Способ изготовления термохимических чувствительных элементов датчиков горючих газов Советский патент 1988 года по МПК G01N27/16 

1

Изобретение относится к газоаналитическому приборостроению, основанному на термохимическом методе анализа содержания горючих газов в воздухе, и может быть применено в областях промышленности, где необходимо контролировать содержание горючих газов, в частности, для обнаружения утечек природного и сжиженного углеводородных газов с помощью малогабаритных течеискателей.

Цель изобретения - упрощение изготовления элементов,

улучшение ус- безопасности

ловии труда и техники при их производстве.

Способ изготовления термохимических чувствительных элементов в виде полых миниатюрных цилиндров заключается в намотке спирали из платиновой проволоки, формировании носителя и его активации мелкодисперсным катализатором (т.е. создание каталитически активного слоя). Носитель формируют путем нанесения на спираль суспензии ферромагнитного продукта термического разложения на воздухе никелевой соли монокарбоксилцеллюло- зы (Ni - МКЦ), содержащего, мол,%: Ni 20-50 и NiO 50-80, диспергированного в вязком органическом растворителе с высокой температурой кипения . Первый скрепляющий витки спирали слой создают путем термического разложения нанесенной суспензии посредством пропускания тока через спираль, последующего кратковременного спекания образовавшегося цилиндра при 750-900°С и образования на спеченом теле второго слоя из У - ,термическим разложением водного раствора азотнокислого алюминия Возможность осуществления способа обусловлена тем, что формирование фиксирующего витка спирали слоя с применением ферромагнитной смеси из Ni и NiO способствует возникновению магнитного поля при. пропускании постоянного электрического тока через спираль, под действием которого при температуре ниже точки кипения растворителя ферромагнитные частицы стремятся расположиться вдоль силовых линий как внутри спирали, так и на ее периферии. Одновременно высоков.язкая дисперсионная среда препятствует самопроизвольному расхождению витков спирали под действием выделяющейся тепловой энергии.

760282

При дальнейшем повышении температуры происходит выкипание растворителя, вызывающее непрерывное повышение вязкости суспензии. После его полного удаления на внутренней и внешней поверхностях спирали откладывается равномерный слой из Ni и NiO, который изолирует витки спирали между собой и прочно скрепляет их друг с другом. Кратковременный нагрев при 750-900°С лмзывает дополнительное спекание связующего слоя и его упрочнение. Необходимость в нанесе- 15 НИИ на сформированный цилиндр вто10

5

рого слоя из у диктуется в первую очередь относительно низкой каталитической активностью металлов платиновой группы, нанесенных на 0 NiO, в реакции окисления углеводородных газов.

Наиболее подходящей по своим свойствам дисперсионной средой для формирования первого связующего слоя 5 является глицерин. Целесообразно использование суспензии с соотношением ферромагнитной смеси и глицерина 1:3- 1:6,

При увеличении содержания NiO и 0 Ni в глицерине вследствие высокой вязкости суспензии не удается получить цилиндрические элементы, при уменьшении соотношения ферромагнитной смеси и глицерина ниже указанного предела наблюдается большой выход брака из-за расхождения витков после .выкипания глицерина.

Содержание металлического никеля в смеси должно находиться в пределах 20-50 моль,%, так как уменьшение Ni ниже указанного предела ухудшает ферромагнитные свойства и, соответственно, приводит к неравномерности отложения компонентов по спирали, увеличение же его свьте 50 моль,% вызывает появление проводимости по самому слою, что также не позволяет формировать качественные элементы. Пример , Для изготовления чувствительного элемента и: гтлатк- 0 новой проволоки диаметром 0,02 мм на специальном станке изготавливают спираль 0,30 мм путем плотной намо- ки витка к витку. Концы спирали отгибают под углом 90° вдоль оправки, на которую ее наматывают. Количество витков равно восьми. На специальном приспособлении полученную спираль растягивают так, чтобы расстояние

0

5

между витками не превышало 0,02 мм. На спираль наносят суспензию, состоящую из ферромагнитной дисперсной фазы (Ni . NiO 50:50) и дисперсионной среды (глицерина) при соотношении 1:3. Спираль медленно нагревают, пропуская электрический ток до появления первых признаков кипения суспензии. После этого тока, прекращают и дают выкипеть глицерину в результате чего на внешней и внутренней поверхностях спирали откладывается равномерный слой. Образовавшийся цилиндр прокаливают при 800°С в течение 30 с с целью удаления органических остатков окисления Ni до NiO и дополнительного спекания слоя. Далее цилиндр пропитывают водным раствором азотнокислого алюминия и высушивают. Разложение соли с образованием второго слоя из О, осуществляют путем медленного подъема температуры до 700-800°С.

Чувствительный элемент активируют нанесением катализатора, и -держащего платину и палладий при соотношении 1:2, распаивают на токопроводящие стойки совместно со сравнительным элементов, закрывают огневзрывопрег- радительным колпачком из пористой спеченой керамики и определяют параметры датчика. Рабочее напряжение (по метану) 2,1-2,2 В, потребляемый ток 120-125 мА, выходной сигнал.

измеренный по мостовой схемеj 33 35 мВ/1% СН .. ч

Формула изобретения

1. Способ изготовления термохимических чувствительных элементов датчиков горючих газов, включающий намотку платиновой спирали, формирование на ней носителя и создание каталитически активного слоя, о т- личающийся чем,, что, с целью упрощения изготовления элементов, -процесса изготовления, носитель формируют путем первого скрепляющего витка спирали слоя нанесением на спираль ферромагнитного продукта термическог.. разложения на воздухе никелевой соли монокарбоксил- целлюлозы, содержащего 20-50 мол.% металлического никеля и 50-80 мол,% оксида никеля, в вязком органическом растворителе с высокой температурой

кипения,для термического, разложения нанесенной суспензии пропускают через спираль электрический ток, после этого спекают полученный цилиндр при температуре 750-900 С и наносят на

него второй слой из У - оксида алюминия .

2, Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве дисперсионной среды используют глицерин, а соотношение дисперсионной фазы и дисперсионной среды берут 1:3-1:6.

Изобретение относится к газоаналитическому приборостроению и позволяет посредством простых технологических операций изготавливать миниатюрные термохимические чувствительные элементы в виде полых цилиндров. Цель изобретения - упрощение изготовления элементов. На платиновую спираль (ПС) наносят суспензию. состоящую из высококипящего вязкого органического растворителя (Р), например глицерина и ферромагнитного продукта термического разложения никелевой соли монокарбоксилцеллюло- зы, содержащего, мол.%: Ni 20-50 и NiO 50-80, при соотношении твердой и жидкой фаз 1:3 - 1:6. Через ПС пропускают постоянный электрический ток. В результате ферромагнитные частицы стремятся расположиться вдоль силовых линий возникшего магнитного поля как внутри ПС, так и ria ее периферической области. Одновременно ВЯЗК1-1Й Р препятствует самопроизвольному расхождению витков ПС под деист вием выделяющегося тепла. При повышении температуры происходит выкипание Р, сопровождающееся увеличением вязкости суспензии. Разложение суспензии завершается отложением на внутренней и внешней сторонах ПС слоя ферромагнитного продукта, механическая прочность которого повышается при кратковременной прокалке до 750-900°С. Образовавшийся цилиндр покрывают слоем . Рабочий элемент активируют, нанося на него мелкодисперсные металлы платиновой группы. 1 з.п. ф-лы. с со О) ьг 00