專利名稱：：銅鈦-銅鎳補(bǔ)償導(dǎo)線的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及溫度測量元件
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是一種銅鈦-銅鎳補(bǔ)償導(dǎo)線。
背景技術(shù)：
：補(bǔ)償導(dǎo)線是由具有和熱電偶基本相同的熱電特性的正、負(fù)極導(dǎo)體、絕緣層和護(hù)套層組成，它連接在熱電偶和測溫儀表之間，用以補(bǔ)償由于熱電偶冷端溫度變化所產(chǎn)生的誤差，目前，我國鎳鉻-鎳硅(K型)熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線常用的有兩種，即KX和KCB，雖然KX(鎳鉻-鎳硅補(bǔ)償導(dǎo)線)可用在較高溫度范圍內(nèi)使用，但其電阻率較大，使測量回路的總電阻較大，影響到測量精度，嚴(yán)重時影響到儀表的分辨率而不能使用。同時KX是延長型的補(bǔ)償導(dǎo)線，其價格和熱電偶同價，很不經(jīng)濟(jì)。KCB(銅-銅鎳補(bǔ)償導(dǎo)線)電阻率較小具有優(yōu)良的導(dǎo)電性能，導(dǎo)線可以做得較長。但是，KCB的使用溫度僅為o-io(rc(其精度可為士i.5。c和士3.(rc)，而當(dāng)圍的環(huán)境溫度高于iso"C時補(bǔ)償導(dǎo)線引入的誤差較大，而當(dāng)溫度達(dá)到30(TC以后，其誤差可達(dá)到18°C。這就給周圍溫度在200。C以上的測量系統(tǒng)帶來很大的誤差。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種用于K型熱電偶的新的補(bǔ)償導(dǎo)線，克服現(xiàn)有鎳鉻-鎳硅補(bǔ)償導(dǎo)線所存在的價格高、引起測量精度差或者銅-銅鎳補(bǔ)償導(dǎo)線存在的使用溫度范圍小、環(huán)境溫度高于15(TC時測量誤差大等的缺陷。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種銅鈦-銅鎳補(bǔ)償導(dǎo)線，具有正極導(dǎo)體和負(fù)極導(dǎo)體，其特征在于所述的正極導(dǎo)體是銅鈦合金絲，所述的負(fù)極導(dǎo)體是銅鎳合金絲。進(jìn)一步說所述的銅鈦合金絲、銅鎳合金絲的直徑為0.26-0.32毫米。本實用新型的有益效果是1.其補(bǔ)償?shù)沫h(huán)境溫度高而寬為-55。C到30(TC;2.補(bǔ)償精度高可達(dá)到精密級，即為土1.5匸；3.合金電阻比KX小得多，補(bǔ)償導(dǎo)線可以做得很長；4.節(jié)約昂貴的鎳、鈷、鉻等稀有有色金屬，原材料成本可以下降60%。以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。圖1是本實用新型的具有單股正、負(fù)極導(dǎo)體的補(bǔ)償導(dǎo)線的端面剖視圖。圖中1、正極導(dǎo)體，2、負(fù)極導(dǎo)體導(dǎo)體。具體實施方式如附圖1所示列舉一種單股的正、負(fù)極導(dǎo)體的補(bǔ)償導(dǎo)線，同樣本實用新型也適用于具有多股正、負(fù)極導(dǎo)體的補(bǔ)償導(dǎo)線。本實用新型的銅鈦-銅鎳補(bǔ)償導(dǎo)線第一種實施例正極導(dǎo)體1是銅鈦合金絲，其化學(xué)組成重量百分比為0.3%的鈦、0.04%的稀土、不大于0.087%的雜質(zhì)和余量的銅；負(fù)極導(dǎo)體2是銅鎳合金絲，其化學(xué)組成重量百分比為16%的銅、0.3%的錳、0.08%的硅、0.005%的碳、0.04%的稀土、不大于0.107%的雜質(zhì)和余量的鎳。