CN1142415C - 一种经改进的体温计及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种经改进的体温计及制作方法，其特征在于提供的测量液用的低共溶点液态合金，组成(wt%)为Ca 50-67，In 23-30，Sn6-16，Cs 0.01-10，Rb 0.01-10，Zn 0.5-5；球体与测量管间构成缩颈连接，缩颈的圆形截面直径为测量管横截面椭圆截面短轴的～。作为测量液用的GaInSnCsRbZn六元低共熔点液态合金还可用于制作其他温度仪表，如导电表，0-800℃高温表，精密℃标准表等。

Description

一种经改进的体温计及制作方法

本发明涉及一种经改进的体温计及制作方法，更确切地说本发明涉及经改进的具有最大的功能的体温计及其制作方法。属于测温仪表领域。

传统类型的体温计均在测量管中充满水银且在显示被测温度的球体和测量管(或读数管)之间有一缩颈，并具有使进入测量管的水银线在冷却下降过程中与管壁分离的功能。

众所周知，水银是一种毒性较大的液体金属，为控制对环境的腐蚀，水银的用量已受严格限制。尤其是欧盟各国已明令限制水银温度计的进口，有关规定明确提出2003年后禁止使用水银体温计，因此，开发不用水银的体温计等测温仪表已是环保的迫切需要。

中国专利ZL 93111917.0提出了一种能替代汞的合金及制备方法。该专利发明人提供的镓、铟、锡、铋、锌五元合金，其熔点为-14.8℃，沸点达2170℃，实际上该五元合金保持液态的稳定性不够，当温度低于10℃时，都极易从液体中析出结晶体，影响了液态合金的流动性和温度的准确测定，不利于温度仪表的低温下使用，它们在低温下实际上处于亚稳定状态。

中国专利ZL 93118124.0认为“迄今为止，所有试图生产无汞体温计的努力都没有成功”，于是提出了一种将无毒低共熔合金作为测量管内部的测量液体且具有最大功能的体温计。为了达到最大功能，通常的Hick’sohe缩颈结构不需任何其它简化的上述体温计的生产和控制。具体的说，设计的体温计在测量管与球体间没有缩颈结构，而是利用在测量管里施以水涂层，使提供的GaInSn三元合金微氧化，靠合金与测量管有更大的粘着力使合金液柱在测量后断开。实际上这种方法在生产实践中难度极大，很难保持均匀性和同一性。难以保证批量生产产品的复现性。

本发明的目的在于提供一种经改进的具有最大功能的体温计及制作方法。具体地说是从二方面进行改进，一是作为测量液用的低共熔合金的改进，提供了一种全新的组分，它克服了现有的替代水银的低共熔点合金不稳定性的缺点；二是测量管和显示被测温度的球体之间的缩颈的二个截面之比进行调整，以保证体温计最大的功能的实现。

本发明的目的是通过下述方案实施的：

(1)本发明首先对低共熔点合金的低温稳定性作了重大改进，不仅调整主成份镓、铟、锡的金属范围，而且加入了熔点比镓更低的金属铯、及铷以取代铋，使合金在低温下能保持稳定液体，克服了上述二个专利所提供的合金的低温不稳定性，本发明提供的低共熔点合金在10℃以下的低温下保持稳定液态，它具有更好的温度显示体功能，可以成功地取代水银制作体温计等温度仪表。

本发明提供的低共熔点合金是由镓、铟、锡、锌、铯、铷六个元素组成的多元合金，具体组成(wt％)是：

Ga 50-67         In 23-30

Sn 6-16          Cs 0.01-10

Rb 0.01-10       Zn 0.5-5

合金的熔点为-2℃～-5℃，汽化点2050℃～2070℃，具有低共熔点、高汽化点，因此能满足体温计的要求，不会在低于5℃的条件下，从液体中析出固体的结晶，优先推荐的组成(wt％)是：

Ga 58-62         In 23-26     Sn 12-16

Cs 1-5           Rb 1-5       Zn 1-5

本发明提供的的一种新组份的合金熔制是在有机玻璃密封箱中在氮气保护下进行的。先将镓加热熔化后(通常大于80℃)，然后分别按配比加入铟、锡、锌、铯、铷搅拌均匀后，即成白色光亮的无夹杂的液态金属制成液态金属后即可将合金从密封箱中取出。

(2)为防止合金在空气中氧化，在生产储存和回收过程可向液态合金中加入5-10％(vol)的盐酸酒精熔液，可以熔去合金因氧化或夹杂而带来的杂提高合金内聚力和流动性并使合金表面保持光亮镜面。

(3)针对ZL 93118124.0体温计在测量管与球体间没有缩颈的结构所存在的问题和生产中的不可行性，仍与一般水银体温计一样，在测量管和球体之间构成缩颈连接，并为实现测量后测量管中的液体金属液柱与球体间断开，测量管毛细管为椭圆形截面，缩颈部位截面为圆形截面，并使缩颈截面的直径约为测量管横截面椭圆截面短轴的

