[其他]抗氧化组装钨铼系热电偶

说明书

本实用新型属于耐高温的测温元件。

众所周知，本世纪在测温技术中出现了钨铼系热电偶，它在问世以来显示了很大的优点。例如：它熔点高，高温强度大，抗腐蚀性好，热电势大；与铂铑系热电偶相比，它成本低，寿命高，温度适应范围宽。因此大有将铂铑系热电偶取代之势。但目前还存在很多棘手的问题，限制了它的发展和推广。其重要问题之一是抗氧化问题。钨铼系热电偶能适应高温，裸丝可在2600℃的高真空、氢、氩等保护性气氛的反应器、涡轮发动机的燃烧室、“阿波罗”11号飞船的热屏蔽效果下测温。组装的钨铼系电偶因套管受耐温的限制，只能在1100～1800℃的真空炉、氢气、惰性气氛炉测温，而几乎不能在相同温域的高温空气、氧化性气氛中工作。据调查知，为解决抗氧化问题，已有技术中多采用了保护涂层的方法，如用碳化物，氮化物，硼化物，硅化物，金属间化合物等，均因热膨胀系数等物理性能难以与钨铼偶丝相符，在循环升降测温时，易出现裂纹而使保护失败。另外，随着四化建设的推进，我国的钢铁冶金，铸造，化工，电子，有色金属，玻璃，陶瓷，水泥等工业正迅速发展，这些行业中大量地使用着昂贵的铂铑系热电偶，耗费极大，强烈地要求以物美价廉的新型测温元件去代替之。

本设计的目的是为解决钨铼系热电偶抗氧化问题，采用在组装内部加装抗氧化套或保护涂层的办法，使钨铼电偶的使用范围不受限制，提高寿命，节约昂贵的金属铂，降低测温费用，充分发挥钨铼电偶的优点，逐步替代铂铑系热电偶。

本实用新型采取在普通组装钨铼热电偶中装有锆、钛分析纯氢化物（ZrH₂、TiH₂）的抗氧化套或敷以抗氧化涂层，并加密封而制成的。锆、钛等氢化物具有在400℃以下时吸附氢，在800℃以上时释放氢的特点。锆的熔点1865℃，沸点3650℃，它具有在高温下吸附氧、氮、一氧化碳、二氧化碳的作用。这样，在高温状态下密封组装的钨铼偶丝的周围空间主要是干燥的氢气，即形成了它所要求的理想的环境条件。在已有经验中证明在氢气氛中，钨铼偶丝于1400℃～1500℃工作几个月，其测温误差仅±5℃。本设计的组装钨铼系热电偶在1100～1800℃高温空气、氧化性气氛中已累积工作400小时以上，尚未损坏。这已说明它能在相当广的范围内替代铂铑系热电偶。

解决了抗氧化问题就为钨铼系热电偶的使用开拓了广阔天地。在测温技术中采用本设计的钨铼系热电偶与已有技术中的钨铼偶及铂铑偶相比显示了以下优点：①采用组装带抗氧化套或带抗氧化涂层的钨铼系热电偶，解决了抗氧化问题，克服了只能在保护性气氛和惰性气体中工作的要求，而能在高温空气或氧化性气氛中使用，开扩了使用范围，创造了代替铂铑系热电偶的前提条件。②与铂铑电偶相比具有较高的工作寿命，本设计产品经上百次循环使用，累积工时超过400小时，尚未损坏。③与铂铑电偶相比它的成本很低，两者相差十几倍，据河南陕县化肥厂报导，该厂使用铂铑系热电偶测温年费需十万元，而改用钨铼电偶则仅需几千元。

图1、图2、图3是本设计三个实施例的结构图。图1是最佳方案。其中（1）一套管，可采用GB2935－82刚玉质的（CT－1）或非标金属陶瓷质的；（2）－偶丝的焊接点；（3）－刚玉质绝缘管，其规格与偶丝直径匹配；（5）、（6）－低温端密封，可用硬料（石膏或耐温混合料）或软料（耐温密封胶泥或应变胶泥），对密封要求不高，两者都可在普通室温环境下拆封，并能重装抗氧化套或重新敷涂层；（7）－偶丝；（8）、（9）－定位卡环，用钨铼偶丝制成。（4）、（4′）、（4″）是内容相同在三种实施例中不同作法的形式。（4）－锆、钛等分析纯氢化物（ZrH₂、TiH₂）制成的抗氧化套，形状为两端开口的薄壁管，它是由锆、钛分析纯氢化物、粘接剂（阿拉伯树胶）、稀释剂（二甲苯）等混合料压制成的，装配前须经150℃±10℃烘烤5小时，以除净水份，它的长度、厚度依组装空间而定。测温时应放置在处于800℃以上的温域中。在图2、图3中（4′）、（4″）－－抗氧化涂层，它们都是用与（4）相同的抗氧化混合料稍加稀释，（4′）是涂在绝缘管上，（4″）是涂在套管的内壁上，其涂层的厚度和长度与第一种实施例的要求相同。