本實用新型的銅鈦-銅鎳補(bǔ)償導(dǎo)線第二種實施例正極導(dǎo)體1是銅鈦合金絲，其化學(xué)組成重量百分比為1.5%的鈦、0.06%的稀土、不大于0.087%的雜質(zhì)和余量的銅；負(fù)極導(dǎo)體2是銅鎳合金絲，其化學(xué)組成重量百分比為18.5%的銅、1.2%的錳、0.21%的硅、0.015%的碳、0.06%的稀土、不大于0.107%的雜質(zhì)和余量的鎳。本實用新型的銅鈦-銅鎳補(bǔ)償導(dǎo)線第三種實施例正極導(dǎo)體1是銅鈦合金絲，其化學(xué)組成重量百分比為0.55%的鈦、0.055%的稀土、不大于0.087%的雜質(zhì)和余量的銅；負(fù)極導(dǎo)體2是銅鎳合金絲，其化學(xué)組成重量百分比為17.5%的銅、0.5%的錳、0.1%的硅、0.01%的碳、0.055%的稀土、不大于0.107%的雜質(zhì)和余量的鎳。上述銅鈦-銅鎳補(bǔ)償導(dǎo)線具體可通過下述的制備方法獲得一、原材料的準(zhǔn)備鎳是標(biāo)準(zhǔn)為GB6516的1號電解鎳Ni-l;銅是標(biāo)準(zhǔn)為GB466的電解銅CU-1;鈦是標(biāo)準(zhǔn)為GB2524的海綿鈦Ti;錳是標(biāo)準(zhǔn)為GB3418的電解錳DJMn99.5;硅是標(biāo)準(zhǔn)為GB2881的一級結(jié)晶硅Si-l;稀土是標(biāo)準(zhǔn)為GB/T4153的混合稀土RECe-45。二、真空熔煉1)使用設(shè)備為EG-25的真空感應(yīng)爐中頻機(jī)設(shè)備和吊車，其中&變頻機(jī)組為電動機(jī)功率60千瓦，電動機(jī)三相，發(fā)電機(jī)電壓375/750伏，電動機(jī)電源380/220伏，發(fā)電機(jī)功率50千瓦，發(fā)電機(jī)電源頻率2500赫茲；b.真空熔煉爐為感應(yīng)器電壓350伏，坩堝容積(鎂砂)4立升，工作溫度17(XTC，坩堝容量(鎂砂)25公斤，熔煉室極限真空度5X10—4毫米汞柱；c.真空機(jī)組為增壓泵抽氣速率1500升/秒，機(jī)械泵抽氣速率30升/秒，增壓泵極限真空度5X10—4毫米汞柱，機(jī)械泵極限真空度5X10—2毫米汞柱。2)熔煉過程a.加料鎳、銅放坩堝內(nèi)，其余材料放在料斗內(nèi)，投料的比例按成品確定所要求的組分比例適當(dāng)考慮其冶煉過程的揮發(fā)、損耗量即可；b.熔煉前校驗真空爐，應(yīng)達(dá)到10—2mm汞柱真空度達(dá)到后開始加熱；c.爐內(nèi)料開始熔化時，需隨時注意調(diào)整功率和搖爐操作，以防止"搭橋"和落料時飛濺；d.全熔后精煉十分鐘，精煉溫度銅鈦合金為1250±20°C、銅鎳合金為1350±20°C;e.精煉后鎮(zhèn)靜78分鐘后帶電澆注，銅鈦合金的溫度為1050±20°C、銅鎳合金的溫度為1150土2(TC，3~4分，應(yīng)根據(jù)實際進(jìn)行補(bǔ)縮操作；f.澆畢關(guān)機(jī)隨爐冷卻10分鐘以上，破壞真空出爐；g.錠子標(biāo)上產(chǎn)品代號及爐號，并在帽口取下分析樣品。3)熔鑄中檢標(biāo)準(zhǔn)a.符合成分合格范圍；b.錠子不得冒漲；c.帽口不得歪出錠身；d.錠子不得有飛邊轉(zhuǎn)入下工序。三、熱鍛a.加熱設(shè)備采用燃油反射加熱爐，熱鍛設(shè)備采用750Kg空氣鍛；b.熱鍛參數(shù)銅鈦合金加熱溫度為830±20°C，保溫時間》20分鐘，熱爐總加熱時間90120分鐘，鍛后尺寸45X45+2-3mm，長度4002000mm;銅鎳合金加熱溫度為1030土2(TC，保溫時間3040分鐘，熱爐總加熱時間9(Tl20分鐘，鍛后尺寸45乂45+2—3咖，長度4002000咖；c.工藝要求開鍛前需將爐溫恒定在工藝要求范圍內(nèi)，45mm方鍛坯出現(xiàn)裂紋或其它缺陷，一般著在邊角上，且《5m/m處，則允許用刮刀刮掉，縮孔應(yīng)徹底切除干凈，鍛坯最高彎曲度〈5mm，鍛坯須檢查頭尾，用電鋸鋸去熱鍛留下的縮孔及缺陷。四、熱軋將方鍛坯熱軋成直徑7-8.8mm盤條a.