專利名稱：一種定硫探頭的制作方法
技術領域：
本發明涉及熔融金屬硫含量直接測量技術中的一種定硫用固體電解質，尤其是用于測定熔融金屬中硫含量的定硫探頭及其輔助電極的制作方法。
背景技術：
熔融金屬中的硫含量對于冶煉過程和產品質量具有重要影響，快速分析和正確掌握冶煉過程的硫含量對于提高熔融金屬冶煉過程的自動化水平，實現冶煉終點準確預報和鋼鐵產品質量具有十分重要的意義。目前，進行熔融金屬硫含量直接測量的方法主要是利用固體電解質濃差電池的方法。即，利用固體電解質定硫探頭組成硫濃差電池，測量熔融金屬中的硫含量。使用的定硫探頭主要有兩種，一種是直接以硫化物制備而成的固體電解質管，另外一種是以&02(Mg0、 CaO或IO3)作為固體電解質管，而在其外表面涂覆一層含硫化合物作為輔助電極制備而成的。對于第一種定硫探頭來說，由于硫化物的下述特性而使其尚未在實際生產過程中得到應用。(1)用以制備固體電解質的硫化物難以大量合成，合成過程中由于硫磺的蒸發壓較高而容易產生爆炸。(2)硫化物不易燒結，難以獲得致密性良好的固體電解質。硫化物的上述特性影響了固體電解質在其使用過程中所測信號的穩定性和重現性。因此，第二種定硫探頭，即，帶有輔助電極的復合型定硫固體電解質被認為是開發新型定硫探頭的有效途徑。目前，在氧化物系固體電解質管外表面制備硫化物輔助電極的主要方法有(1)涂覆法利用石蠟或甘油以物理的方法將硫化物涂覆在電解質管表面，然后通過高溫燒結使其與固體電解質管本體結合。(2)原位還原合成法在氧化物系固體電解質管的外表面通過原位反應制備了一層硫化物輔助電極。上述方法中，方法⑴由于涂覆法的硫化物與氧化物間不容易燒結，因此，在固體電解質本體表面形成的輔助電極粘附力低，測量精度及重現性不好。而方法O)中雖然硫化物輔助電極與固體電解質本體間結合良好，測量信號穩定，測量結果也具有很好的重現性，但也存在一些問題，主要是(1)利用H2S氣體在固體電解質管外表面通過原位反應制備硫化物輔助電極時，由于H2S氣體在高溫下容易分解，其產物硫磺在低溫區凝結而使反應過程不易控制，輔助電極的性能不易得到保證。(2)由于受合成過程及使用設備的限制，一次原位合成的定硫固體電解質的數量較少，不能滿足工業生產的需要。(3)由于用于原位還原的H2S氣體價格較高，加之反應過程中該氣體的利用率較低和不可回收再利用，因此，使制備的定硫固體電解質的價格較高，限制了其在冶金領域的推廣使用。
發明內容
針對定硫探頭制備過程中存在的上述問題，本發明提供一種可以大批量、且廉價地制備熔融金屬硫含量測定用定硫探頭的制備方法。本發明所采取的技術方案是采用等離子噴涂的方法，將合成的&S2+MgS(CaS、 Y2S3)粉體噴涂在&02-Mg0(Ca0J203)固體電解質表面制備a^2-MgS (CaS、Y2S3)輔助電極， 并以Cr+Cr203為參比極組成定硫探頭。作為輔助電極的制作方法是用弱酸將^O2-MgO(CaO、Y2O3)固體電解質表面進行清洗處理，以去除表面的污物及雜質。干燥后，將電解質管倒插入帶有約3mm孔深的剛玉質托盤上。將剛玉托盤放置于等離子噴吹設備中的工作轉臺上，在真空下或以氬氣作為保護氣體對工作臺上的電解質管進行噴涂。利用噴涂后得到的&S2-MgS(CaS、Y2S3)/ ZrO2-MgO(CaO^Y2O3)定硫固體電解質組裝如下的硫濃差電池Mo I Cr+Cr203 (或 Mo+Mo02) | ^O2-MgO (CaO, Y2O3) | ZrS2-MgS (CaS, Y2S3) | [S] Fe | Mo (+)輔助電極的另一種制作方法是首先向^O2-MgO (CaO、Y2O3)固體電解質管內|Cr+Cr203 (或Μο+Μο02)參比極并插入Mo引線，然后用高溫水泥封堵。用弱酸將 ZrO2-MgO(CaO, Y2O3)固體電解質表面進行清洗處理。干燥后，將電解質管放入剛玉質托盤上。將剛玉托盤放置于等離子噴吹設備中的工作轉臺上，在真空下或以氬氣作為保護氣體對工作臺上的電解質管進行噴涂得到^"S2-MgS(CaS^Y2S3)/ZrO2-MgO(CaO^Y2O3)定硫固體電解質。利用本發明方法可以大批量、廉價地制備定硫探頭，而且定硫探頭性能穩定，精度
