热电偶及其制备方法、家用电器技术

本发明专利技术公开了热电偶及其制备方法、家用电器。该方法包括：提供基材；利用冷喷涂在所述基材上设置至少一对电极对，所述电极对包括具有至少一处重叠区域的正极以及负极，所述正极以及所述负极的厚度分别独立的为20‑60μm，所述冷喷涂的工作气体为氮气以及氦气的至少之一，所述工作气体的气压为0.5‑3MPa。由此，该方法具有以下优点的至少之一：该方法可以获得能够直接设置在被测物体表面的热电偶，应用该热电偶的家用电器或厨具可以实现精准、实时测温，从而提高家用电器或厨具的使用性能以及用户体验；该方法基本可以完全保留喷涂前正负极材料的各项机械及热电性能，提高热电偶的性能；该方法具有较高的喷涂效率，喷涂效率可以达到90％以上，降低生产成本。

Thermocouple and its preparation method, household appliances

【技术实现步骤摘要】
热电偶及其制备方法、家用电器
本专利技术涉及电器制造领域，具体地，涉及热电偶及其制备方法、家用电器。
技术介绍
应用传统热传感器的家用电器，由于传统热传感器无法加载至被测食物表面，因而无法实时监测食物温度，影响烹饪效果，难以实现真正的智能化烹饪。薄膜热电偶相对与传统体相热电偶材料，是一种微型化、兼容性好、热容小、灵敏度高、热响应速度快的新型温度传感器，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、家用电器仍有待改进。
技术实现思路
本申请是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识作出的：专利技术人发现，虽然薄膜热电偶可以直接制备于被测物体表面，然而薄膜热电偶的制备难度较高，要在基体材料上沉积数十微米甚至更薄的热电偶电极材料，并使其能够拥有与体相热电偶材料(电极直径>500μm)相当的热电特性，这对薄膜热电偶的制备工艺、薄膜成分控制以及膜系匹配都有相当严苛的要求，例如，通常采用真空物理气相沉积及化学气相沉积的方法制备薄膜热电偶，由于热电偶材料中的元素比例在热电偶薄膜化的过程中很难精确控制，因此通过该方法制备的薄膜热电偶可靠性难以得到保证。此外，真空沉积设备十分昂贵，且制备一片薄膜热电偶往往需要在高真空中沉积数小时，成本十分高昂。因此，虽然薄膜热电偶能够直接制备于被测物体的表面，真正满足精确、实时的感温需求，但其复杂的制备工艺以及较高的成本并不适用于家用电器产品或厨具中。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的至少一个。在本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种制备热电偶的方法。该方法包括：提供基材；利用冷喷涂在所述基材上设置至少一对电极对，所述电极对包括具有至少一处重叠区域的正极以及负极，所述正极以及所述负极的厚度分别独立的为20-60μm，所述冷喷涂的工作气体为氮气以及氦气的至少之一，所述工作气体的气压为0.5-3MPa。由此，该方法具有以下优点的至少之一：该方法可以获得能够直接设置在被测物体表面的热电偶，应用该热电偶的家用电器或厨具可以实现精准、实时测温，从而提高家用电器或厨具的使用性能以及用户体验；该方法基本可以完全保留喷涂前正负极材料的各项机械及热电性能，提高热电偶的性能；该方法具有较高的喷涂效率，喷涂效率可以达到90％以上，降低生产成本。根据本专利技术的实施例，用于形成所述正极的喷涂粉材包括Pt90Rh10、Pt87Rh13，Pt70Rh30、Ni90Cr10、Fe、Cu、Ni84.5Cr14Si1.5、W97Re3和W95Re5的至少之一，用于形成所述负极的喷涂粉材包括Pt94Rh6、Pt、Ni97Si3、Ni97Al3、Cu55Ni45、Ni94.5Si4.5Mg1、W75Re25和W74W26的至少之一。由此，利用上述材料形成正极以及负极，可以使该热电偶具有良好的测温性能。根据本专利技术的实施例，所述冷喷涂的送粉速率为10-50g/min。由此，可以保证正极以及负极具有较高的成膜效率，且可以保证成膜的可靠性。根据本专利技术的实施例，所述冷喷涂的喷涂距离为10-50mm。由此，可以使正极以及负极与基材之间具有较强的结合力。根据本专利技术的实施例，所述冷喷涂的气体加热温度为200-800℃。由此，一方面可以使正极以及负极与基材之间具有较强的结合力，另一方面可以防止用于形成正极和负极的喷涂粉材被氧化。根据本专利技术的实施例，所述冷喷涂的喷枪移动速度为50-400mm/s。由此，可以保证正极以及负极厚度的均匀性。根据本专利技术的实施例，利用所述冷喷涂在所述基材上设置所述电极对是通过以下步骤实现的：在所述基材上设置正极掩膜版，所述正极掩膜版具有正极镂空图案；将用于形成所述正极的喷涂粉材喷涂在设置有所述正极掩膜版的基材上，以形成所述正极；在所述基材上设置负极掩膜版，所述负极掩膜版具有负极镂空图案，所述负极镂空图案与所述正极镂空图案具有至少一处所述重叠区域；将用于形成所述负极的喷涂粉材喷涂在设置有所述负极掩膜版以及所述正极的基材上，以形成所述负极。由此，利用简单的方法即可形成电极对，且基本可以完全保留喷涂前正负极材料的各项机械及热电性能，提高热电偶的性能。根据本专利技术的实施例，所述重叠区域的面积为0.5-200mm2。由此，该热电偶可以感测小区域的温度，实现精准、实时测温。根据本专利技术的实施例，进行所述冷喷涂之前，进一步包括：对用于形成所述正极的喷涂粉材，以及用于形成所述负极的喷涂粉材，进行烘烤处理，所述烘烤处理的温度为80-100℃，时间为15-35min。由此，可以去掉粉材中的吸附水，保证粉材的干燥，便于后续冷喷涂的进行。根据本专利技术的实施例，所述基材为陶瓷、玻璃以及表面设置有绝缘层的金属的至少之一。由此，可以为热电偶提供良好的衬底，且该基材可以作为家用电器的壳体，该热电偶适用于多种类型的家用电器，具有较广的应用范围。根据本专利技术的实施例，所述绝缘层为无机氧化物层，所述绝缘层的厚度为50-500μm，孔隙率为0-20％。由此，该绝缘层可以隔绝电极对与基材中的金属，防止电极对与基材中的金属接触而发生短路，保证热电偶的使用性能。根据本专利技术的实施例，所述绝缘层包括Al2O3、SiO2、TiO2、ZrO2以及Y2O3的至少之一。由此，可以利用上述来源广泛的材料形成绝缘层。根据本专利技术的实施例，该方法进一步包括：设置保护层，所述保护层覆盖所述电极对。由此，设置保护层可以防止摩擦等对电极对产生影响，进一步提高应用该热电偶的家用电器的性能。在本专利技术的另一方面，本专利技术提出了一种热电偶。根据本专利技术的实施例，所述热电偶是由前面所述的方法制备的。由此，该热电偶可以具有由前面所述方法制备的热电偶的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该热电偶可以直接设置在被测物体的表面，且该热电偶具有良好的机械性能以及热电性能，应用该热电偶的家用电器或厨具可以实现精准、实时测温，从而提高家用电器或厨具的使用性能以及用户体验。在本专利技术的另一方面，本专利技术提出了一种家用电器。根据本专利技术的实施例，该家用电器包括前面所述的热电偶。由此，该家用电器可以具有前面所述的热电偶的全部特征以及优点，在此不再赘述。总的来说，该家用电器可以实现精准、实时测温，从而提高家用电器的使用性能以及用户体验。附图说明图1显示了根据本专利技术一个实施例的制备热电偶的方法的流程示意图；图2显示了根据本专利技术一个实施例的热电偶的结构示意图；图3显示了根据本专利技术一个实施例的热电偶的俯视图；图4显示了根据本专利技术一个实施例的制备热电偶的方法的流程示意图；图5显示了根据本专利技术一个实施例的用于制备热电偶的正极掩膜版的俯视图；图6显示了根据本专利技术一个实施例的用于制备热电偶的负极掩膜版的俯视图；图7显示了根据本专利技术一个实施例的热电偶的俯视图；图8显示了根据本专利技术一个实施例的热电偶的结构示意图；以及图9显示了根据本专利技术一个实施例的家用电器的结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备热电偶的方法，其特征在于，包括：/n提供基材；/n利用冷喷涂在所述基材上设置至少一对电极对，所述电极对包括具有至少一处重叠区域的正极以及负极，所述正极以及所述负极的厚度分别独立的为20-60μm，所述冷喷涂的工作气体为氮气以及氦气的至少之一，所述工作气体的气压为0.5-3MPa。/n