加熱采用燃油反射加熱爐，熱軋采用230熱軋機(jī)組；b.熱軋參數(shù)銅鈦合金加熱溫度為780土3(TC、保溫時間》20分鐘，銅鎳合金加熱溫度為970±30°C，保溫時間》30分鐘；c.工藝要求熱軋成直徑7-8.8mm的盤條，條坯表面不允許有雙邊耳子及錯邊耳子，條坯兩端須剪切干凈，無肉眼可見空心及開裂，條坯表面不允許有嚴(yán)重翹皮、折迭和可見裂紋，條坯單重》5Kg。五、熱軋坯退火a.退火設(shè)備采用800型井式回火爐，功率60KW，最高溫度1000。C，內(nèi)腔尺寸0800X14OOm/m，最大裝入量500Kg;b.退火參數(shù)銅鈦合金加熱溫度為60(TC、保溫時間80分鐘，銅鎳合金加熱溫度為79(TC,保溫時間80分鐘；兩種材料的保護(hù)氣氛為氬氣，保護(hù)正壓，0.1Mpa以上，要求裝料后先抽真空后充氬氣，加熱過程要經(jīng)常觀察爐內(nèi)壓力及溫度的變化，要始終保持爐內(nèi)的正壓(0.1Mpa);c.工藝要求注意裝入量，裝料高度不能超出恒溫區(qū)，冷卻進(jìn)料要適當(dāng)延長30分鐘左右保溫時間，保溫時間結(jié)束吊出爐體后要保持爐內(nèi)氣體的壓力直到爐殼冷卻到室溫時，才可以放氣打開爐蓋出爐。六、拉絲一退火往復(fù)三次一)第一次拉絲，從直徑7-8.8mm拉至直徑1.37mm:第一次拉絲依次所用設(shè)備設(shè)備名稱輥筒直徑電機(jī)功率控制線速度450立式單模拉絲機(jī)0450mm22KW40米/分400立式單模拉絲機(jī)0400mm18.5KW120米/分300立式單模拉絲機(jī)0300咖5.5KW80140米/分第一次拉絲所用模具為鉤鋼拉絲模，潤滑劑為植物油，潤滑劑至少每天換一次，以保證清潔及潤滑性。第一次拉絲工藝參數(shù)表:<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>二)第一次退火，即對直徑1.37mm合金的退火:&.退火設(shè)備采用800型井式回火爐，功率60KW，最高溫度1000"C,內(nèi)腔尺寸0800X14OOm/m，最大裝入量500Kg;b.退火參數(shù)銅鈦合金加熱溫度為570±20°C、保溫時間80分鐘，銅鎳合金加熱溫度為750士2(TC，保溫時間80分鐘；兩種材料的保護(hù)氣氛為氬氣，保護(hù)正壓，O.lMpa以上，要求裝料后先抽真空后充氬氣，加熱過程要經(jīng)常觀察爐內(nèi)壓力及溫度的變化，要始終保持爐內(nèi)的正壓(O.lMpa);c.工藝要求退火前絲坯先經(jīng)用肥皂水把油污沖洗干凈并晾干，注意裝入量，裝料高度不能超過恒溫區(qū)，冷進(jìn)爐要適當(dāng)延長30分鐘左右的時間，保溫時間結(jié)束后吊出爐體后要保持爐內(nèi)氣體的壓力直到爐殼冷卻到室溫時，才可以放氣，打開爐蓋出料。三)第二次拉絲，從直徑1.37mm拉至直徑0.52mm:第二次拉絲所用設(shè)備為臥式多模拉絲水箱拉絲機(jī)，電機(jī)功率5.5KW，拉制線規(guī)格01.8O.3鵬，拉制線速度《70米/分。第二次拉絲所用潤滑劑為肥皂水，每天調(diào)換新配；模具為金剛石聚晶模。第二次拉絲工藝參數(shù):<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>四)第二次退火，直徑0.52合金絲的退火:a.退火設(shè)備采用lft連續(xù)恒張力光亮退火爐，最高溫度1080°C，溫區(qū)長度1.3米，定速輪直徑110mm，保護(hù)氣氛為氫氣；b.退火參數(shù)銅鈦合金加熱溫度為98(rC士l(TC、線線速度為15米/分，銅鎳合金加熱溫度為980-100(TC，線線速度為15米/分；兩種材料的保護(hù)氣氛為用還原性氣體氫氣，流量保持正壓；c.工藝要求控制爐溫恒定均勻，及時調(diào)整張力裝置到最佳狀態(tài)，氫氣保持正壓，密切注意絲材表面光亮程度不氧化，冷爐預(yù)先通氫氣15-20分鐘后再接通電源升溫，注意每軸排絲均勻。