Способ изготовления чувствительных элементов

Е П ИСАНЗОБРЕТЕН овз Советских оциалистицеских РеспубликАВТОРСКОМУ СВ ЕТЕДЬ Зависим т авт. свцдетел ва Л: Заявлец( 10.17.19, 1 хл, 6 01 п 2521318 9(2-25 ением заявки М сое ооударотвенный комитетСовета Министров СССРпо делам изооретенни открытий Прио,Х,1973. Бюллетень Ле 43 ДК 543.274(088.8 пуоликовацо ата оцублик ация описацця 26.111.197 Ф. Карпов, В. С. Кравченко, В. Н, Михайлов, Биреиберг, Л, И, Лосиевский и Ю. И. Арутюгорного дела им. А. А. Скочинского ОСОБ ИЗГО 1 ОВЛ ЕН И 51УВ Изобретение относится к способам приготовлеция чувствительных элементов для датчиков термохимических (термокаталцтичсских) газоанализаторов.Известные чувствительные элементы термохимических газоанализаторов представляют собой либо платиновую спираль, цагреваемую электрическим током до 700 - 750 С, либо сочетание платиновой спирали с каталитически активной массой, В большинстве известцых чувствительных элементах последнего типа платиновая спираль либо цаматывается па тело каталитически активной массы, либо вставляется в отверстие в теле каталитически активной массы, либо на спираль наносится каталитически активная масса и, сцементировавшись с витками спирали, образует единую конструкцию в виде тонкой пленки ца спирали, бусинки (шарика) или ипой другой формы с размещенной внутри спиралью.В первом случае для наматывания спирали на каталитически активную массу необходимо на наружной поверхности последней, имеющей, как правило, форму цилиндрика, делать резьбу, в канавки которой укладывать витки спирали, Помимо трудоемкости, связанцой с необходимостью нарезки резьбы и ухищрениями с заделкоц концов спирали, такой способ крепления спирали па каталитически активной массе недостаточно надежен,25 30 Авторыизобретения А. В. Карпов, ЕЕ, А. Ушаков, И, Э Заявитель Иистит В И 1 Г(Л Ь Н Ы Х ЭЛ Е М Е Н витки спирали, перемещаясь, пррушсццю параметров датчика.Во втором случае, когда платццовая сдшраль вставляется в отверстие в теле катали- тически актцвцоц массы, существепцым недостатком являются межвцтковые замыкания прц монтаже ч вствптельцых элементов и при цх работе.В третьем случае, когда каталцтическц активпая масса наносится ца спираль в виде пасты с последующим прокалцваццем ее цлц путем цакапывацця цз цасыщеццых водцых растворов цекоторых солей с последующей прокалкой и осаждением ца спирали, практически певозможцо сохранить идентичность чувствительцых элементов вследствие перемещения и перемыкания витков при прессовке пасты или при осаждении водных растворов из-за интенсивного кипения раствора прц прокаливагпш,Предлагаемый способ позволяет получить чувствцтельцые элементы с жесткой фиксацией платицовой спирали относительно каталцтцческц актцвцой массы ц заключается в том, что сначала ца спираль цацосцтся суспензия цаполццтеля (размельчсццая до определенной фракции окись алюмццця) в легко- летучем, например метацоловом, цецасыщеццом растворе азотцокцслого алюминия, припосле; юще 1( прокалив благодаря)явномсрнос 3(1 ИО.(пенне мс)квитковОГО п 1)0 стране(ва наполпнтелем (без характерногодля водных растворов кипения и смещениявитков) и цементирование за счет связующих 5качеств азотнокислого алюминия. Последующее форчнрование носителя осуществляетсяпутем нанесения и ирокаливания суспензннняГОлнителя в ненасыщенном водном расворе азотнокислого алюминия, При этом получается поверхность носителя, полностью отвечающая условиям геометрической правильности и необходимой пористости. Если вместоводного раствора применять метаноловый,который используется для цементации спирали, то поверхность элемента получается мелкопористой, и активность элемента существенно снижается,Растворы солей платины и палладия наносятся отдельно и многократно с соблюдением 20последовательности, при которой сначала наносится палладий, затем платина.Ниже приводится пример осуществленияпредполагаемого изобретеция путем выполнения указанной последовательности операций 25с соблюдением рекомендуемых режимов,Для приготовления чувствительных элементов должны применяться следующие реактивы и материалы:- платиновая проволока ГОСТ 8588 - 64; 30- грянулировянняя яктивня 51 Окись ял 10 мнния марки ЛГОСТ 8136 - 56;- азотнокислый алюминий ГОСТ 3757 - 47;- хлорная платина Х 4 ТУ-ВЗ;- хлористый паллади Х 4 МРТУ 6-09; 35спирт метцловый Х 4 ГОСТ 6995 - 54;-- дистиллированная вода ГОСТ 6709 - 53.