【技术特征摘要】
1.一种制备热电偶的方法，其特征在于，包括：
提供基材；
利用冷喷涂在所述基材上设置至少一对电极对，所述电极对包括具有至少一处重叠区域的正极以及负极，所述正极以及所述负极的厚度分别独立的为20-60μm，所述冷喷涂的工作气体为氮气以及氦气的至少之一，所述工作气体的气压为0.5-3MPa。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于形成所述正极的喷涂粉材包括Pt90Rh10、Pt87Rh13，Pt70Rh30、Ni90Cr10、Fe、Cu、Ni84.5Cr14Si1.5、W97Re3和W95Re5的至少之一，
用于形成所述负极的喷涂粉材包括Pt94Rh6、Pt、Ni97Si3、Ni97Al3、Cu55Ni45、Ni94.5Si4.5Mg1、W75Re25和W74W26的至少之一。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷喷涂的送粉速率为10-50g/min。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷喷涂的喷涂距离为10-50mm。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷喷涂的气体加热温度为200-800℃。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述冷喷涂的喷枪移动速度为50-400mm/s。


7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，利用所述冷喷涂在所述基材上设置所述电极对是通过以下步骤实现的：
在所述基材上设置正极掩膜版，所述正极掩膜版具有正极镂空图案；
将用于形成所述正极...

【专利技术属性】
技术研发人员：王慷慨，成乐，熊玉明，
申请(专利权)人：广东美的白色家电技术创新中心有限公司，美的集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44