟乙烯材料，待其固化后完成热电偶的其中一个臂；然后在正“7”字形沟槽的对应的另一位置用1mm～2mm平头铣刀加工出一条宽度1mm～2mm的与其对称的反“7”字形沟槽，反“7”字形沟槽内露出工件表面；正“7”字形沟槽与反“7”字形沟槽弯折端一端的对接点为锥形点相接触；

（5）在工件表面电镀铜镍合金，左阳极区域挂磷铜角，右阳极区域挂镍圆饼，用NJKM-01为主络合剂，采用硫酸铜和硫酸镍混合作为电镀液，使铜镍合金沿着反“7”字形沟槽附着在工件的表面，，附着厚度为50μm～60μm完成热电偶的另一个臂；

（6）用铣刀除去工件表面的聚四氟乙烯材料，电镀好的测温热电偶的两个臂，其中一个臂为纯铜臂，另一个臂为铜镍合金臂，在纯铜臂和铜镍合金臂的另一端引出导线与数据采集卡相连，完成工件表面测温热电偶的加工。

所述工件外表面为钢、不锈钢或铜材料。

本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：

（1）本发明将纯铜和铜镍合金电镀在工件表面作为热电偶的两条测温金属丝（臂），能够有效地达到固定热电偶的目的。电镀层宽度仅1mm，厚度60μm，可以忽略对表面形貌和工件功能的影响。此结构具有广泛的应用领域，如反重力热管（Anti-Gravity Loop-shaped heat pipe），可控温度加热平台，LED测温平台等，不仅在表面功能的温度测量领域，更在医疗，化工等领域具有较大的应用前景和使用前景。

（2）本发明仅在锥形点相接触的位置连接，能够提高温度测量的精确性；聚四氟乙烯材料能够起到与电镀溶液相隔离的作用，使工件表面仅电镀出所需要的形貌；电镀的过程能在不破坏工件表面和内部结构的前提下，将所需要的材料电镀在工件的表面。