五)第三次拉絲，合金絲再從直徑0.52mm拉至0.30mm:第三次拉絲所用設(shè)備為臥式多模拉絲水箱拉絲機(jī)，電機(jī)功率5.5KW，拉制線規(guī)格0O.31.8mm，拉制線速度《70米/分。第三次拉絲所用潤滑劑為肥皂水，每天調(diào)換新配；模具為金剛石聚晶模。第三次拉絲工藝參數(shù)-設(shè)備名稱進(jìn)線規(guī)格(mm)出線規(guī)格(mm)配模道次壓縮率(%)總壓縮率(%)拉絲模潤滑劑線徑允許偏差Cmm)0.52臥式多模水箱拉絲機(jī)0.4525月巴皂水+0.02-O.040.520.300.402166.6金剛占聚晶模+0.02-O.040.3618.7+0.02-O.040.3031±0.04第一至三次拉絲過程中的注意點:a.在拉制成品時，每軸要試?yán)y量硬態(tài)米電阻，根據(jù)硬態(tài)與軟態(tài)的米電阻對應(yīng)關(guān)系，使其保證單極的軟態(tài)米電阻要求，從而來確定成品占模的尺寸即成品線徑大小。允許在《士0.04的范圍內(nèi)調(diào)整。b.半成品絲表面不允許有裂紋及嚴(yán)重毛剌，但允許少量輕微的劃傷，其毛刺及翹皮等缺陷；c.成品絲線徑在公差一行范圍內(nèi)，絲表面一般應(yīng)清潔、光亮、無嚴(yán)重污染，不得有縱向裂紋和機(jī)械損傷等，只允許有少量毛刺及不大的局部劃痕，其深度不超過直徑允許偏差；d.0O.52盤絲頭尾必須分別整理捆扎好，不得弄亂。00.3mm上筒絲應(yīng)基本排列整齊均勻；e.成品應(yīng)及時轉(zhuǎn)移送退火，以免氧化。六)第三次退火，直徑0.30合金絲的退火a.退火設(shè)備采用1#連續(xù)恒張力光亮退火爐，最高溫度1080°C，溫區(qū)長度1.3米，定速輪直徑110mm，保護(hù)氣氛為氫氣；b.退火參數(shù)銅鈦合金加熱溫度為700士10。C、線線速度為15米/分，銅鎳合金加熱溫度為1050士10'C,線線速度為15-16米/分；兩種材料的保護(hù)氣氛為用還原性氣體氫氣，流量保持正壓；c.工藝要求控制爐溫恒定均勻，及時調(diào)整張力裝置到最佳狀態(tài)，氫氣保持正壓，密切注意絲材表面光亮程度不氧化，冷爐預(yù)先通氫氣15-20分鐘后再接通電源升溫，注意每軸排絲均勻，用成品專用清潔的ABS新塑料軸，成品及時流轉(zhuǎn)送檢，以免氧化。七、成品檢測包裝出廠a.檢驗1)線徑及其公差，橢圓度參照GB/T4990國標(biāo)；2)表面質(zhì)量，參照GB/T4990國標(biāo)；3)拉伸試驗，測延伸率，參照GB228"金屬拉伸試驗方法"；4)電阻率及每米電阻值，參照GB6146"精密電阻合金電阻率測試方法"。b.熱電動勢測試測試每軸絲的頭尾IO(TC及20(TC的對鉑熱電動勢，標(biāo)準(zhǔn)參照GB/T4990國標(biāo)。c.成品包裝出廠對送成品庫的成品進(jìn)行檢驗項目的逐項核對無誤后包裝，合格品用熱塑薄膜封裝，以免受潮，發(fā)出的成品外包裝要堅固，適于運輸，每單件限重在25公斤左右。本實用新型所舉的產(chǎn)品加工工藝過程還具有如下特點(一)拉絲工藝的優(yōu)化為了提高絲材的表面質(zhì)量，對合金的加工進(jìn)行優(yōu)化。例如，由于銅基合金的塑性較好，合金絲材表面質(zhì)量易受外界的影響而產(chǎn)生缺陷，所以改變原來用的潤滑粉，而用植物油，這不但保證了表面不易受傷，也避免了在加工中由于表面過熱而氧化。(二)粗絲采用真空保護(hù)氣體退火一般銅基合金的粗絲均釆用鹽浴退火。此工藝不但操作復(fù)雜而且很不環(huán)保，同時鹽浴退火以后還要進(jìn)行酸洗、鈍化。采用在井式爐內(nèi)抽真空通保護(hù)氣體的辦法克服了這方面的缺陷。(三)細(xì)絲連續(xù)退火的新工藝傳統(tǒng)的連續(xù)退火設(shè)備是用定速輪來實現(xiàn)恒速的，但它有如不能單獨控制等諸多缺陷。