热电偶及其制备方法、电器技术

本发明专利技术公开了热电偶及其制备方法、电器。该热电偶包括：金属基材；氧化膜层，所述氧化膜层覆盖所述金属基材的至少一部分的表面；绝缘涂层，所述绝缘涂层覆盖所述氧化膜层的表面；电极层，所述电极层设置在所述绝缘涂层远离所述金属基材的一侧，其中，所述绝缘涂层的孔径不大于10纳米。由此，该热电偶中的绝缘层与金属基材的结合性能优异，绝缘层耐高温、耐腐蚀性能好，稳定性好；并且绝缘层的致密性较好、绝缘性能优异。

Thermocouples and their preparation methods and electrical appliances

【技术实现步骤摘要】
热电偶及其制备方法、电器
本专利技术涉及家用电器
，具体地涉及热电偶及其制备方法、电器。
技术介绍
随着家电产业的转型升级及技术发展，智能化电器成为家电技术的重要发展方向。其中，薄膜热电偶以质量小、响应速度快、对环境扰动小、不破坏被测件结构等优点，成为先进的表面温度测量技术，可广泛应用于家用电器的表面温度测量，不仅可以实现精准、实时的温度显示，还可以有效提升产品性能及用户体验。薄膜热电偶相对于传统体相热电偶材料，可以直接制备于被测物体表面，真正满足精确、实时的感温需求，且不影响产品结构的整体性及美观性。然而，目前的热电偶及其制备方法、电器，仍有待改进。
技术实现思路
本专利技术是基于专利技术人对于以下事实和问题的发现和认识作出的：专利技术人发现，目前的薄膜热电偶中的绝缘层普遍存在着绝缘性能差、耐高温性能差、与基材的结合力差等问题。专利技术人经过深入研究以及大量实验发现，这主要是由于在制备薄膜热电偶时，首先需要在金属基材上制备一层绝缘层，而目前的绝缘层普遍采用涂覆有机物或烧结陶瓷的方法来制备，一方面上述方法制备的绝缘层耐高温性能较差；另一方面还存在与基材结合力较差的问题，绝缘层容易与金属基材脱离，在较为严峻的工况下很容易出现绝缘失效的可能，造成绝缘性能差等问题。为了进一步提高绝缘层的耐腐蚀、耐磨性以及绝缘性能，现有技术直接在金属基材上通过阳极氧化处理形成一定厚度的氧化膜层，然而，该氧化膜层本身仍然是多孔结构，根据电解工艺和溶液配比的不同依然会形成10～3000nm直径范围的孔，后续在氧化膜层上形成导电层时，例如，涂覆导电性较好的溶液或熔体时，粒子会渗入到纳米孔洞中导致绝缘失效，由此造成绝缘性能不够突出。本专利技术旨在至少一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种热电偶。根据本专利技术的实施例，该热电偶包括：金属基材；氧化膜层，所述氧化膜层覆盖所述金属基材的至少一部分的表面；绝缘涂层，所述绝缘涂层覆盖所述氧化膜层的表面；电极层，所述电极层设置在所述绝缘涂层远离所述金属基材的一侧，其中，所述绝缘涂层的孔径不大于10纳米。由此，该热电偶中的绝缘层与金属基材的结合性能优异，绝缘层耐高温、耐腐蚀性能好，稳定性好；并且绝缘层的致密性较好、绝缘性能优异。根据本专利技术的实施例，所述氧化膜层的厚度为10～200微米。由此，绝缘层与金属基材的结合性能优异，可以进一步提升热电偶的性能。根据本专利技术的实施例，形成所述绝缘涂层的材料包括无机硅胶、硅酸钾、硅酸钠、硅酸锂、氧化锆、二氧化钛以及氧化铝的至少之一。由此，可以提升热电偶中绝缘层的致密性，提升绝缘性能，进一步提升热电偶的性能。根据本专利技术的实施例，所述绝缘涂层的厚度为1～200微米。由此，绝缘层与金属基材的结合性能优异，可以进一步提升热电偶的性能。根据本专利技术的实施例，所述电极层进一步包括第一电极以及第二电极，所述第一电极以及所述第二电极的至少一部分是交叠设置的。由此，可以进一步提升热电偶的性能。在本专利技术的另一个方面，本专利技术提出了一种制备前面所述的热电偶的方法。该方法包括：对金属基材进行氧化处理，以便形成氧化膜层；在所述氧化膜层上形成绝缘涂层，以便形成金属板材；基于所述金属板材，在所述绝缘涂层上形成电极层，以便形成所述热电偶。该方法制备的热电偶可以是前面描述的热电偶，由此可以具有前面描述的热电偶所具有的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该方法制备的热电偶中的绝缘层与金属基材的结合性能优异，绝缘层耐高温、耐腐蚀性能好，稳定性好；并且绝缘层的致密性较好、绝缘性能优异。