CN104108936A - 一种碳化锆复合陶瓷温度传感器的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种碳化锆复合陶瓷温度传感器的制备方法，（1）取碳化锆粉体与适量添加剂混匀，加入溶剂，置入球磨机中进行球磨，得到混合料；（2）将混合料置于旋转蒸发器中烘干，烘干后过50～200目筛子，得到预烧结混合粉；（3）将预烧结混合粉装入模具中，在真空或惰性气氛中进行热压烧结；（4）将烧结得到的块状陶瓷经线切割加工成所需尺寸及形状的传感器。本发明的温度传感器力学强度高，在高温下不易变形及难挥发，电学性能稳定。在真空或保护气氛下，能够较准确地测量3000℃以下的超高温环境温度，是接触式传感器中可测温度最高的感温元件，在超高温测量仪器和设备领域具有重要的应用意义。
Description
技术领域
本发明涉及温度传感器技术领域，具体涉及一种碳化锆复合陶瓷温度传感器的制备方法。
背景技术
目前，能够用于测量超高温的温度传感器主要有红外测温仪（属于非接触式温度传感器）和钨铼热电偶（属于接触式温度传感器）。红外测温仪的优点是：1.非接触测量； 2.测量范围广，一般情况下可测量负几十度到三千多度；3.测温速度快。但易受被测物体（如材料种类、表面粗糙度、理化结构及材料厚度等影响）及环境因素（如环境温度，灰尘、蒸气等）影响而导致测量误差较大。目前，用接触式传感器来测量超高温的感温元件主要是钨铼热电偶，可测量最高温度至2800℃，但在高于2300℃时，数据分散。因此，使用温度一般在2000℃左右。
发明内容
本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供一种碳化锆复合陶瓷温度传感器的制备方法，制得的温度传感器能够较准确地测量3000℃以下的超高温环境的温度，是接触式传感器中可测温度最高的感温元件。
本发明为解决上述技术问题，所提供的技术方案是：一种碳化锆复合陶瓷温度传感器的制备方法，包括以下步骤：
（1）、取碳化锆粉体与一定量的添加剂混匀，加入溶剂，置入球磨机中进行球磨，控制球磨机运行速度为150～250转/分，球磨时间为20～40小时，球磨后得到混合料，备用；
（2）、将混合料置于旋转蒸发器中烘干，控制水浴温度为65～85℃，旋转瓶转速为20～70转/分，烘干时间为2～5小时，烘干后过50～200目筛子，得到预烧结混合粉；
（3）、将预烧结混合粉装入模具中，在真空或惰性气氛中控制烧结温度为1900～2600℃，压力为30～60MPa，进行热压烧结；
（4）、将烧结得到的块状陶瓷经线切割加工成所需尺寸及形状的传感器。
所述步骤（1）中碳化锆粉体的粒径为0.1～2μm，添加剂的粒径为0.1～30μm。
所述步骤（1）中碳化锆和添加剂按质量比的加入量为：碳化锆粉体50-95%以及添加剂5-50%。
所述步骤（1）中的溶剂为酒精、丙酮或甲苯。
所述步骤（1）中溶剂的加入量为碳化锆粉体和添加剂总体积的两倍。
有益效果
本发明的温度传感器力学强度高，在高温下不易变形及难挥发，电学性能稳定，使用寿命较长。在真空或保护气氛下，能够较准确地测量3000℃以下的超高温环境温度，是接触式传感器中可测温度最高的感温元件，在超高温测量仪器和设备领域具有重要的应用意义。
附图说明
图1为本发明制得的传感器的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
一种碳化锆复合陶瓷温度传感器的制备方法，包括以下步骤：
（1）、按照体积比取碳化锆粉体95%与石墨5%混匀，加入混合粉体总体积2倍的乙醇，置入球磨机中进行球磨，控制球磨机运行速度为150转/分，球磨时间为40小时，球磨后得到混合料，备用；
（2）、将混合料置于旋转蒸发器中烘干，控制水浴温度为65℃，旋转瓶转速为70转/分，烘干时间为2小时，烘干后过50目筛子，得到预烧结混合粉；
（3）、将预烧结混合粉装入模具中，在真空或惰性气氛中控制烧结温度为2200℃，压力为30MPa，进行热压烧结；
（4）、将烧结得到的块状陶瓷经线切割加工成所需尺寸及形状的传感器。
如图1所示为本发明其中一种传感器，其中A端为测温端，B端为引线端。
实施例2
一种碳化锆复合陶瓷温度传感器的制备方法，包括以下步骤：
（1）、按照体积比取碳化锆粉体85%与石墨粉体15%混匀，加入两者混合粉体总体积2倍的乙醇，置入球磨机中进行球磨，控制球磨机运行速度为200转/分，球磨时间为30小时，球磨后得到混合料，备用；
（2）、将混合料置于旋转蒸发器中烘干，控制水浴温度为85℃，旋转瓶转速为20转/分，烘干时间为5小时，烘干后过100目筛子，得到预烧结混合粉；
