[发明专利]铂系热电偶

说明书

技术领域

本发明涉及由Pt/Pt-Rh合金构成的Pt-PtRh系热电偶。

背景技术

工业界使用最多的温度传感器是热电偶。这种作为温度传感器的热电偶的代表性示例已知有S热电偶(Pt/Pt-10％Rh合金)、R热电偶(Pt/Pt-13％Rh合金)等这样的Pt-PtRh系热电偶。

在该Pt-PtRh系热电偶中，通常使用尽量去除了杂质的高纯度的铂(5N以上)作为Pt丝。另一方面，在配对的正极(+)侧使用Pt-Rh合金。因此，当使用中或处理时热电偶发生断线时，几乎都发生在强度较弱的Pt丝侧。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-270251号公报

专利文献2：日本特开平8-136357号公报

发明内容

发明所要解决的问题

本发明是基于上述情况而完成的，其目的在于提出具有与以往同等的温度特性、在处理时或使用时不会发生丝线断线的Pt-PtRh系热电偶。

用于解决问题的方法

本发明人针对Pt-PtRh系热电偶对于提高其丝线的强度的方法进行了深入研究，结果发现：与预想相反，若使用微细分散有氧化物的Pt作为Pt丝，则能够在维持Pt的温度特性的状态下提高Pt丝的强度，从而想到了本发明。

本发明的特征在于，在Pt/Pt-Rh合金的Pt-PtRh系热电偶中，Pt丝的Pt纯度为5N以上，Pt丝中分散有氧化物。

通常为了增加高纯度Pt的强度而形成Pt与其他金属的合金，但从金属学上来看，已知若在高纯度的Pt中混入其他金属元素，则会降低热电动势值(参见非专利文献1)。因此，从增强热电偶丝的观点出发，完全没有考虑过混入其他金属。然而，根据本发明人的研究发现：若使其他金属不以金属自身的形式而以氧化物的形式微细地分散在高纯度的Pt中，则在热电动势值几乎不会降低的状态下仅使强度得到提高。另外，在本发明的Pt-PtRh系热电偶中，在Pt丝侧分散有氧化物，但对于正极(+)的Pt-Rh合金丝则不需要调整其Rh浓度。并且，本发明的Pt/Pt-Rh系热电偶的热电动势能够实现一级(Class1)的水平。

(非专利文献1)John Cochrane,“Relationship of chemical composition to the electrical properties of platinum”Temperature Its Measurement and Control in Science and Industry,Vol.4(1972)pp.1619-1632

本发明所涉及的Pt-PtRh系热电偶中的Pt丝的温度系数(TCR)与单独的Pt时为同等水平，且其蠕变强度高，因此Pt丝不易产生断线，能够实现与现有的Pt-PtRh系热电偶同等的温度特性。

本发明所涉及的Pt-PtRh系热电偶优选Pt丝中以Zr换算分散有0.02～0.5质量％的Zr氧化物。若为这样的Pt丝，则0℃～100℃下的温度系数(TCR)为3919ppm/℃～3925ppm/℃，蠕变强度达到在1400℃、10MPa～20MPa的范围内具有100小时以上的断裂强度。若Zr氧化物以Zr换算小于0.02质量％，则高温蠕变强度提高不充分，若Zr氧化物超过0.5质量％，则塑性加工性降低，难以拉丝加工至用作热电偶的形状。

本发明所涉及的Pt-PtRh系热电偶中的Pt丝可以按照如下方式实现。准备纯度5N以上的Pt作为起始原料，重要的是不要混入除了要微细分散的氧化物以外的杂质，具体而言，将5N的Pt原料高频熔解，铸造后进行锻造和拉丝而形成线状的Pt。使用该线状的Pt利用火焰喷枪、电弧喷枪等在水中进行雾化，制作成Pt粉。将该Pt粉末投入至氧化锆制罐中，还投入作为介质的氧化锆球和纯水，利用具有强化铂制搅拌器的研磨机进行搅拌处理。然后分离Pt粉末和氧化锆球。将分离出的Pt粉在惰性气氛中进行高温烧结处理后，对烧结体进行热锻、拉丝处理，制造出规定形状的Pt丝，由此能够实现本发明所涉及的Pt-PtRh系热电偶的Pt丝。

发明效果

根据本发明，能够实现具有与以往同等的温度特性、在处理时或使用时不会发生Pt丝断线的Pt-PtRh系热电偶。

附图说明

图1是表示蠕变试验结果的曲线图。

图2是表示热电动势的测定结果的曲线图。

图3是表示对热电偶的长期稳定性进行测定的结果的曲线图。