根据本专利技术的实施例，所述氧化处理为阳极氧化处理，进行所述阳极氧化处理时，所使用的电解液包括：100～220g/L硫酸、5～15g/L草酸、2～16g/L丙三醇、2～5g/L添加剂；电解液温度为3～10摄氏度，反应时间为30～120分钟，电压范围为12～18伏特。由此，可以简便的进行阳极氧化处理，进一步提升制备得到的热电偶的性能。根据本专利技术的实施例，所述氧化处理为微弧氧化，进行所述微弧氧化处理时，所使用的电解液包括：1～20g/L磷酸钠、4～35g/L硅酸钠、4～10g/L硅酸钾、1～20g/L氢氧化钠、0.5～4g/L丙三醇、0～3g/L硼酸、1～5g/L纳米氧化铝和1～5g/L碳化硅；电解液温度为3～50摄氏度，反应时间为30～120分钟，电压范围为400～550伏特。由此，可以简便的进行微弧氧化处理，进一步提升制备得到的热电偶的性能。根据本专利技术的实施例，所述绝缘涂层是通过在所述氧化膜层上设置绝缘材料并干燥而形成的，所述绝缘材料是通过滚涂、旋涂、静电喷涂的至少之一设置在所述氧化膜层上的。由此，可以简便的形成绝缘涂层，进一步提升制备得到的热电偶的性能。根据本专利技术的实施例，所述干燥为真空干燥，其中，干燥温度为200～600摄氏度，干燥时间为10～60分钟，压强不高于5000Pa。由此，可以使绝缘涂层充分渗入氧化膜层，进一步提升热电偶中绝缘层与金属基材的结合性能，并且可以提升绝缘层的致密性能，绝缘性能更加优异。根据本专利技术的实施例，基于所述金属板材，在所述绝缘涂层上形成电极层是通过以下步骤实现的：采用热喷涂方法，将第一热电材料喷涂在所述金属板材的所述绝缘涂层的表面上，以形成第一电极；采用所述热喷涂方法，将第二热电材料喷涂在所述绝缘涂层的表面上，以形成第二电极；其中，所述第二电极和所述第一电极之间具有至少一个接触区域，且所述第一热电材料和所述第二热电材料的成分不同。专利技术人发现，上述形成电极层的方法操作简单、方便，容易实现，对工艺参数的控制精度要求低，工艺可行性高，可靠性好，成本低，生产效率高，易于实际工业化生产，且利用该电极层的热电偶可以直接接触被测物体，特别适用于家电领域，结构简单，生产周期短，测温精度高，灵敏度高，热响应速度快，可实现实时、精准的测温、控温功能，产品性能及用户体验好。根据本专利技术的实施例，所述热喷涂方法包括电弧喷涂、火焰喷涂和等离子体喷涂中的至少一种。根据本专利技术的实施例，所述电弧喷涂采用的载气为氮气或惰性气体，且满足以下至少之一：电压为20-45V；电流为50-400A；喷涂距离为50-400毫米；喷涂气压大于等于0.2MPa；喷枪移动速度50-2000mm/S。根据本专利技术的实施例，所述火焰喷涂满足以下至少之一：金属板材预热温度大于40℃；喷涂角度为60-90度；喷涂距离为50-300mm；氧气压力大于等于0.5MPa；乙炔压力大于等于0.1MPa；喷枪移动速度为50-1000mm/S；送粉量为0.5-2.0Kg/h；粉材粒径为15-45μm。根据本专利技术的实施例，所述等离子体喷涂满足以下至少之一：电流为300-700A；电压为30-100V；氩气流量为30-70L/min；氢气或氦气流量为4-25L/min；送粉载气流量为3-15L/min；喷涂距离为50-250mm；喷枪移动速度为50-1000mm/S；送粉速度为5-50g/min。根据本专利技术的实施例，所述第一电极和所述第二电极均具有粗糙的表面；所述第一电极和所述第二电极的平均厚度各自独立的为5-100微米；所述接触区域的面积为0.5-200平方毫米。根据本专利技术的实施例，所述第一热电材料包括铂铑合金、镍铬合金、铁、铜、镍铬硅合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种热电偶，其特征在于，包括：金属基材；氧化膜层，所述氧化膜层覆盖所述金属基材的至少一部分的表面；绝缘涂层，所述绝缘涂层覆盖所述氧化膜层的表面；电极层，所述电极层设置在所述绝缘涂层远离所述金属基材的一侧，其中，所述绝缘涂层的孔径不大于10纳米。