（3）、将预烧结混合粉装入模具中，在真空或惰性气氛中控制烧结温度为2100℃，压力为40MPa，进行热压烧结；
（4）、将烧结得到的块状陶瓷经线切割加工成所需尺寸及形状的传感器。
实施例3
一种碳化锆复合陶瓷温度传感器的制备方法，包括以下步骤：
（1）、按照体积比取碳化锆粉体75%与石墨粉体25%混匀，加入两者混合粉体总体积2倍的乙醇，置入球磨机中进行球磨，控制球磨机运行速度为200转/分，球磨时间为30小时，球磨后得到混合料，备用；
（2）、将混合料置于旋转蒸发器中烘干，控制水浴温度为80℃，旋转瓶转速为30转/分，烘干时间为4小时，烘干后过200目筛子，得到预烧结混合粉；
（3）、将预烧结混合粉装入模具中，在真空或惰性气氛中控制烧结温度为2200℃，压力为30MPa，进行热压烧结；
（4）、将烧结得到的块状陶瓷经线切割加工成所需尺寸及形状的传感器。
实施例4
一种碳化锆复合陶瓷温度传感器的制备方法，包括以下步骤：
（1）、按照体积比取碳化锆粉体50%与石墨粉体50%混匀，加入两者混合粉体总体积2倍的酒精，置入球磨机中进行球磨，控制球磨机运行速度为240转/分，球磨时间为25小时，球磨后得到混合料，备用；
（2）、将混合料置于旋转蒸发器中烘干，控制水浴温度为80℃，旋转瓶转速为60转/分，烘干时间为4小时，烘干后过200目筛子，得到预烧结混合粉；
（3）、将预烧结混合粉装入模具中，在真空或惰性气氛中控制烧结温度为2100℃，压力为40MPa，进行热压烧结；
（4）、将烧结得到的块状陶瓷经线切割加工成所需尺寸及形状的传感器。
实施例5
一种碳化锆复合陶瓷温度传感器的制备方法，包括以下步骤：
所述碳化锆复合陶瓷温度传感器的原料除了碳化锆粉体和石墨粉体，还可以包括其他添加剂，添加剂为ZrB2、ZrO2、Zr、SiC、Mo或MoSi2中的一种或任意组合物。
（1）、按照体积比取按重量百分比取碳化锆（粒径为0.1～2μm）75%、石墨粉（粒径均为0.1～30μm）15%、Zr粉末（粒径均为0.1～30μm）2%和Mo粉末（粒径均为0.1～30μm）2%、ZrO2粉末（粒径均为0.1～30μm）2%、SiC粉末（粒径均为0.1～30μm）2%和MoSi2粉末（粒径均为0.1～30μm）2%混匀，加入混合粉体总体积2倍的酒精，置入球磨机中进行球磨，控制球磨机运行速度为240转/分，球磨时间为25小时，球磨后得到混合料，备用；
（2）、将混合料置于旋转蒸发器中烘干，控制水浴温度为80℃，旋转瓶转速为60转/分，烘干时间为4小时，烘干后过200目筛子，得到预烧结混合粉；
（3）、将预烧结混合粉装入模具中，在真空或惰性气氛中控制烧结温度为2100℃，压力为40MPa，进行热压烧结；
（4）、将烧结得到的块状陶瓷经线切割加工成所需尺寸及形状的传感器。
Claims (5)
1.一种碳化锆复合陶瓷温度传感器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）、取碳化锆粉体与石墨粉体混匀，加入溶剂，置入球磨机中进行球磨，控制球磨机运行速度为150～250转/分，球磨时间为20～40小时，球磨后得到混合料，备用；
（2）、将混合料置于旋转蒸发器中烘干，控制水浴温度为65～85℃，旋转瓶转速为20～70转/分，烘干时间为2～5小时，烘干后过50～200目筛子，得到预烧结混合粉；
（3）、将预烧结混合粉装入模具中，在真空或惰性气氛中控制烧结温度为2100～2600℃，压力为30～60MPa，进行热压烧结；
（4）、将烧结得到的块状陶瓷经线切割加工成所需尺寸及形状的传感器。
2.如权利要求1一种碳化锆复合陶瓷温度传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中碳化锆粉体的粒径为0.1～2μm，石墨粉的粒径为5～30μm。
3.如权利要求1一种碳化锆复合陶瓷温度传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中碳化锆和石墨粉按体积比的加入量为：碳化锆粉体50-95%以及石墨粉5-50%。
4.如权利要求1一种碳化锆复合陶瓷温度传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的溶剂为酒精。
5.如权利要求4一种碳化锆复合陶瓷温度传感器的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中酒精的加入量为碳化锆粉体和石墨粉总体积的两倍。
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