[发明专利]一种热电偶用补偿导线合金丝及其加工工艺

说明书

技术领域

    本发明涉及测温用热电偶，尤其涉及一种热电偶用补偿导线合金丝及其加工工艺。

背景技术

随着科学技术的不断发展，各行各业对其质量要求越来越高，特别是计量技术，其精度要求也越来越严格，热电偶作为一种测量产品，对补偿导线的要求也越来越高。目前，S（R）型热电偶用补偿导线合金丝所用的材料一般为铜镍合金，为了提高补偿导线的测温性能，首先应该掌握铜镍补偿导线的使用温度范围，通过多次测试结果证明：铜镍合金材料作为S（R）型热电偶用补偿导线，其使用温度范围小，精度较差。因此，势必要研制一种新型材料来替代铜镍合金，用于S（R）型热电偶用补偿导线合金丝。以下参见表1的测试数据对铜镍合金补偿导线的热电势值进行分析。

表    1                    

从以上表1以及图1中不难看出，铜镍合金0.6的热电势值，在50℃时高出标准3μv，100℃时则低于标准5μv，在150℃时则低于标准60μv，而在200℃时则低于标准125μv，已经超出了标准的允差范围不合格。在250℃时则低于标准204μv，到了300℃时则相差264μv，这也就是说，用铜镍二元合金做S（R）型热电偶的补偿导线从200℃开始，其热电势值就已经不合格了，那就更谈不上什么精度了，也就是说在0—300℃范围内，铜镍合金不适合做S（R）型热电偶的补偿导线材料。

发明内容

本发明目的是为了克服以上现有用于S（R）型热电偶的补偿导线存在的问题，特别研制一种新型热电偶用补偿导线合金丝及其加工工艺。

在研制初期，曾采用在铜镍合金中加入电解锰和混合稀土金属的技术方案，然后进行测试，虽然测试结果在0—300℃范围内达到了S（R）型热电偶的热电势曲线要求，但是，由于混合稀土金属，虽有净化合金的作用，但对合金的性能影响极大，对其含量的控制又相当困难，而且电解镍的含量较高，势必要增加成本。因此改变了期初的设想，最后选用廉价的非金属硅来替代混合稀土金属，经过两年多大量的摸索试验，达到了预期的效果。

本发明所采取的技术方案是：一种热电偶用补偿导线合金丝，其特征在于，由以下材料按重量百分比加工制成：电解镍：0.7~1.3%；硅：0.1~0.3%；电解铜：98.4~99.2%。

一种热电偶用补偿导线合金丝加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：在真空感应炉的石墨坩埚内底部先放入电解镍，再将电解铜整齐码放在电解镍上，再在真空炉内壁设置的加料器中加入硅，将烘烤后的铸锭模摆放在炉内的石墨坩埚前面便于浇注，盖好炉盖，开启真空泵抽真空，同时全功率供电熔化，当真空度达到-0.1MPa以下，且坩埚内有金属液时，关闭真空泵，充氩气使真空度至-0.1MPa，当电解铜和电解镍全部熔化，金属液温度升至1300℃后，开启真空泵精炼，同时将功率调至10kw，十分钟后，当金属液温度达1200℃时，再将加料器中的硅加入金属液中，然后将功率调至50kw，搅拌均匀静置30秒后，将金属液浇注在铸锭模中成合金铸锭，从观察窗观察铸锭模内的金属液凝固后，打开放气阀使炉内的真空度降至零后，打开炉盖，将铸锭模连同合金铸锭一起从炉内吊出并脱模，然后再经过锻、轧、拉拔和热处理工序制成合金丝材。

本发明所产生的有益效果是：在铜镍合金中加入第三元素硅，使得补偿导线的热电势性能得到了改善。在0—300℃范围内的热电势满足S（R）型热电偶的热电势要求。由于补偿导线使用温度的提高，可将快速测温微型热电偶中的补偿导线加长，同时可使热电偶的偶丝部分缩短5—10mm，这样不但为国家节省了大量的稀贵金属铂铑和铂，同时降低了热电偶的生产成本。

附图说明

图1为铜镍合金与S（R）型热电偶温度标准热电势值曲线对比图；图中方形节点为S（R）型热电偶标准热电势值曲线，圆形节点为铜镍合金丝的热电势值曲线。

图2为铜镍硅合金与S（R）型热电偶温度标准热电势值曲线对比图；图中方形节点为S（R）型热电偶标准热电势值曲线，圆形节点为铜镍硅合金丝的热电势值曲线。

具体实施方式

    以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明：热电偶用补偿导线合金丝材料的最佳重量百分比分别为：电解镍：0.9%；硅：0.13%；电解铜：98.97%。