Способ изготовления термочувствительного элемента термометра сопротивления Советский патент 1980 года по МПК G01K7/16 

Г

Изобретение относится к термометрии, например к измерению низких и сверхнизких температур в диапазоне от 0,1 до 273°.

Известен способ изгЬтовления термочувствительного элемента термометра сбпрбтивлёния, основанный на термообработке полупроводникового материала 1.

Однако термочувствительные элементы, изготовленные по известному способу, не обеспечивают требуемой точности,, шмерения.

Наиболее близким , по технической сущности к предложенному является способ изготовления термочувствительного элемента термометра сопротивления, заключающийся в термообработке фенолформальдегидной смолы 2.

Однако изготовленные по этому способу термочувствительные элементы обладают недостаточной точностью и имеют ограниченную область применения.

Цель изобретения - повышение точности при одновременном расщирении диапазона измерения. ,

Для в предложенном способе фенолформальдегидную смолу подвергают термообработке при температуре 115-130°С в

течение 1,5-2,5 часов, потом добавляют в смолу наполнитель в виде полимера фенолформальдегидной смолы в количестве 20- 30% по весу, подвергнутый предварительно нагреву до 850-900°С, затем полученную композицию нагревают в инертной среде со скоростью 3-5 град/час до температуры 600-700°С, при которой выдерживают композицию в течение 0,3-0,5 час, а затем охлаждают.

Термочувствительный элемент термометра сопротивления по предложенному способу изготавливают следующим образом. В качестве связующего берут фенолформальдегидную смолу, которую размельчают на отдельные фракции размером 2-3 с и на металлическом поддоне помещают в сушильный шкаф, в котором нагревают до температуры 115-130°С. При этой температуре выдерживают смолу в течение 1,5-2,5ч на воздухе. Затем смолу размельчают в шаровой мельнице и отбирают фракцию

размером 100-200 мк.

Затем в смолу добавляют наполнитель в виде полимера фенолформальдегидной смолы в количестве по весу, который предварительно нагревают в инертной среде до температуры 850-900°С. Полученную композицию перемешивают в барабанном смесителе, а затем из полученной композиции формуют на воздухе термочувствительные элементы термометров сопротивления методом горячего прессования при температуре 160-180°С и удельном давлении 150-170 кг/см. Количество наполнителя выбирается в зависимости от требований к абсолютному значению сопротивления термочувствительного элемента при температуре 273°К, большему количеству наполнителя соответствует меньшее сопротивление и наоборот. Ц заключение термочувствительные элементы нагревают в инертнр1 среде со скоростыб 3-5 град/час до температуры 600-700С, при которой выдерживают в течение 0,3-0,5 час. Скорость нагрева не может быть более 3-5 град/час, поскольку при большей скорости суш,ественно ухудшается механические характеристики материала термочувствительного элемента, что делает невозможным изготовление малогабаритньГх термометров, например, размером 5 X 1,5 X 0,5 мм. Температура обработки материала термочувствительных элементов выбирается в зависимости от требований к чувствительности термометра при температуре 273°К, меньшей температуре обработки соответствует более высокая чувствительность и наоборот. Так например, температура термообработки наполнителя равна 900°С, содержание его в материале термочувствительного элемента составляет 23% и температура обработки материала равна 600°С, чувствительность термометра сопротивления при этих условиях изготовления при 273°К составляет 1 Ом/град. , Если материал термочувствительного элемента нагрет до 700°С, то при прочих равных условиях чувствительность термометра при 273°К составляет 0,12 Ом/град При уменьшении температуры обработки материала термочувствительного элемента значения его сопротивления увеличивается, Сопротивление термочувствительного элемента регулируется также процентным содержанием наполнителя. Материал термочувстбйтельного элемента, изготовленного при ВЫСШИХ граничных значениях, т. е. температура отжига наполнителя 900°С, содержание наполнителя 30% и температура отжига материала 700°С с его габаритными размерами 5 X 5 X 0,5 мм имеет сопротивление при 273°К 10 Ом, 77°К - 30 Ом, 20°К - 60 Ом, 4,2°К - 100 Ом, 2°К - 180 Ом, 1°К Ом, 0,1°К - ЮОООм. Материал термочувствительного элемента изготовленного при низших граничных значениях, температура отжига наполнителя 850°С, содержащий 20% наполнителя и температура отжига композиции 600°С с габаритными размерами датчика 5 X 1,5 X 0,5 мм нмеет сопротивление при 273°К - 200 Ом, 77°К - 600 Ом, 20°К - 1200 Ом, 4,2°К - 2400 Ом, 2°К - 4000 Ом, 1°К - 12000 Ом, 0,5°К - 24000 Ом, 0,1°К - 50000 Ом. Формула изобретения Способ изготовления термочувствительного элемента термометра сопротивления, заключающийся в термообработке фенолформальдегидной смолы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности при одновременном расширении диапазона измерения, фенолформальдегидНую смолу подвергают термообработке при температуре 115-130°С в течение 1,5-2,5 ч, затем добавляют в смолу наполнитель в виде полимера фенолформальдегидной смолы в количестве по весу, подвергнутый предварительно нагреву до 850-900°С, затем из полученной композиции формуют термочувствительные элементы при температуре 160-180°С и удельном давлении 150- 170 кг/см 2 и затем нагревают их в инертной среде со скоростью 3-5 град/ч до температуры 600-700°С, при которой выдерживают в течение 0,3-0,5 ч. ; Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 275462, кл. G 01 К 7/16, 1969. 2.Авторское свидетельство СССР № 325516, кл. G 01 К 7/16, 1970 (прототип) .