【技术特征摘要】
1.一种热电偶，其特征在于，包括：金属基材；氧化膜层，所述氧化膜层覆盖所述金属基材的至少一部分的表面；绝缘涂层，所述绝缘涂层覆盖所述氧化膜层的表面；电极层，所述电极层设置在所述绝缘涂层远离所述金属基材的一侧，其中，所述绝缘涂层的孔径不大于10纳米。2.根据权利要求1所述的热电偶，其特征在于，所述氧化膜层的厚度为10～200微米。3.根据权利要求1所述的热电偶，其特征在于，形成所述绝缘涂层的材料包括无机硅胶、硅酸钾、硅酸钠、硅酸锂、氧化锆、二氧化钛以及氧化铝的至少之一。4.根据权利要求1所述的热电偶，其特征在于，所述绝缘涂层的厚度为1～200微米。5.根据权利要求1所述的热电偶，其特征在于，所述电极层进一步包括第一电极以及第二电极，所述第一电极以及所述第二电极的至少一部分是交叠设置的。6.一种制备权利要求1～5任一项所述的热电偶的方法，其特征在于，包括：对金属基材进行氧化处理，以便形成氧化膜层；在所述氧化膜层上形成绝缘涂层，以便形成金属板材；基于所述金属板材，在所述绝缘涂层上形成电极层，以便形成所述热电偶。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述氧化处理为阳极氧化处理，进行所述阳极氧化处理时，所使用的电解液包括：100～220g/L硫酸、5～15g/L草酸、2～16g/L丙三醇、2～5g/L添加剂；电解液温度为3～10摄氏度，反应时间为30～120分钟，电压范围为12～18伏特。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述氧化处理为微弧氧化，进行所述微弧氧化处理时，所使用的电解液包括：1～20g/L磷酸钠、4～35g/L硅酸钠、4～10g/L硅酸钾、1～20g/L氢氧化钠、0.5～4g/L丙三醇、0～3g/L硼酸、1～5g/L纳米氧化铝和1～5g/L碳化硅；电解液温度为3～50摄氏度，反应时间为30～120分钟，电压范围为400～550伏特。9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述绝缘涂层是通过在所述氧化膜层上设置绝缘材料并干燥而形成的，所述绝缘材料是通过滚涂、旋涂、静电喷涂的至少之一设置在所述氧化膜层上的。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述干燥为真空干燥，其中，干燥温度为200～600摄氏度，干燥时间为10～60分钟，压强不高于5000Pa。11.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，基于所述金属板材，在所述绝缘涂层上形成电极层是通过以下步骤实现的：采用热喷涂方法，将第一热电...

【专利技术属性】
技术研发人员：成乐，王慷慨，熊玉明，
申请(专利权)人：美的集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44