Приготовление начинают с намотки спиралей из платиновой проволоки на специальномприспособлении, Для получения шаровой поверхности чувствительных элементов днаметрспирали и ее длина должны быть соизмеримы. Из гранул активной окиси алюминия готовят мелкозернистый порошок путем измельчения н просеивания через сито с ячейками 4540 мк. Приготавливают два вида суспензий.Первый вид суспензии получают, помещая 4 гпорошка А 10) в 12 мл 50-ного раствораазотнокислого алюминия в метиловом спирте. Второй вид суспензии готовят аналогично 50первому, только вместо чстнлового спиртаберут дистиллированную волу. Спираль изплатиновой проволоки закрепляют в специальных зажимах, к которым подводят переменноенапряжение. Затем на спираль при помощи 55пипетки наносят одну каплю суспензии первого вида и осторожно подогревают пропусканием через нее тока, равномерно увеличивая ток до такого значения, при котором температура на спирали должна составить 600 - 60700 С (ярко-красное свечение), При такомнагреве спираль выдерживают в течение 15 -20 сек. На скрепленную первой каплей спираль наносят в четыре-пять приемов аналогичным снособо( суспензнО вОрого Инда 65 Покр(1 Гу(0 носиГс,1 см снн 1)(ль 111)(ннм:ИО н;1 зажимов, 1(омеЩ(110 Г 11 мг(1.ь(1 УН) пе(ь н 11 РО каливают при 800 - 700"С в (ечеИе шести часов с последующим мед 5 лепным нх охлаждением в течение 12 - 15 чяс 1 н(1 этой стадии приготовления чувствительные элементы могут быть использованы и качестве сравнительных в дифференцноняльных электрических схемах термохичическнх газоанализаторов).Чувствительные элементы, предназцаченные для применения в качестве рабочих, покрывают каталитически активным слоем, для чего используют растворы хлорной платины и хлористого палладия. Эти растворы готовят следующим образом: в отдельные бюксы берут навески по 0,0125 г солей Р 1 С и Р(1 С 1. В каждый бюкс добавляют по 0,75 мл дистиллированной воды, в бюкс с Р(1 С 1, дистиллированную воду добавляют слегка подкисленную (из расчета на 10 мл воды одна капля концентрированной соляной кислоты). Растворы тщательно перемешивают до полного растворения солей.Нанесение приготовленных растворов солей ца поверхность элемента производят в следующей последовательности: чувствителы(ь(й элемент концами проволочек закрепляют в специальных зажимах, к которыч подводят переменное напряжение; пипеткой наносят одну каплю раствора РГ 1 С 12 и производят прокаливание электрическим током; наносят пипеткой каплю раствора Р 1 С 1 и производят прокаливание электрическим током; вновь наносят каплю раствора Р(1 С 1 и т. д, Всего наносят 5 капель Р(1 С 12 и 5 капель Р 1 С 1, После нанесения каждой капли раствора прокаливание производят такне, кяк н прн покрытн 1 спирали носителем.Готовые сравнительные и рабочие чувствительные элементы приваривают ца сварочной машине Т 1(Мотводящими концами проволочек к конструктивным элементам датчика. После сборки чувствительные элементы проходят старение. Процессы старения преследуют своей целью снять остаточные напряжения в платиновой спирали и стабилизировать каталитический эффект чувствительного элемента Старение осуществляют при пропусканин через спираль электрического тока, обеспечивающего нагрев чувствительного элемента до 500 С в проточной метано-воздушной смеси с концентрацией 10 О(о СН.( в течение 4 час и с концентрацией 2% СН( в течение150 час.Предлагаемый способ позволяет изготавливать чувствительные элементы, пригодные для использования в термохимических газоанализаторах и хроматографах, предназначенных дл 5 анализа любых горючих газов и паров в довзр ывн ы х концентрациях.Предмет изобретенияСпособ изготовления чувств птельпых элемсКгов для термохцчнческнх газоянялнзятоЗаказ 684 Изд.176 Тираж 755 Подписное ЦНИИПИ осударствениого комитета Совста Липистров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, 1 заушскап иаб., д. /5Типотифп 1, пр. Сапунова, 2 ров, здклкчиюгцнйся в ом, по проволочную спираль покрывают поснтслсч, нд который наносят тонкую пленку мелкодисперсного катализатора, отличающийся тем, что, с целью жсстк 011 11)11 ксд 11111 ВиткоВ сн 1111 дл 11, неРед 110 крь 11 С 11 ноС 11 тс 1 С Си 11.1 ь ООрсОдт 31 вают суссненой окс длюмннн В ненасыщенном растворе азотнокислого алюминия в легколетучем растворителе, дирижер метаноле, и да 1 сч рокд,1 ПВ 11)1.