使合金絲材的各方面均勻性一直不能很好解決，為了提高退火后絲材的均勻性和一致性，對光亮連續(xù)退火設(shè)備進(jìn)行了恒張力的改造，每一臺退火爐的每一收線軸都有獨立的裝備來控制和調(diào)節(jié)退火過程中的張力，這樣每一軸絲在從空軸到滿軸的全過程都保持恒定的線速度，保證了絲材的均勻性。(四)各個熱處理的工藝及其成品的機(jī)械性能表述如下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>米電阻的調(diào)節(jié)由于銅鈦-銅鎳合金的成分是不同于原來的KX及KCB，它有不同于前二者的電阻率，所以為了滿足米電阻的要求，在成分確定、熱電性能符合要求的前提下可以用調(diào)節(jié)線徑的方法來調(diào)節(jié)米電阻。由于在合金的試制過程中我們掌握了硬態(tài)絲與軟態(tài)絲的米電阻的對應(yīng)關(guān)系，所以我們能以控制硬態(tài)米電阻的方法來準(zhǔn)確地達(dá)到軟態(tài)絲的米電阻。合金絲的電阻率如下銅鈦0.084±0.003Q.mm2/M銅鎳0.25±0.03Q.mm2/M產(chǎn)品達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)一)銅鈦-銅鎳補(bǔ)償導(dǎo)線合金的10(TC、20(TC配對電勢的精度已達(dá)到士1.5-C之內(nèi)，艮P:100。C的配對電勢為4.096±0.062mv200。C的配對電勢為8.138士0.062mv;二)合金絲的每米電阻及往復(fù)電阻在合格范圍內(nèi)，艮P:線徑為00.30正極導(dǎo)體的米電阻為(0.98±1.5%)Q/m線徑為0O.3O負(fù)極導(dǎo)體導(dǎo)體的米電阻為(3.8±1.5%)Q/m往復(fù)電阻為(4.78±1.5%)Q(4.852—4.708)Q;三)其它性能指標(biāo)也均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)提出的要求?？傊緦嵱眯滦偷难兄拼_定了K型熱電偶用銅鈦-銅鎳補(bǔ)償導(dǎo)線合金絲的生產(chǎn)工藝路線；解決了合金配方和熔煉、拉絲、熱處理等各個環(huán)節(jié)的技術(shù)關(guān)鍵問題；也特別掌控了熔煉中的元素?zé)龘p、冷拉中米電阻的控制、連續(xù)光亮退火中工藝參數(shù)對熱電勢影響的規(guī)律，以及保證機(jī)械性能的手段。若按本發(fā)明中確定的絲材的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)，可生產(chǎn)出符合各項技術(shù)要求的補(bǔ)償導(dǎo)線合金絲,填補(bǔ)我國在高溫K型銅鈦-銅鎳補(bǔ)償導(dǎo)線方面的一項空白。權(quán)利要求1、一種銅鈦-銅鎳補(bǔ)償導(dǎo)線，具有正極導(dǎo)體和負(fù)極導(dǎo)體，其特征在于所述的正極導(dǎo)體是銅鈦合金絲，所述的負(fù)極導(dǎo)體是銅鎳合金絲。2、根據(jù)權(quán)利要求l所述的銅鈦-銅鎳補(bǔ)償導(dǎo)線，其特征在于所述的銅鈦合金絲、銅鎳合金絲的直徑為0.26-0.32毫米。專利摘要本實用新型涉及溫度測量元件
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其是一種銅鈦-銅鎳補(bǔ)償導(dǎo)線，其正極導(dǎo)體是銅鈦合金絲，負(fù)極導(dǎo)體是銅鎳合金絲，所述的銅鈦合金絲、銅鎳合金絲的直徑為0.26-0.32毫米。本實用新型使用的環(huán)境溫度高而寬為-55℃到300℃，補(bǔ)償精度高，達(dá)到精密級，原材料成本可以下降60％。文檔編號G01K7/10GK201021905SQ20072003402公開日2008年2月13日申請日期2007年1月25日優(yōu)先權(quán)日2007年1月25日發(fā)明者袁勤華申請人:袁勤華