(4)本发明提供的改进体温计是通过下述方法进行制作的：

①首先将液态合金倒入密闭容器中，将容器抽至10^-6大气压的高真空，再将体温计毛细管的开口端插入液态合金中。然后，充入1个大气压的高纯氮气，在氮的压力下，经过12-24小时，使GaInSnCsRbZn合金灌满体温计毛细管及端部球体。

②打开密闭容器，倒入5-10％(vol)的盐酸酒精熔液，以防止合金氧化，取出灌好合金的体温计。

③将体温计贮液球体端置于42℃热水中，合金液柱沿毛细管上升，将多余液态合金从开口端排出，再将体温计毛细管开口端封闭。将体温表分别置于10℃和42℃的水中，标定液柱的温度标记，制成体温表。

本发明的优点是显而易见的，首先，它使用的六元合金具有低共熔点、高汽化点且在5℃以下具有稳定性；第二，为防止液体合金氧化，使用5-10％(vol)盐水酒精熔液可有效防止合金氧化，并保持合金的光亮表面；第三，体温计制作方法简单易行，它可以用于标示10-42℃体温计；第四，本发明提供的低共熔点液态金属不仅用于体温计制作，而且还可用于制作其他温度仪表，如导电表、高温表(0-800℃)、精密 标准表等。

下面通过实施例进一步阐明本发明的实质性特点和显著进步，但本发明决不仅仅限于实施例。

实施例1低共熔点液态合金的具体组成为

Ga 56      In 23      Sn 15

Cs 3       Zn 1       Rb 2

其熔点-5℃，汽化点2050℃，为防止合金氧化，打开密封容器时，倒入8％盐酸酒精熔液，在灌装时，在氧气压力下，体温计毛细管开口端插入液态合金，经20小时使GaInSnCsRbZn合金灌满体温计毛细管及端部球体。缩颈截面的直径为测量管横截面椭圆截面短轴的

实施例2低共熔点合金的组成为

Ga 58      In 25     Sn 12

Cs 1       Rb 1      Zn 3

熔点为-2℃，汽化点2070℃，防止合金氧化用10％盐酸酒精熔液，其余同实施例1。

实施例3体温计毛细管插入液态合金，经16小时使GaInSnSnCsRbZn合金灌满测量管，缩颈截面的直径为测量管横截面椭圆截面短轴的 其余同实施例1。

实施例4液态合金的组分为

Ga 62    In 23    Sn 12

Cs 1     Rb 1     Zn 3

其熔点为-3℃，汽化点为2060℃，其余同实施例1。

Claims (4)

1、一种经改进的体温计，具有球体和含有低共熔点液态合金的测量管，且球体与测量管间构成缩颈连接，其特征在于：

(1)测量液用的低共熔点液态合金是由Ga、In、Zn、Sn、Cs和Rb六种元素组成的六元合金，具体组成(wt％)是：

Ga 50-67       In 23-30       Sn 6-16

Cs 0.01-10     Rb 0.01-10     Zn 0.5-5

(2)缩颈圆形截面的直径为测量管横截面椭圆截面短轴的

2、按权利要求1所述的经改进的体温计，其特征在于所述的六元合金，优先推荐组成(Wt％)是：

Ga 58-62       In 23-26       Sn 12-16

Cs 1-5         Rb 1-5         Zn 1-5

3、按权利要求1或2所述的经改进的体温计，其特征在于在液态合金中加入5-10％(体积)的盐酸酒精熔液，以防合金氧化。

4、一种改进的体温计的制作方法，其特征是：

(1)GaInSnCsRbZn合金熔制是在有机玻璃密封箱中在氮气保护下进行的；先将镓加热熔化后，然后按配比(wt％)Ga 50-67，In 23-30，Sn 6-16，Cs 0.01-10，Rb 0.01-10，Zn 0.5-5加入铟、锡、锌、铯、铷搅拌均匀后，即成白色光亮的无夹杂的液态金属制成液态金属后即可将合金从密封箱中取出；

(2)然后将上述液态合金倒入密闭容器中，将容器抽至10^-6大气压的高真空，再将体温计毛细管的开口端插入液态合金中；然后，充入1个大气压的高纯氮气，在氮的压力下，经过12-24小时，使GaInSnCsRbZn合金灌满体温计毛细管及端部球体；打开密闭容器，倒入5-10％(vol)的盐酸酒精熔液，以防止合金氧化，取出灌好合金的体温表；将体温表贮液球体端置于42℃热水中，合金液柱沿毛细管上升，将多余液态合金从开口端排出，再将体温计表毛细管开口端封闭；将体温计分别置于10℃和42℃的水中，标定液柱的温度标记，制成体温表。