尚ο
具體實施例方式實施例1向^O2-MgO固體電解質管內Cr+Cr203參比極并插入Mo引線后，用高溫水泥封堵。 利用弱酸將電解質管清洗，經過干燥后，將電解質管倒插入帶有約3mm孔深的剛玉質托盤上。然后將剛玉托盤放置于等離子噴吹設備中的工作轉臺上，在真空下或以氬氣作為保護氣體將^"S2-MgS噴涂到電解質管上。利用噴涂后得到的&^2-MgSAr02-Mg0定硫固體電解質組裝如下的硫濃差電池Mo I Cr+Cr2031 ZrO2-MgO | ZrS2-MgS | [S] Fe | Mo (+)實施例2向&02-Ca0固體電解質管內Μο+ΜΟ02參比極并插入Mo引線后，用高溫水泥封堵。 利用弱酸將電解質管清洗，經過干燥后，將電解質管倒插入帶有約3mm孔深的剛玉質托盤上。然后將剛玉托盤放置于等離子噴吹設備中的工作轉臺上，在真空下或以氬氣作為保護氣體將^S2-CaS噴涂到電解質管上。利用噴涂后得到的&S2-CaSAr02-Ca0定硫固體電解質組裝如下的硫濃差電池Mo I Mo+Mo02 | ZrO2-CaO | ZrS2-CaS | [S] FeMo (+)實施例3
向^O2-Y2O3固體電解質管內Cr+Cr203參比極并插入Mo引線后，用高溫水泥封堵。 利用弱酸將電解質管清洗，經過干燥后，將電解質管倒插入帶有約3mm孔深的剛玉質托盤上。然后將剛玉托盤放置于等離子噴吹設備中的工作轉臺上，在真空下或以氬氣作為保護氣體將^ - 噴涂到電解質管上。利用噴涂后得到的&^2-Y2S3Ar02-Y203定硫固體電解質組裝如下的硫濃差電池Mo I Cr+Cr2031 ZrO2-Y2O31 ZrS2-Y2S31 [S] Fe | Mo (+)
權利要求
1.一種直接測定熔融金屬硫含量的探頭，其特征在于采用氧化鎂、氧化鈣或者氧化釔部分穩定或完全穩定的氧化鋯電解質管(ZrO2-MgO(CaO、Y2O3))為基體，管外側的 ZrS2+MgS (CaS^Y2S3)輔助電極層，以及管內的Cr+Cr203參比極和Mo絲引線。
2.權利要求1所述的硫化物輔助電極層是通過等離子噴涂的方法在真空或惰性氣體保護條件下將和MgS(CaSJ2S3)粉體涂覆在^O2-MgO (CaO J2O3)質固體電解質管的外表面制備的。
全文摘要
本發明屬于高溫電化學領域，涉及熔融金屬硫含量的直接測量技術。其特征在于定硫探頭用ZrO2+MgO(CaO、Y2O3)質固體電解質管為本體，管的外表面利用等離子噴涂的方法制備一層ZrS2+MgS(CaS、Y2S3)輔助電極，以Cr+Cr2O3為參比電極。利用等離子噴涂法制備輔助電極時，在真空或惰性氣體保護條件下將ZrS2+MgS(CaS，Y2S3)粉體均勻地噴涂在ZrO2-MgO(CaO、Y2O3)質固體電解質管的外表面。按本發明方法可以大批量、廉價地制備定硫探頭，而且定硫探頭的性能穩定，精度高。
文檔編號G01N27/411GK102253098SQ20111008939
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月11日 優先權日2011年4月11日
發明者于景坤, 戴文斌 申請人:東北大學
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
