[发明专利]一种金属切削测温用薄膜热电偶及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201310529022.2 申请日: 2013-10-30
公开(公告)号: CN103560204A 公开(公告)日: 2014-02-05
发明(设计)人: 方刚;陈曦 申请(专利权)人: 清华大学
主分类号: H01L35/32 分类号: H01L35/32;H01L35/34;G01K7/02
代理公司: 北京鸿元知识产权代理有限公司 11327 代理人: 邸更岩
地址: 100084 北京市海淀区1*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 金属 切削 测温 薄膜 热电偶 及其 制备 方法
【权利要求书】:

1.一种金属切削测温用薄膜热电偶,其特征在于:薄膜热电偶采用多层结构,该结构自下而上包括陶瓷车刀刀片基底(1)、缓冲层(2)、Ni电极(3)、NiCr电极(4)、绝缘层(6)和硬化保护层(7);所述的Ni电极(3)和NiCr电极(4)分别紧贴刀尖两侧的切削刃,两电极重叠搭接处形成测温热节点(5);在所述的Ni电极和NiCr电极的末端分别设置电极接线板(8)。

2.根据权利要求1所述的一种金属切削测温用薄膜热电偶,其特征在于:所述的测温热节点的面积为大于0,小于或等于0.06mm2

3.根据权利要求1所述的一种金属切削测温用薄膜热电偶,其特征在于:所述的陶瓷车刀刀片基底(1)采用Al2O3陶瓷材料。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种金属切削测温用薄膜热电偶,其特征在于:所述的缓冲层(2)采用SiO2材料,厚度为450~550nm。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种金属切削测温用薄膜热电偶,其特征在于:所述的绝缘层(6)采用HfO2材料,厚度为300~350nm。

6.根据权利要求1、2或3所述的一种金属切削测温用薄膜热电偶,其特征在于:所述的硬化保护层采用TiN材料,厚度为3~5μm。

7.一种如权利要求1所述的金属切削测温用薄膜热电偶的制备方法,其特征在于该方法包括如下步骤:

a)在陶瓷车刀刀片表面上沉积一层厚度为450~550nm SiO2,形成缓冲层(2),表面粗糙度控制在25±5nm范围内;

b)使用两块耐高温的钼制备的镂空机械掩模板,利用电子束蒸发镀膜平台在缓冲层上分别制备厚度为100~150nm的Ni电极(3)和相同厚度的NiCr电极(4);Ni电极与NiCr电极在刀尖处形成测温热节点(5);并在两个电极的末端设置电极接线板(8);

c)将步骤b)中制备好的薄膜热电偶放入电阻炉中,在780~800℃温度下保温28~30min;

d)在热处理后的薄膜热电偶表面使用电子束蒸发方法蒸镀300~350nm厚的HfO2,形成绝缘层(6);

e)在HfO2绝缘层上,使用电子束蒸发方法蒸镀3~5μm厚的TiN,形成具有硬化保护层(7)的多层结构的切削测温用薄膜热电偶;

f)在电极接线板(8)上使用导电银胶与薄膜热电偶电极材料成分相同的补偿导线进行连接。

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